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SIRT基因,學(xué)名叫“沉默信息調(diào)節(jié)因子”,并不是扇貝獨有。早在出芽酵母、蝦類、斑馬魚等生物體內(nèi),科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了SIRT基因的身影。研究表明,SIRT蛋白能夠通過抑制DNA損傷、延緩端??s短、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和胰島素信號通路,以及促進(jìn)細(xì)胞自噬等方式,幫助細(xì)胞抵抗衰老,延長壽命。
在扇貝家族中,海灣扇貝和紫扇貝是兩個具有代表性的物種。海灣扇貝原產(chǎn)于大西洋沿岸,自20世紀(jì)80年代末引入我國,迅速成為北方地區(qū)重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種。它生長迅速,通常春季育苗,當(dāng)年秋季即可收獲,因而深受養(yǎng)殖戶青睞。然而,海灣扇貝個體較小(殼長一般為5–6厘米),壽命也較短,通常不足兩年。
這就引出了一個耐人尋味的科學(xué)問題:為何同屬近親的物種,會在壽命上出現(xiàn)如此巨大的分化?揭示背后的原因及相應(yīng)的機(jī)制,不僅有助于理解扇貝等海洋生物的適應(yīng)性進(jìn)化,也能為研究壽命調(diào)控的普遍規(guī)律提供新的視角。
相比之下,紫扇貝的SIRT基因雖然數(shù)量少一些,但質(zhì)量更高,尤其是SIRT1和SIRT6這兩位“明星選手”,功能表現(xiàn)尤為突出。它們能夠更高效地修復(fù)DNA損傷,調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬,維持端粒的穩(wěn)定性,從而在應(yīng)對環(huán)境脅迫、延緩細(xì)胞衰老等方面發(fā)揮了重要作用。可以說,紫扇貝在基因?qū)用嫔?,擁有了一套更為穩(wěn)定高效的“長壽開關(guān)”,這就為它們動輒7—10年的較長壽命打下了堅實的基礎(chǔ)。
扇貝長壽的秘訣藏在哪里?
這項研究不僅幫我們揭開了扇貝壽命差異背后的“長壽密碼”,也讓科學(xué)家們對“衰老”這一生命現(xiàn)象有了新的認(rèn)識。SIRT基因早就在多種生物中被證實與延緩衰老密切相關(guān),而這一次對扇貝的研究為探索動物乃至人類的抗衰老機(jī)制提供了全新的研究線索。更令人興奮的是,這些成果并未僅停留在理論層面,也指導(dǎo)著實踐。研究人員已經(jīng)成功將紫扇貝與海灣扇貝進(jìn)行雜交,培育出了既“長壽”又“個大”的優(yōu)質(zhì)新品種。將來,我們不僅有望吃到更富有營養(yǎng)、更新鮮的扇貝,也可能從它們身上獲得延緩衰老的新靈感。
同為扇貝,“長壽基因”為何有所區(qū)別?
通過解碼海洋貝類的“長壽密碼”,我們看到了自然界中隱藏的驚人智慧??茖W(xué)家們就像偵探一樣,透過一串串“DNA字母”,正在揭開這些海底“長壽者”的生命秘訣。
紫扇貝主要生活在開放而穩(wěn)定的南太平洋海域,雖然這里的水溫和鹽度變化很小,環(huán)境波動也較弱,但相對來說,食物資源比較稀缺。為了在這樣資源緊張的環(huán)境中生存下去,紫扇貝逐漸演化出了一套“精打細(xì)算”的生命策略:通過更高效的SIRT基因調(diào)控系統(tǒng),在能量有限的情況下,最大限度地減少DNA損傷,同時激活與FoxO信號通路相關(guān)的長壽基因,進(jìn)而啟動細(xì)胞自噬機(jī)制,延緩衰老,保護(hù)細(xì)胞不輕易走向死亡。
扇貝是日常生活中常見的一類雙殼貝類,從蒸扇貝、烤扇貝到蒜蓉粉絲扇貝,它們早已成為我們餐桌上的??汀2贿^,今天我們關(guān)注的不是扇貝的美味吃法,而是另一個同樣引人興趣的話題——扇貝的壽命。
中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所的王春德團(tuán)隊在扇貝育種與基因研究領(lǐng)域深耕多年,最近,他們通過分子技術(shù),揭示了不同扇貝壽命差異背后的秘密。研究人員利用全基因組分析技術(shù),對海灣扇貝和紫扇貝進(jìn)行了“基因大比拼”,就像玩一場高級版的“找不同”游戲,在兩種扇貝的基因中找到了顯著的區(qū)別。其中,一個特別引人注目的主角就是——SIRT基因家族。
(圖片來源:veer圖庫)
那么,為什么紫扇貝體內(nèi)的SIRT基因能發(fā)揮更強(qiáng)大的“長壽魔法”呢?這背后,其實藏著它們在漫長進(jìn)化過程中對自然環(huán)境的精妙適應(yīng)。
(圖片來源:veer圖庫)
作者:孫超凡(中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所)
這一切不僅讓我們對扇貝有了新一層面的認(rèn)識,將其當(dāng)作一道美味的同時也對其肅然起敬,還會引起更多思考:我們是不是也能從這些不起眼的海洋居民身上,找到對抗衰老的新方向?所以,下一次看到紫扇貝,不妨對它給予多一份關(guān)注。在我們?nèi)祟惾庋鄄豢梢姷牡胤?,它正悄悄講述著一個關(guān)于生命智慧與時間抗衡的故事。
在本次研究中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)海灣扇貝擁有15個SIRT基因,而紫扇貝則有11個。一般看來,這種有利基因數(shù)量似乎越多越好,但事實恰恰相反。海灣扇貝的SIRT基因中存在大量“重復(fù)拷貝”的部分,這些重復(fù)部分可能導(dǎo)致基因功能混亂,不僅無法增強(qiáng)抗老化能力,反而可能打亂了細(xì)胞的正常調(diào)控。
相比之下,原產(chǎn)南太平洋的紫扇貝體型更大(最大殼長可達(dá)15厘米),壽命也明顯更長,平均可達(dá)7至10年。值得注意的是,盡管海灣扇貝和紫扇貝都屬于扇貝屬(Argopecten),生長速度都很快,但兩者在壽命上卻存在如此顯著的差異。
“長壽”的扇貝:雜交新思路,抗衰新線索
基于此,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)面對食物匱乏的挑戰(zhàn)時,紫扇貝能夠通過SIRT6等基因的調(diào)控,迅速切換到一種類似“抗衰模式”,有效保護(hù)自身細(xì)胞,維持DNA穩(wěn)定,從而形成了延長壽命的獨特適應(yīng)機(jī)制。
相比之下,海灣扇貝則常年生活在河口、淺海灣等半封閉水域,那里食物供應(yīng)豐富,但水溫、鹽度變化頻繁。面對環(huán)境的不確定性,它們采取了另一種策略:快速生長、快速繁殖,把精力更多地放在“趕緊長大”和“抓緊繁殖”上,而不追求修修補補、細(xì)水長流。這種應(yīng)對方式讓海灣扇貝在短期內(nèi)得以正常生存、生長,但代價就是使得它們的壽命普遍較短。