巨型陸龜的壽命特別長,通常比人類活得還久。為了研究它們為什麼能活這麼長,科學家Awe研究了一隻名叫喬納森的亞達伯拉象龜的DNA和甲基化組,這隻龜估計有192歲了。
透過和其他巨型陸龜(比如亞達伯拉象龜和阿賓登島象龜)比較,科學家發現喬納森在跟衰老有關的基因通路上有一些特別的變異,特別是跟DNA修復和端粒調控有關的基因。
和一隻5歲的亞達伯拉象龜相比,喬納森的DNA甲基化和甲基化熵(一種衡量DNA變化程度的指標)發生了明顯的變化,這些變化和他的高齡是一致的。
特別有趣的是,科學家發現喬納森的甲基化組中,那些變化較小的區域裡有很多跟電子傳遞鏈有關的基因。這說明這些基因的高精度轉錄可能對超長壽命非常重要。
基於這些發現,科學家提出了一個長壽抗衰老模型:
- 高效的線粒體能量產生和低甲基化熵的細胞核維持可能是長壽的關鍵。
論文點選標題,宣告:加州大學董事會是表觀遺傳生物標記專利和專利申請的唯一所有者,Steve Horvath 是這些專利的指定發明人;SH 是授權這些專利的非營利性表觀遺傳時鐘發展基金會的創始人和付費顧問。SH 是劍橋科學研究所 Altos 實驗室的首席研究員。
什麼是低甲基化熵?
低甲基化熵(Low Methylation Entropy)是指DNA甲基化模式在細胞或生物體中表現出較高的穩定性和一致性。
甲基化是DNA上的一種化學修飾,通常發生在胞嘧啶(Cytosine)上,形成5-甲基胞嘧啶(5mC)。這種修飾可以影響基因的表達,而不改變DNA序列本身。
甲基化熵(Methylation Entropy)是一個用來衡量DNA甲基化模式多樣性和複雜性的指標。熵值越高,表示甲基化模式越多樣、越不穩定;熵值越低,則表示甲基化模式越一致、越穩定。
低甲基化熵意味著:
- 甲基化模式穩定:DNA甲基化在細胞或生物體中保持較高的穩定性,變化較少。
- 基因表達調控有序:低熵通常與基因表達的精確調控相關,可能有助於維持細胞的正常功能和長壽。
- 與長壽相關:在一些長壽生物(如巨型陸龜)中,低甲基化熵可能與其極長的壽命有關,因為它可能幫助維持關鍵基因(如參與能量代謝的基因)的高保真轉錄和功能。
簡單來說,低甲基化熵就像DNA甲基化的“秩序性”,秩序越高,細胞功能越穩定,可能對長壽有重要貢獻。
網友:
通常,人們誤以為,烏龜壽命長是因為它不太動,這為人們不願意運動找到了藉口,當然過度運動也會折壽,但是這兩種看似矛盾背後的本質是一致的:
烏龜安靜不動,是因為它的線粒體產生能量效率高,不需要過於勤快地覓食,吃一點點就能維持身體代謝,基因表達控制精準。
而蝙蝠類則經常飛行覓食,有一對巨大翅膀,如同人類有健美的肌肉一樣,這些也是表示線粒體產生能量效率高,人類不需要靠體力覓食,因此需要無氧運動或適度慢跑等有氧運動保持線粒體旺盛。
所以,背後根本機制是:線粒體產生能量效率高。
而為了讓線粒體產生能量效率高,必須保證產生能量的各個關鍵部位精準工作,類似鐘錶內部件需要精確一致,這樣時鐘才能不快不慢,誤差幾乎忽略不計,人類的表觀遺傳時鐘也是類似,需要基因表觀表達的各個基因部件類似鐘錶機械部件一樣精準。
這就是低甲基化熵!
因此,為了獲得健康地長壽,鍛鍊、飲食和補劑是三個不可缺少環境,目標是保證基因調控精準,能夠吃很少食物就能獲得維持身體代謝,不會過多,過多反而損害自身,這是斷食能長壽的一個原因。
總之,可能不存在一個奇點,或一個神奇藥丸,一下子讓人長壽,不同人長壽方案不同,因為每個人生活的環境上下文不同,線粒體為了應對不同環境,都能採取分而治之方式演化成不同的線粒體結構。
雖然沒有一件衣服適合所有人,沒有一個解決方案適合所有人健康長壽,但是總體目標是一致的。
總體目標是:低甲基化熵 =》DNA強修復 =》線粒體產生能量效率高
這就是長壽分而治之的總體目標,把與線粒體有關的能量產生這條通路上基因開關都要保證精準,不能生鏽,透過鍛鍊補劑修復壞開關。
否則,切個開關要費半天勁,合上還不能精準合上,無法保證要麼是0要麼是1,需要像數位電路那樣精準控制。