190 歲的喬納森 – 塞席爾巨龜喬納森最近因成為 “世界上最長壽的陸地動物” 而成為新聞。雖然,像這樣的坊間證據存在,即某些種類的龜和其他冷血動物活了很長時間,但證據是零星的,而且大多集中在生活在動物園的動物或生活在野外的少數個體。
如今,在一項新的研究中,來自美國賓夕法尼亞州立大學、密歇根州立大學和東北伊利諾斯州大學等研究機構的研究人員報告了迄今為止對衰老和長壽的最全面的研究,包括從全世界 77 種爬行動物和兩棲動物的 107 個種群中野外收集的資料。相關研究結果發表在 2022 年 6 月 24 日的Science 期刊上,論文標題為 “Diverse aging rates in ectothermic tetrapods provide insights for the evolution of aging and longevity”。
研究人員首次記錄了海龜、鱷魚和蠑螈具有特別低的衰老率,並且就其體型而言,具有更長的壽命。他們還發現,保護性表型,比如大多數海龜類的硬殼,有助於減緩衰老,在某些情況下甚至是 “可忽略的衰老”,或者說缺乏生物衰老。
論文共同通訊作者、賓夕法尼亞州立大學野生動物種群生態學副教授 David Miller 說,“有傳聞說一些爬行動物和兩棲動物衰老緩慢,壽命很長,但直到現在還沒有人在野外的眾多物種中大規模地研究這個問題。如果我們能瞭解是什麼讓一些動物衰老得更慢,我們就能更好地瞭解人類的衰老,我們也能為爬行動物和兩棲動物的保護策略提供資訊,因為其中的許多動物都受到威脅或瀕臨滅絕。”
在這項新的研究中,這些作者將能夠調查生物進化的比較系統發育方法應用於捕獲動物、標記它們、將它們釋放回野外並進行觀察所獲得的標記 – 重捕資料。他們的目標是分析與溫血動物相比,冷血動物在野外的衰老和壽命的變化,並探索以前與衰老有關的假設 — 包括體溫調節方式和保護性身體特徵的存在或缺失。
Miller 解釋說,“體溫調節模式假說” 表明冷血動物 — 因為它們需要外部溫度來調節它們的體溫,因此通常具有較低的代謝 — 比溫血動物衰老得更慢,溫血動物在身體內部產生自己的熱量,具有較高的代謝。
Miller 說,“比如,人們傾向於認為小鼠衰老快是因為它們的代謝高,而烏龜衰老慢是因為它們的代謝低。”
然而,這些作者的發現顯示冷血動物的衰老率和壽命範圍有的遠高於有的遠低於相同體型的恆溫動物的已知衰老率和壽命,這表明一種動物調節其溫度的方式 — 不論是冷血動物還是溫血動物 — 並不一定表明其衰老率或壽命。
Miller 說,“我們沒有發現支援這樣的觀點,即較低的代謝率意味著冷血動物的衰老率較慢。這種關係只適用於龜類,這表明龜類在冷血動物中是獨一無二的。”
保護性表型假說指出具有賦予保護性的物理或化學特徵(比如盔甲、刺毛、殼或毒液)的動物具有較慢的衰老和較長的壽命。這些作者記錄到,這些保護性特徵確實使動物的衰老速度更慢,而且在存在物理保護的情況下,與沒有保護性表型的動物相比,它們的壽命要長得多。
論文共同通訊作者、密歇根州立大學綜合生物學教授 Anne Bronikowski 說,“可能是它們改變了形態,有了硬殼,提供了保護,並促成了它們生活史的進化,包括可忽略的衰老或缺乏群體學上的衰老以及特別長壽。”
論文第一作者、東北伊利諾斯州大學生物學助理教授 Beth Reinke 進一步解釋說,“這些不同的保護機制可以降低動物的死亡率,因為它們沒有被其他動物吃掉。因此,它們更有可能活得更久,這就施加了壓力,讓它們更慢地衰老。我們在海龜身上發現了對保護性表型假說的最大支援。這再次表明,海龜作為一個群體,是獨一無二的。”
有趣的是,這些作者在每個冷血動物群體中至少觀察到一個物種的衰老可以忽略不計,包括青蛙和蟾蜍、鱷魚和海龜。
Reinke 說,“說它們根本不會變老聽起來很誇張,但基本上,一旦它們過了繁殖期,它們死亡的可能性不會隨年齡而改變。”
Miller 補充說,“可忽略不計的衰老意味著,如果一隻動物在 10 歲時一年內死亡的機會是 1%,如果它在 100 歲時還活著,它死亡的機會仍然是 1%。相比之下,在美國的成年女性中,10 歲時一年內死亡的風險約為 2500 分之一,80 歲時為 24 分之一。當一個物種表現出可忽略不計的衰老時,衰老就不會發生。”
Reinke 指出,這項新的研究之所以可能,是因為來自世界各地研究各種物種的大量合作者的貢獻。
她補充說,“能夠把這些都做了多年的研究工作並研究各自物種的作者聚集在一起使我們有可能得到這些更可靠的衰老率和壽命的估計,這些估計是基於群體資料而是單個動物。”
Bronikowski 補充說,“瞭解不同動物的衰老比較情況可以揭示出靈活的特徵,這些特徵可能被證明是與人類衰老有關的生物醫學研究有價值的目標。”
參考資料:
Beth A. Reinke et al. Diverse aging rates in ectothermic tetrapods provide insights for the evolution of aging and longevity. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm0151.
來自:生物谷