我們被基因掌控的壽命

吳麗

人們總是渴望長壽。為此，諸如多做運動、合理飲食、作息規(guī)律、保持輕松心態(tài)等長壽秘訣被反復(fù)提起。雖然這些生活方式確實能使我們身體健康、延年益壽，但科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，真正控制人類以及所有動物壽命的，是我們身體內(nèi)基因的各種調(diào)節(jié)作用。

DNA甲基化與壽命

甲基是甲烷分子失去一個氫原子后形成的基團，由碳和氫元素組成，對于動物身體有著重要的作用。但動物體內(nèi)自身不能合成甲基，需要從一些富含甲基的物質(zhì)中吸收，這類富含甲基的物質(zhì)被稱為“甲基供體”，比如甜菜堿、蛋氨酸、膽堿、葉酸、維生素B12，等等。

甲基進入動物體內(nèi)后，能夠結(jié)合在DNA上某些特定部位，這個結(jié)合過程叫甲基化，DNA甲基化并沒有改變基因序列，但它調(diào)控了基因的表達。

DNA甲基化水平會隨年齡增長而下降。2012年發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》的研究顯示，103歲的個體上的DNA甲基化程度低于新生兒，而且減少的數(shù)量不是一個小數(shù)目，百歲以上的人的甲基化位點比嬰兒甚至要少50萬個。這意味著，觀察一種動物的DNA甲基化程度，就能在一定程度上推斷出動物的壽命。

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)研究組織分子生物學(xué)家本杰明·梅恩從比較基因甲基化的位置和數(shù)量入手，可以更準確地估算不同物種的壽命。梅恩從全球基因組數(shù)據(jù)庫中找到了252種脊椎動物的基因組，然后通過比較不同壽命的動物的基因甲基化位點和數(shù)量的差異，找到了一些影響脊椎動物的壽命的基因。這些基因?qū)勖挠绊懗潭仁遣煌模范鞲鶕?jù)不同的影響因子進行了各種模擬測算，最終找到了預(yù)測結(jié)果最可靠的公式。

梅恩用這個公式對一些物種的壽命進行了估算，比如，他估計最近滅絕的物種平塔島巨龜?shù)膲勖鼮?20歲，而于2012年去世的該物種的最后一名成員龍瑟姆·喬治，享年112歲。目前發(fā)現(xiàn)的世界上壽命最長的哺乳動物——露脊鯨，預(yù)估壽命是268歲，這個預(yù)測比現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的該物種最老的個體多了57歲，但深海中極可能存在年齡更長的露脊鯨。

在另一項研究中，研究者比較了一對3歲同卵雙胞胎和另一對50歲同卵雙胞胎的基因狀況。他們發(fā)現(xiàn)，3歲的同卵雙胞胎之間的甲基化和組蛋白修飾程度基本一致，而50歲的同卵雙胞胎之間甲基化、組蛋白修飾和基因表達上具有很大的差別。這說明，通過檢測不同個體DNA甲基化程度，生物學(xué)家們未來可以預(yù)測某個個體的壽命。

在體內(nèi)肆虐的“殺手”

你知道嗎？就在你閱讀這篇文章的時候，你的體內(nèi)就有無數(shù)個“殺手”在攻擊著你的細胞，你的壽命也在一點點地被偷走，這個冷酷的“殺手”就是自由基。

顧名思義，自由基是一類自由的離子基團，比如超氧化物離子等。它之所以自由，是因為它有一個不配對的電子，會到處搶奪其他物質(zhì)的一個電子，使自己形成穩(wěn)定的物質(zhì)。其實自由基本來是有伴侶的，在生物體中，它的伴侶就是氫離子。當生物進行呼吸作用時，氧氣被分解成氧離子，這些氧離子會與線粒體膜附近的氫離子結(jié)合，但“僧多粥少”，不是所有的氧離子都能找到命定的伴侶，于是“單身”的氧離子最后變成了自由基，踏上了“強取豪奪”的道路。

自由基并不挑剔，它會搶奪DNA、蛋白質(zhì)和糖類等所有遇到的物質(zhì)的電子，破壞這些物質(zhì)原本穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，最終損害了生物的健康，甚至會縮短壽命。

由此，我們知道了自由基是在呼吸過程中產(chǎn)生的，如果呼吸作用和新陳代謝減弱，生物會更加長壽嗎？有些事實驗證了這個觀點，低溫的深海中生存著許多長壽動物，比如507歲的北極圓蛤、392歲的格陵蘭鯊魚。美國阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校的史蒂文·奧斯塔德博士認為，低溫環(huán)境降低了生物新陳代謝的速率，從而減緩了自由基的產(chǎn)生和細胞的分裂過程，因此生物更加長壽。

壽命程序的其他“編程者”

染色體和基因決定了生物的所有性狀，壽命自然也受到它們的控制，科學(xué)家們找到了一些壽命的“編程者”，比如染色體上的端粒。端粒是位于染色體末端的結(jié)構(gòu)，細胞分裂時，染色體也會復(fù)制分裂，每次分裂后末端的端粒都會縮短，當端粒短到一個極限時細胞就會死亡，當人體大部分細胞死亡時，人們也在逐漸衰老并最終死亡。

還有一些科學(xué)家在尋找著“長壽基因”。英國東英吉利大學(xué)和瑞典烏普薩拉大學(xué)的研究人員在線蟲身上找到了一種名叫DAF-2的基因，研究人員認為這個基因與衰老過程有關(guān)。當研究人員“關(guān)閉”線蟲的DAF-2基因后，線蟲壽命得以翻倍，其后代也更健康。

隨著基因測序技術(shù)的普及，科學(xué)家在人類身上也找到了“長壽基因”。新西蘭基因研究中心的科學(xué)家對新西蘭100名百歲以上老人進行了基因測序，找到了兩類有利于長壽的基因APOE和FOXO3A。APOE能加快血脂代謝，降低人們的血脂，而FOXO3A則能延長細胞分裂周期，減少細胞分裂的次數(shù)，修復(fù)DNA損傷，還有防止細胞癌變的作用。還有一組叫做SIRT的基因，許多科學(xué)家均認同它具有DNA修復(fù)功能，是當之無愧的長壽基因。