当查尔斯·达尔文还在为《物种起源》寻找证据时,这只乌龟已经二十多岁了。如今,被估计为194岁的亚达伯拉象龟乔纳森(Jonathan)仍然生活在南大西洋圣赫勒拿岛的总督官邸草坪上,是吉尼斯世界纪录认证的世界最长寿陆生动物。本周发表在《科学进展》(Science Advances)上的一项新研究首次破译了他的基因组与表观基因组,发现了287个抑制衰老的基因变异体——其中一些通路,与人类百岁老人的长寿机制惊人地相似。

一只见证了两个世纪的乌龟

乔纳森是一只亚达伯拉象龟(Aldabrachelys gigantea),据估计于1832年孵化于塞舌尔群岛。在1882年,他作为礼物被送到圣赫勒拿岛——当时他已经是一只完全成年的乌龟,据估计当时已有约50岁,此后便一直在植物园官邸(Plantation House)的草坪上生活。他与拿破仑一起,被视为这座偏远英属领地的两大"名人"居民;只不过拿破仑1815年才被流放到这里,而乔纳森足足比这位皇帝多活了两百年。

亚达伯拉象龟本身就是陆地上最长寿的动物之一,同类平均寿命约为80岁,许多能活过一百岁。但即使在这个"百岁俱乐部"里,乔纳森也是极端的离群者——他已接近两百岁大关,比同类平均寿命高出一倍多。

首次破译:一只乌龟的"衰老开关"

这项研究由美国长寿研究机构Kallel主导,通讯作者为该机构创始人、衰老研究专家斯蒂芬·克拉克(Stephen Clark),剑桥大学生物学教授贾斯汀·格拉克(Justin Gerlach)与本杰明·魏斯维尔(Benjamin Vaisvil)共同参与。研究团队通过口腔拭子采集了乔纳森的基因组,并首次对乌龟进行了DNA甲基化测量——甲基化是DNA上的一种化学修饰,如同基因功能的"开关",其混乱程度会随年龄增长而加剧。New Scientist

研究团队用物理学中的"熵"概念来量化这种混乱:乔纳森整体甲基化熵高于12岁和90岁的同类乌龟,但令人惊讶的是,在特定区域熵值保持得极低。这些区域正是控制能量产生与DNA修复的基因调控因子所在的区域——也就是说,在最重要的细胞维护系统上,乔纳森的基因"开关"近两个世纪来几乎没有走样。

更关键的发现是那287个基因变异体。它们分布在几乎所有已知的衰老通路上:DNA损伤修复、炎症抑制、胰岛素调控、癌症抑制、线粒体功能和端粒维持。研究人员将他的表观基因组与另外四只从幼年到老年的亚达伯拉象龟进行了对比,确认了这些差异的独特性。Phys.org

"低速运转"的长寿哲学

为什么乌龟能如此长寿?格拉克教授给出了一个简洁的解释:慢。"一直以来的假设是,象龟的代谢率比我们低得多,"他说,"这意味着细胞内部的过程更慢,化学反应更少,因此细胞和DNA受到的损伤也更少。"这次研究证实了这一假设:乔纳森与线粒体功能相关的基因组区域,其效率与一只5岁同类乌龟相当。高效的线粒体为DNA修复系统提供了充足能量,从而抵抗时间的侵蚀。

而最让研究人员兴奋的,是跨物种的共鸣。乔纳森的一些基因变异与人类百岁老人的长寿特征相似。"这项研究增加了这样一个证据:衰老机制可能在不同物种之间是保守的,"克拉克表示。DAWN

从龟甲到人类的路还有多远

克拉克直言不讳地指出研究的应用前景:"如果非要给衰老下个定义,那就是熵的增加。衰老是几乎所有慢性疾病的最大风险因素。大自然已经以惊人的方式解开了衰老之谜,乔纳森的基因组为细胞韧性提供了一份蓝图。"研究团队认为,这些发现最终可能为旨在延缓人类细胞衰退的疗法提供信息。

但科学家们也保持了必要的谨慎。格拉克提醒说:"衰老非常复杂,有很多不同的标志。我们对衰老的理解才刚刚起步。"从识别基因变异到开发出安全有效的人类干预手段,还有很长的路要走。乔纳森提供的不是一颗"长寿药丸",而是一张理解衰老的地图。

值得一提的是,亚达伯拉象龟的保护故事本身就很动人。今年早些时候,科学家在塞舌尔附近一座岛屿上发现了约18万只巨型象龟的庞大种群(相关报道),显示出这一物种在野外仍有强大的生命力。而在圣赫勒拿岛上,乔纳森的日常生活依然规律:晒太阳、散步、吃草——以及继续缓慢地、稳定地超越所有科学家的预期。

常见问题

乔纳森到底多大了?

官方认定为194岁,估计于1832年孵化。1882年抵达圣赫勒拿岛时已是完全成年的个体,因此科学家推算他当时至少已有约50岁。他是吉尼斯世界纪录认证的世界最长寿陆生动物。

这项研究发现了什么?

首次对乔纳森进行基因组与表观基因组测序后,研究人员发现了287个抑制衰老的基因变异体,涉及DNA修复、炎症抑制、胰岛素调控、癌症抑制、线粒体功能和端粒维持等通路;他在能量产生和DNA修复相关基因调控区域的甲基化熵极低,说明这些关键系统近两个世纪几乎没有"磨损"。

研究发表在哪里?

这项由Kallel长寿研究机构主导的研究发表于国际期刊《科学进展》(Science Advances),这是首次对乌龟进行DNA甲基化测量。

这能帮助人类延缓衰老吗?

有可能,但路还很长。乔纳森的部分长寿机制与人类百岁老人相似,说明衰老机制可能在物种间保守存在,为人类延缓衰老的干预手段提供了新的靶点和"蓝图"。但从基础发现到临床疗法需要大量后续研究。