新研究的结果揭示了长寿和短命双壳类动物进化方式不同的基因网络，其中许多基因与其他动物的长寿有关。
博洛尼亚大学的研究人员发现了双壳类软体动物与长寿相关的基因网络，为延长寿命的遗传机制提供了新的见解。这项开创性的研究表明不同动物物种的长寿具有共同的分子基础。
数百年来，对传说中的“不老泉”的追求象征着人类对长寿的渴望。在现代，这一探索在科学领域找到了新的生命，特别是随着先进基因组测序技术的出现。这些创新使研究人员能够更深入地研究控制衰老的遗传基础和延长寿命的潜力。
在最近发表在《基因组生物学与进化》上的一项新研究中，博洛尼亚大学的研究人员将注意力转向了一种不太可能的生物群体——双壳类软体动物，该群体包括蛤、贻贝、牡蛎和扇贝。这些海洋和淡水动物的寿命令人惊讶，从 1 岁到 500 多年不等，使它们成为研究长寿秘密的理想对象。
这项新研究的结果揭示了长寿和短命双壳类动物进化方式不同的基因网络，其中许多基因与其他动物的长寿有关。这里的分析表明，不同动物谱系有一个共同的分子框架来延长寿命。
衰老的新视角：双壳类作为模式生物
先前关于衰老、长寿和衰老的研究主要集中在人类和一些模型动物上。根据这些研究，衰老很大程度上是由细胞损伤随着时间的累积而导致的。在基因组水平上，这种损伤是由于核酸突变增加（即复制错误）、核结构变化和端粒缩短造成的。
在蛋白质组水平上，这些过程导致蛋白酶的损失和影响蛋白质折叠的错误的积累。不幸的是，关于衰老的研究在很大程度上忽视了其他长寿生物体，共同第一作者 Mariangela Iannello、Giobbe Forni 及其合作者试图纠正这一疏忽。
“一些双壳类物种的寿命非常长，这一点一直让我着迷，”伊安内洛说。 “当我意识到没有人在分子进化框架内研究过这种特殊的长寿时，我知道我们必须开始研究这些动物的长寿。”
研究人员利用 33 个双壳类物种的转录组资源，研究了四种双壳类动物超长寿命的潜在机制：Arctica islandica、Margaritifera margaritifera、Elliptio complanata 和 Lampsilis siliquoidea。其中，海洋圆蛤A. islandica保持着最长寿非殖民动物物种的记录，寿命为507岁，而其他物种的最长寿命为150-190岁。
揭开长寿的遗传秘密
利用这个数据集，科学家们寻找长寿双壳类动物与短命双壳类动物在进化速率、氨基酸取代和正向选择特征方面存在差异的基因。与DNA损伤反应、细胞死亡和凋亡途径调节、细胞对非生物刺激的反应以及耐缺氧相关的基因都显示出长寿物种的趋同进化模式。有趣的是，长寿双壳类中表现出趋同进化的蛋白质之间表现出比预期更多的物理和功能相互作用，这表明它们在生物学上是相关的。
对于这个相互作用网络中的许多蛋白质，实验研究已经证明了其在其他动物的长寿和衰老中的作用。 “我发现最令人兴奋的是，”伊安内洛说，“这个网络中的许多基因以前曾与其他物种的长寿有关。这一发现的一个重要含义是，寿命的延长可能涉及亲缘关系较远的物种的共同遗传因素。”
除了这些共同的长寿驱动因素之外，该研究还确定了网络中的蛋白质在长寿中的作用尚未得到证实。例如，鉴定了涉及蛋白质稳态（即蛋白质功能的折叠、陪伴和维持）的三个基因，这表明更有效地处理受损或错误折叠的蛋白质可能与双壳类动物的更长寿命有关。 Iannello 指出，“我们相信这些基因是新的、令人兴奋的候选基因，可以测试其在延长寿命方面的作用，不仅在双壳类动物中，而且在其他物种中也是如此。”
未来的方向和更广泛的影响
研究作者计划通过额外的比较研究继续以这些发现为基础。 Iannello 表示：“这项工作获得的结果让我们很高兴能够探索更多物种的长寿。特别是，我们想调查对长寿具有潜在作用的基因中的进化信号是否以某种方式在来自不同分类群的长寿物种之间共享。”然而，此类调查可能并不简单。
Iannello 表示：“像长寿这样复杂且多因素的过程绝对难以分析，需要对大数据进行深入处理，并采用多种互补的综合方法。” “另一方面，组学数据的不断增加将使我们能够探索以前从未在这方面考虑过的物种，这将极大地有助于推进衰老研究。”
虽然延长寿命的机制还远未完全了解，但长寿的非模型生物可以为衰老和长寿提供独特且有价值的见解。例如，在《基因组生物学与进化》最近的另一项研究中，都柏林大学学院的研究人员分析了 37 种胎盘哺乳动物中与人类长寿相关的基因，其中包括裸鼹鼠和大鼠耳蝠等长寿物种。
该研究发现更长的寿命与长寿基因的重复之间存在相关性。虽然有些人可能对在非常遥远的物种之间（例如双壳类和人类之间）转移知识持怀疑态度，但伊安内洛指出，“科学有悠久的研究历史，重点关注最不同的类群，这些类群深刻影响了我们对人类生物学的理解。我认为，特别是在老龄化领域，我们可以从周围的自然世界中学到很多东西。”
参考文献：“极端长寿的特征：双壳类分子进化的视角”，作者 Mariangela Iannello、Giobbe Forni、Giovanni Piccinini、Ran Xu、Jacopo Martelossi、Fabrizio Ghiselli 和 Liliana Milani，2023 年 8 月 30 日，基因组生物学与进化。
DOI：10.1093/gbe/evad159