胰岛素抑制蛋白可能是蚂蚁的青春之泉，并为其他物种的衰老提供了线索。
根据纽约大学研究人员领导的一项研究，胰岛素抑制蛋白可能是蚂蚁的青春之泉，并为其他物种的衰老提供了线索。
该研究发表在《科学》杂志上，表明蚁后通过产生一种抗胰岛素蛋白来表现出高的繁殖代谢，而不会经历衰老，这种抗胰岛素蛋白仅阻断导致衰老的部分胰岛素途径。
在许多动物中，有许多后代与较短的寿命有关。动物的生育力和寿命之间的这种权衡被认为是营养和代谢资源分配的结果。
胰岛素 - 一种有助于将食物转化为能量的激素 - 在新陈代谢中起着重要作用，但在衰老中也起着重要作用。生产卵子是能量密集型的，需要额外的食物，这提高了胰岛素水平，但繁殖所需的胰岛素途径活性的增加导致大多数动物的寿命缩短。相比之下，饮食限制通过降低胰岛素水平来延长寿命;事实上，其他研究人员正在探索禁食是否能延长寿命。
蚂蚁是繁殖和长寿之间权衡的一个显着例外，因为它们的蚁后 - 负责整个殖民地的繁殖 - 比工蚁活得更长，同时共享相同的基因组。在像黑花园蚂蚁这样的物种中，蚁后可以产下100万个卵并活30年，而她的不育工蚁姐妹只能活一年。在Harpegnathos saltator蚂蚁中，一种原产于印度的跳跃蚂蚁是本研究的重点，蜂王通常活五年，而工蚁只活七个月。
当Harpegnathos蚁后在殖民地死亡时，发生了一件奇怪的事情：雌性工蚁用触角相互决斗，争夺成为下一个蚁后。决斗获胜者在蚂蚁社会中改变“种姓”，成为伪皇后，也称为玩家门，同时仍然留在工蚁的（较小）身体中。假皇后获得类似蚁后的行为，包括产卵，它们的预期寿命从七个月大幅增加到四年。但是，如果它们被另一个蚁后取代，它们会恢复到他们的工蚁状态，停止产卵，他们的寿命会缩短到七个月。
“通过经历可逆的'种姓转换'从工蚁到假皇后，导致它们的寿命和繁殖能力的显着增加，Harpegnathos蚂蚁提供了一个独特的机会来研究衰老和繁殖如何断开连接，”该研究的共同资深作者Claude Desplan说，他是纽约大学生物学和神经科学的银教授。
使用本体RNA测序，研究人员研究了来自工蚁和假皇后的组织样本，重点关注参与代谢和繁殖的蚂蚁部分，包括大脑，脂肪体（昆虫的肝脏）和卵巢。他们发现，从工蚁转变为假皇后的蚂蚁在大脑中产生更多的胰岛素，以产生卵子。这种增加的胰岛素导致胰岛素信号通路的两个主要分支之一的激活，MAPK控制代谢和卵子形成。
蚂蚁脑组织的原位杂交显示假皇后（右）与工蚁（左）大脑中的胰岛素mRNA增加。图片来源：Giacomo Mancini/NYU
假皇后体内增加的胰岛素诱导卵巢发育，然后开始产生一种称为Imp-L2的胰岛素抑制蛋白。Imp-L2阻断胰岛素信号通路的另一个主要分支AKT的信号传导，AKT控制衰老，其增加的活动导致寿命缩短。
“胰岛素信号通路的两个主要分支似乎可以差异地调节生育能力和寿命，一个帮助假性皇后的生殖增加信号传导，另一个分支的信号传导减少，这与它们的延长寿命一致，”该研究的共同资深作者Danny Reinberg说，他是纽约大学格罗斯曼医学院的Terry和Mel Karmazin生物化学和分子药理学教授，也是Howard Hughes医学研究所的研究员。
“这种相互作用在蚂蚁和其他昆虫中进化而来，可能有助于不寻常的长寿和繁殖蚂蚁的许多后代，”该研究的共同第一作者，纽约大学格罗斯曼医学院的前博士后研究员华燕说，他现在是佛罗里达大学生物学助理教授。
“我们的工作还说明了使用适当的模型系统来询问有关基本生物学问题的问题的重要性。例如，大多数对老鼠或苍蝇等动物寿命的操纵通常会延长它们的寿命10%到20%。蚂蚁的寿命显着增加了500%，这使得研究它们更加强大，“Desplan补充道。
其他研究作者包括Comzit Opachaloemphan，Francisco Carmona-Aldana，Giacomo Mancini，Jakub Mlejnek，Nicolas Descostes，Bogdan Sieriebriennikov，Alexandra Leibholz，Long Ding和纽约大学的Maria Traficante，以及华南农业大学的Xiafan Zhou。该研究得到了霍华德休斯医学研究所合作创新奖（#2009005），美国国立卫生研究院（R21GM114457，R01EY13010，R01AG058762，F32AG044971），国家科学基金会（I / UCRC CAMTech赠款IIP1821914）和人类前沿科学计划（LT000010 / 2020-L）的支持。