当前位置: 接吻鱼 >> 接吻鱼鉴别方法 >> 石斑鱼,寿命最长的脊椎动物之一,科学家分
环太平洋地区的餐馆菜单上总能看到石斑鱼,大多数情况下人们都不会考虑这种鱼的来源,也不考虑他们吃的是种鱼中的哪一种,它们常被简单地识别为石斑鱼,或者被错误地识别为石斑鳕或红鲷。
但这些看似很普通的鱼,它们是地球上寿命最长的脊椎动物之一,身上有着决定寿命的基因以及长寿的利弊的线索。
发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究中,美国加州大学伯克利分校的生物学家们比较了居住在太平洋沿岸水域的近三分之二的已知种类的石斑鱼的基因组,并揭示了它们广泛变化的寿命中的一些遗传差异。
一些石斑鱼,如彩色印花布石斑鱼(Sebastesdallii),寿命仅十年多一点,而最长寿的石斑鱼属——从日本到阿留申群岛都能找到的粗眼石斑鱼(Sebastesaleutianus),可以在寒冷的深海海床上生存多年。
石斑鱼的寿命范围很广,更不用说大小、生活方式和生态位的差异,这使得它们在仅仅万年的时间里进化成为所有鱼类中辐射速度最快的一种。为了揭示石斑鱼寿命的遗传决定因素,研究人员从88种石斑鱼身上获取了组织样本,并用一种称为Pacbio(或SMRT)测序技术对它们的完整基因组进行了测序。
他们发现了多种与长寿相关的基因,尽管其中一些基因与适应更深入的生活和变大有关——两者都与寿命的延长有关。例如,在哺乳动物中,大象比老鼠活得长。这一发现还突出了长寿的权衡,比如短寿命的老鼠数量远远超过长寿的大象。
研究团队发现的许多与寿命相关的生物途径之前已经在单个动物物种内变异的遗传研究中被确定,尽管这项研究确实涉及到这些途径中的几个新基因。然而,这一鱼类属的自然变异已经辐射到整个太平洋,独特地囊括了影响寿命的许多遗传因素中的大部分。
这项研究对理解人类寿命也有意义。科学家们发现,寿命较长的物种比寿命较短的物种有更多的免疫调节基因,特别是一个叫作丁酰肌醇的群体。由于免疫系统参与调节炎症,而人类衰老与炎症增加有关,因此研究结果指出,基因可能是减缓身体年龄相关损伤的治疗靶点。
体型大小和栖息地解释了鱼类寿命的许多变化
研究人员寻找寿命更长的鱼类中更常见的DNA变异,并发现种与寿命相关的基因变异。然而,并非所有这些都对寿命有直接影响,研究人员分离出让石斑鱼适应更深深度和更大体型的基因变异,因为这些适应本身具有延长寿命的副作用。例如,更深、更凉的水域会减缓新陈代谢,这与许多动物的寿命更长有关。
其余与寿命相关的变异主要涉及三类基因:修复DNA的基因数量增加;调节胰岛素的许多基因的变异,因为胰岛素长期以来影响寿命;丰富了调节免疫系统的基因——更多的DNA修复基因可以帮助预防癌症,而更多的免疫基因可以帮助抵御感染和癌症。
从本质上讲,一些石斑鱼物种仅仅通过适应更深、更冷的水域并增加体型来延长寿命。然而,寿命最长的物种通过调整DNA修复、胰岛素信号和免疫调节基因进一步延长了寿命。
从88个石斑鱼基因组中,研究人员还能够推断出原始石斑鱼基因组的样子,以及物种是如何从万年前的共同祖先进化而来的。他们发现,随着寿命的延长,种群规模也随之下降。一些寿命最长的物种今天以小数量生存,它们依靠非常古老但非常有生育能力的雌性来补充种群。那些又大又老、又胖又多产的雌性鱼,它们有时每年会产下数百万个后代,尽管它们的存活率很低。
一个有趣的发现是,长寿的物种有过多的特定种类的DNA突变,特别是核苷酸对CG(胞嘧啶鸟嘌呤)到TG(胸腺嘧啶鸟嘌呤)的转换,已知随着年龄的增长在肿瘤中积累。因为这些长寿物种中最老的雌性会产生大部分后代,这些不寻常的基因改变会遗传给其他长寿种群。
研究人员目前正在蝙蝠、灵长类动物和其他生物之间进行类似的基因组比较,研究与寿命、衰老、压力和其他表型差异相关的基因。