近日，德國美因茨分子生物學(xué)研究所HolgerRichly博士團隊在理解衰老過(guò)程的起源方面取得了突破性進(jìn)展，他們確定了控制自噬的關(guān)鍵基因。細胞自噬是細胞成熟與老化過(guò)程中最為關(guān)鍵的調控機制，在幼年蠕蟲(chóng)體內，細胞自噬維持著(zhù)蠕蟲(chóng)的健康與其對環(huán)境的適應，而在老年蠕蟲(chóng)體內，細胞自噬卻促進(jìn)著(zhù)蠕蟲(chóng)的老化。
該研究發(fā)表于Genes&Development雜志上，名為"Neuronalinhibitionoftheautophagynucleationcomplexextendslifespaninpost-reproductiveC.elegans。"這為生命老化的進(jìn)化過(guò)程提供了最新的見(jiàn)解，對于進(jìn)一步闡明阿爾茨海默氏癥，帕金森氏病和亨廷頓舞蹈癥等與細胞自噬密切相關(guān)的神經(jīng)變性疾病具有重要意義。
研究人員發(fā)現，在通過(guò)關(guān)閉老年蠕蟲(chóng)自噬過(guò)程來(lái)促進(jìn)其壽命延長(cháng)的過(guò)程中，蠕蟲(chóng)神經(jīng)元和隨后的整體健康水平都出現了明顯的改善。
老化的進(jìn)化進(jìn)程
在我們的地球上，幾乎所有的生命體都在不斷發(fā)生著(zhù)老化。但卻沒(méi)有人能真正解釋老化過(guò)程為什么會(huì )出現在每一個(gè)生命體身上。HolgerRichly博士團隊的研究結果似乎能夠讓人們更好地認識這一問(wèn)題。
正如達爾文的進(jìn)化論所說(shuō)，自然選擇導致適應環(huán)境的個(gè)體幸存下來(lái)，通過(guò)繁殖將其基因傳給下一代，生命力越強的生物繁殖并延續的可能性便越大。在理論上，生物在進(jìn)化過(guò)程中應該慢慢地拋棄老化這一性狀，永遠保持年輕可以讓他們的基因不斷地傳遞。
因此，盡管與事實(shí)相反，但從進(jìn)化的角度來(lái)說(shuō)老化仍然是一個(gè)不能適應于環(huán)境的性狀。
1953年，進(jìn)化理論學(xué)家GeorgeC.Williams提出了拮抗多效性（antagonisticpleiotropy，AP)假說(shuō)，對人群進(jìn)化中的年齡增長(cháng)問(wèn)題給出了理性的解釋。Williams提出自然選擇在富集生殖促進(jìn)基因的同時(shí)忽視了這些基因對壽命的負面影響。大多數情況下，這些基因對于壽命的負面影響只有在個(gè)體完成生殖行為之后才會(huì )體現出來(lái)。如果一個(gè)
遺傳變異能夠為這個(gè)個(gè)體帶來(lái)更多的后代，那么即使這個(gè)變異會(huì )大幅縮短個(gè)體的壽命，這一變異仍然會(huì )在自然選擇的過(guò)程中得到很好的保留。
隨著(zhù)時(shí)間的推移，這類(lèi)能夠增強生物生殖能力并引起老化的突變就會(huì )被積極選擇，老化過(guò)程也會(huì )隨之篆刻在我們的DNA中。雖然這個(gè)理論已被證明，其深遠意義在現實(shí)世界中的廣泛證實(shí)仍缺乏實(shí)際的證據。
壽命進(jìn)化理論的現實(shí)性證明
在這項最新的研究中，文章作者對Williams的理論進(jìn)行了具體的證實(shí)。通過(guò)對蠕蟲(chóng)基因組特定部分的具體篩查，研究人員發(fā)現了30個(gè)在老化與生殖能力之間存在“拮抗多效性”的具體基因。之前的研究表明老化相關(guān)基因對于生物
發(fā)育同樣至關(guān)重要，而Richly團隊發(fā)現的這30個(gè)新的基因卻僅僅在老年蠕蟲(chóng)中發(fā)揮著(zhù)促進(jìn)老化的功能。同時(shí)，研究人員表示僅僅在0.05%的蠕蟲(chóng)基因組中便存在著(zhù)30個(gè)這類(lèi)基因，這便意味著(zhù)在蠕蟲(chóng)的整個(gè)基因組中，一定存在著(zhù)大量的相似基因僅僅在老年蠕蟲(chóng)體內表達。
文章的共同作者ThomasWilhelm表示，“發(fā)現進(jìn)化驅動(dòng)老齡化的具體證據并不是這項研究的唯一亮點(diǎn)，最令人驚訝的是這一研究發(fā)現了哪些生命過(guò)程涉及到了這些特殊的基因。”
HolgerRichly博士表示，“我們發(fā)現一系列參與自噬調節的基因同樣也加速蠕蟲(chóng)衰老的過(guò)程。”
先前的研究表明自噬過(guò)程會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而逐漸變慢，但這項研究卻發(fā)現自噬大幅地摧殘著(zhù)老年蠕蟲(chóng)的健康。研究人員發(fā)現在關(guān)閉自噬關(guān)鍵基因的蠕蟲(chóng)壽命相對更長(cháng)。
“自噬幾乎總被認為是有益的，而我們的研究反而表明，老化蠕蟲(chóng)體內的自噬過(guò)程卻是傷害著(zhù)蠕蟲(chóng)的健康。這同樣也是對拮抗多效性的經(jīng)典證明，”HolgerRichly博士表示，“在年輕的蠕蟲(chóng)中，發(fā)揮正常功能的細胞自噬對于蠕蟲(chóng)的成熟至關(guān)重要，而在其完成繁殖并最終老化之后，細胞的自噬過(guò)程就會(huì )發(fā)生故障并最終導致蠕蟲(chóng)變老。”
啟示與現實(shí)
Richly博士和他的同事們發(fā)現通過(guò)滅活老年蠕蟲(chóng)神經(jīng)元中的自噬體能夠幫助它們延長(cháng)壽命，并使得這些蠕蟲(chóng)的總體健康得到明顯的提升。
“想象一下，當中年的你服下一種
藥物便重返18歲的樣子。得到健康的身體之后，你的壽命就像完成了自噬體滅活的蠕蟲(chóng)一樣會(huì )變得更長(cháng)。”文章的作者表示。
雖然文章作者還仍然不能說(shuō)明神經(jīng)元自噬體滅活導致動(dòng)物健康狀況提升的具體機制與能夠維持的具體時(shí)長(cháng)，但這一發(fā)現仍然具有其顯示意義。
文章的作者ThomasWilhelm表示：“許多神經(jīng)元疾病與功能障礙性自噬相關(guān)，如阿爾茨海默病，帕金森氏病和亨廷頓舞蹈癥。我們的研究能夠幫助其他同行尋找和開(kāi)發(fā)保護神經(jīng)元完整性的更好方法，進(jìn)而促進(jìn)這類(lèi)老化疾病的治療與研究。”
雖然這項研究仍然有很長(cháng)的路要走，但它確實(shí)為人類(lèi)老化相關(guān)神經(jīng)疾病的預防以及與長(cháng)壽相關(guān)的其他研究開(kāi)啟了一扇新的大門(mén)。
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