土拨鼠冬眠期间,衰老会停滞,人类是否也能靠冬眠穿越几个世纪?
土拨鼠冬眠期间,衰老会停滞,加州大学洛杉矶分校的生物学家在研究黄腹土拨鼠时发现了这一点。他们在《自然生态与进化》(Nature Ecology and Evolution)杂志上发表报告称,这些动物在地下洞穴冬眠的七到八个月期间,实际上能够阻止衰老过程。
这项研究首次分析了野生土拨鼠的衰老速度,结果表明,这种抗衰老现象在土拨鼠达到2岁(性成熟年龄)时就会发生。
研究人员研究了在科罗拉多州多个夏季采集的土拨鼠血液样本,建立统计模型,使他们能够估计冬眠期间发生了什么。他们根据土拨鼠DNA上发生的数百种化学修饰的表观遗传变化来评估土拨鼠的生物衰老。
该研究的主要作者加布里埃拉·皮尼奥(Gabriela Pinho)是加州大学洛杉矶分校(UCLA)的博士生,她说:“我们从不同统计方法得出的结果显示,表观遗传衰老在冬眠期间基本上是停滞的。我们发现土拨鼠的表观遗传年龄在活跃季节增加,在冬眠期间停止,并在下一个活跃季节继续增加。”
研究人员说,这一过程有助于解释为什么黄腹土拨鼠的平均寿命比其体重预期的要长。冬眠是一种进化适应,使动物能够在没有食物、温度非常低的恶劣季节性环境中生存。土拨鼠的冬眠在持续一到两周的代谢抑制期和较短的代谢增强期之间交替进行,通常持续不到一天。在代谢抑制期间,它们的呼吸变慢,体温急剧下降。
此外,它们消耗的能量微乎其微,每天燃烧约一克脂肪。“对于一只5000到6000克的动物来说,这点能量消耗几乎可以忽略,这使它们能够节省能源,并在没有食物的情况下长期存活。在活跃的夏季,土拨鼠吃得很多,体重增加了一倍,这样它们就有足够的脂肪来度过下一个冬眠期。
研究人员说,所有这些与冬眠有关的情况——食物消耗减少、体温降低和新陈代谢减少——都被认为可以对抗衰老过程并延长寿命。他们说,这种延迟衰老很可能发生在其他冬眠的哺乳动物身上,因为分子和生理变化是相似的。
加州大学洛杉矶分校环境与可持续发展研究所成员、研究论文的资深作者布卢姆斯坦说:“我们能够在野生种群冬眠期间检测到这种衰老减少的现象,这意味着冬眠对减缓衰老的影响非常大。这项研究之所以有可能,是因为我们可以从已知年龄的自由生活动物身上获取血液样本。”
皮尼奥和她的同事研究了73只雌性黄腹土拨鼠的一生,并在14个活跃季节中每两周采集一次血样,定期对其进行分析。土拨鼠的年龄是根据幼崽首次从出生的洞穴中出现的日期计算出来的。(研究人员说,雄性土拨鼠的年龄很难确定,因为它们经常从一个地区迁徙到另一个地区。)
研究人员还表示,在人体或人体细胞中诱导冬眠可能有生物医学优势,例如,在需要进行移植器官的长距离运送时,可以诱导细胞进入冬眠,可以更好地保存器官的完整性。而在进行火星旅行或更远距离的太空旅行中,可以诱导宇航员进入冬眠,这在科幻电影中上演了无数次,但这项研究让人们看到了更多的可能性。
甚至,就像热门科幻小说《三体》中所描述的一样,某些关键人物依靠“冬眠”穿越了几个世纪,全程参与了拯救地球的行动。这项新研究,或许能让科幻照进现实。
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