鳉鱼实验揭示中性进化决定寿命和衰老

发表时间:2021/11/13 12:20:22 来源:生物谷浏览次数:1054

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自然界的物种在寿命上有很大的不同，从几小时就成年的蜉蝣到几百年的鲸鱼。自然选择应该倾向于长寿，因为原则上长寿会导致更多的后代和更高繁殖机会繁殖，把遗传基因给下一代。但是为什么短命的物种会进化呢？为了回答这个问题，来自马克斯·普朗克衰老生物学研究所Dario Valenzano小组的Rongfeng Cui调查了非洲鳉鱼家族。

不同的非洲鳉鱼种类的寿命有很大的不同——从几个月到几年不等。科隆马克斯·普朗克衰老生物学研究所的科学家们研究了自然界中不同的寿命是如何进化的，并发现了一种基本机制，通过这种机制，有害的突变会在基因组中累积，导致鱼类快速衰老并变得短命。在人类中，变异主要集中在老年活跃的基因中。

图片来源：Cell

非洲鳉鱼生活在各种各样的栖息地，从热带雨林到干燥的稀树大草原森林。根据环境中可用的水，它们的寿命是长是短。这种巨大的多样性构成了不同生命周期策略的自然实验，使鳉鱼成为研究生命历史进化的独特系统。

带有有害突变的扩增基因组

研究人员测序并分析了45种非洲鳉鱼的基因组，并比较了短命和长寿物种的基因组。他们发现，短命的物种有一个扩展的基因组，基因之间和基因内部充满了高度冗余的DNA序列。此外，短命鱼类的基因组会积累有害的突变。有害的突变发生在整个基因组中，包括编码鱼类中心过程的基因，如DNA修复、代谢控制、线粒体功能和其他已知的衰老基因。

"这些鱼看起来并不是短命的，因为短命对它们有好处，也不是因为它们适应了环境。事实上，在更长的雨季里，它们原则上可以活得更长并且继续繁殖。相反，自然选择对重要的晚年基因的作用没有那么有效。当你年老时，一个突变是否会让你生病并不重要，因为你已经繁殖并将这个突变传递给你的后代。我们发现，这个基本原理解释了扩大的基因组和短命鲶鱼有害突变的积累。"

人类基因组

在人类基因组中，研究人员可以观察到积累有害突变的基因与衰老高度相关。"我们发现，当一个基因被表达时，它的突变负担是密切相关的。换句话说，晚年表达的基因更有可能携带有害的基因变异。"研究人员发现了许多符合这一标准但还不知道与衰老过程有关的基因。这些基因在未来的衰老研究中可能会很有趣。

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