就像人一樣,狗的衰老受生物鐘的控制。蘇格蘭牧羊犬Buckaroo14歲了。基于一種長期被否定、卻依然流行的觀點,即狗的1年等于人的7年,它幾乎是一個百歲老人。(這個“公式”可能是根據人和狗的平均壽命分别為10歲和70歲。)現在,研究者們說他們有了一種新的方法,可以将狗的年齡轉換為人類的年齡,這背後有一些實際的科學依據。
此項研究是以衰老研究中一個相對較新的概念為基礎的,即所謂的表觀遺傳鐘,即人一生中經過化學修飾而形成的。
通過将甲基團加入特定 DNA序列,從而追蹤人類的生物年齡,即疾病、不良生活方式和基因對人體的影響,科學家們已經改變了這樣的一個例子。基于這一點,有些研究機構将人的 DNA甲基化狀态轉換成一種年齡的估計,甚至可以預測壽命。倫理學家對此很擔心,他們說,法醫和保險公司可能會濫用這些數據。
随着年齡增長,其他物種也經曆 DNA甲基化。比如,小鼠、黑猩猩、狼和狗似乎都有外遺傳時鐘。美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校的遺傳學家 TreyIdeker和他的同事們研究了這些生物鐘和人類生物鐘的不同之處。
雖然這些人類最好的朋友在哺乳動物進化的早期就和人類分開了,但是由于狗和人類生活在同一個環境中,而且很多狗也得到了相似的健康和醫療照顧,所以他們成為了比較的對象。
不管是什麼品種的狗,都有類似的發展軌迹,它們大約在10個月左右進入青春期,20歲以前就死掉。但是 Ideker的團隊緻力于一種單一品種:拉布拉多搜尋犬,以增加發現與年齡相關的基因因素的機會。
研究者在104隻狗的基因組中掃描了 DNA甲基化模式,年齡為4至16歲。研究結果表明,在某些狗(至少是拉布拉多尋回犬)基因區域中,存在與人類相似的年齡相關的甲基化變異。研究人員發現,這些相似點在研究年輕的狗和青少年,或者年長的狗和老年人時最為明顯。
更重要的是,研究人員發現,在兩個物種衰老的過程中,某些涉及發育的基因組會發生相似的甲基化。Ideker和他的同事們在 bioRxiv網站上發表的一篇論文指出,這意味着,至少在某種程度上,衰老是一種發展的延續,而非一個獨特的過程;而且至少其中一部分變化在哺乳動物的進化中是守恒的。
他說:“我們已經知道狗兒與人類一樣會患同樣的疾病,而且随着年齡的增長功能會衰退,這項研究提供的證據表明在衰老過程中也存在相似的分子變化。”不是西雅圖華盛頓大學生物老化學家, MattKaeberlein說:“它完美地展示了狗和人類共有的表觀遺傳年齡時鐘的守恒特性。”
該研究組還使用狗體内甲基化改變的速度與人類表觀遺傳鐘相匹配,雖然結果是犬隻的年齡轉換比“乘7”複雜。該公式顯示,一隻狗的人類年齡=16 ln (犬齡)31,也就是一隻狗的實際年齡,再乘以16,再加31。
使用這一公式,狗和人類的生命階段似乎是一緻的。舉例來說,一隻7周大的幼犬相當于9個月大的人類嬰兒,而且它們都是剛剛開始長牙。這一公式還很好地把拉布拉多尋回犬的平均壽命(12年)與全球人類(70歲)相匹配。總體而言,狗的生物鐘在開始的時候比人類快很多,然後就會慢下來。按照甲基化公式,2歲的拉布拉多尋回犬可能仍像一隻小狗,但它已經是中年了
伯明翰市阿拉巴馬大學進化生物學家兼老齡問題專家 SteveAustad說:“研究人員已經證明, DNA甲基化随着年齡的增長會逐漸增加。Austad對此并不感到特别驚訝,但是他認為,如果将這項技術應用于其他犬類的壽命問題,将會有更有趣的結果。
Kaeberlein的目标之一,就是這個小組的狗衰老計劃(向所有品種開放),将包括狗的表觀遺傳特性。它想要弄清楚為什麼和正常情況相比,一些狗會在更早的年齡發病或死亡,而另一些則活得更長更健康。
那我們的Buckaroo的生活怎麼樣呢?幸好表觀遺傳鐘的計算結果對其有利。目前,相當與人類73年歲,而且仍處于活動狀态。
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