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不會衰老,不得癌症?神奇動物在這裡!


  來源:科學大院


  電影《神奇動物在哪裡》強勢刷屏,看得小夥伴們直呼也想養一隻。


  其實,不光在魔法界,自然界中也有不少的神奇動物,它們具有人類夢寐以求卻求之不得的某些技能。

  今天,大院er要介紹的神奇動物就是沒毛的裸鼴鼠。它真的能讓所有人類嫉妒到落淚,因為它不光「不會衰老」,還具有不得癌症的技能!!!憑藉著這項技能,裸鼴鼠還獲得了2013年《科學》雜誌「年度脊椎動物」的稱號!


《科學》雜誌刊登的年度脊椎動物:裸鼴鼠

《科學》雜誌刊登的年度脊椎動物:裸鼴鼠


  岡珀茨-麥克哈姆法則:裸鼴鼠是個例外

  裸鼴鼠(Heterocephlus glaber)亦稱沙鼠或沙漠鼴鼠,生活在非洲沙漠,通常被用於行為、神經和生理研究,是已知壽命最長的嚙齒動物(最長壽命約為30歲)。


  幾乎所有哺乳動物的壽命都遵循岡珀茨-麥克哈姆法則(Gompertz-Makeham law),即在一定歲數後,死亡率會隨著年齡增長呈指數型上升,比如人類在30歲之後每8年死亡風險翻一番。此外,哺乳動物的衰老還會伴隨生殖能力的喪失。


  然而,裸鼴鼠不一樣。雖然裸鼴鼠在大於24歲(相當於人類80歲)時表現出與人類類似的衰老跡象,如視網膜變性和骨關節炎。但裸鼴鼠的死亡率並沒有隨著年齡上升而逐漸增加,並且直到死亡之前都具有高繁殖力,似乎並不符合傳統意義上的衰老定義,可能僅僅是某些器官功能出了問題導致了病變和死亡。


裸鼴鼠(下)和小鼠(上)差不多大 圖片來源:文獻3

裸鼴鼠(下)和小鼠(上)差不多大 圖片來源:文獻3

  目前,在研究衰老領域裡,公認的導致衰老的原因有端粒縮短、DNA損傷增加、氧化損傷、蛋白穩態喪失等。如果能夠解決所有這些問題,離長壽甚至長生不老或許就不遠了。然而,雖然已經有一些方法比如卡路里限制等,被認為有延長壽命的積極作用,科學家們依舊不能阻止癌症等衰老相關疾病的發生。


  令人羨慕的是,裸鼴鼠幾乎完美的避開了上面提到的所有可能導致衰老的坑!這或許就是它逃脫岡珀茨-麥克哈姆法則的秘密。下面我們就來看看裸鼴鼠都有哪些令人驚羨的特點!


  低代謝——「生活所迫」


沙地下的裸鼴鼠 圖片來源:網路

沙地下的裸鼴鼠 圖片來源:網路

  裸鼴鼠是極少數擁有如蜜蜂和螞蟻一樣真社會性的哺乳動物,所謂真社會性就是,一群裸鼴鼠中會有1隻鼠後、1至3隻繁殖後代的雄鼠,以及負責尋找食物、挖掘地道、保衛女王、照顧幼鼠的若干工鼠。


  裸鼴鼠還是哺乳類動物當中唯一具備體溫調節功能的冷血物種,它的基礎代謝率幾乎與爬行動物相當。恆溫動物的優勢在於生理活動基本不受外界溫度變化所影響,但是同時要大量地攝入食物和氧氣來不斷產生熱量,以彌補身體熱量的散失。但是裸鼴鼠生活的地下環境氧氣非常稀薄,沙漠中的食物主要是低能量而且還不好找的塊莖。對於裸鼴鼠來說生活的條件太艱苦,要想當一個合格的恆溫動物太難了,所以乾脆進化成變溫動物,盡量降低基礎代謝率節省能量。


  細緻的組織分工和裸鼴鼠本身的低代謝率可以減少個體在食物短缺環境下的能量消耗,提高種群的成活率。而低代謝本身也是延長壽命的法寶,烏龜活得特別長就是因為它的代謝率非常低。


圖中綠色區域為裸鼴鼠種群分布地 圖片來源:網路

圖中綠色區域為裸鼴鼠種群分布地 圖片來源:網路


  利用果糖——無懼氧化損傷


  裸鼴鼠常年在地底缺氧環境生活,由氧氣造成的氧化損傷本來就比陸地上生活的動物少。為了應對缺氧環境,裸鼴鼠進化出了抓氧能力超強的血紅蛋白,科學家給它起了個外號——「黏黏血紅蛋白」,即使在稀薄的氧氣中依然能抓住氧氣分子。


  除此之外,裸鼴鼠還進化出了利用果糖作為能量供應的特殊應激能力,這是絕大多數動物都無法做到的。


  雖然人類也會攝入包括果糖在內的各種糖原,但這些糖原需要轉化成葡萄糖才能參與氧化代謝最終變成能量。人類在缺氧時只能通過將葡萄糖無氧酵解成乳酸來暫時頂一頂,這也是劇烈運動後肌肉酸痛的原因。可是無氧酵解的效率非常低,根本無法支持像大腦這樣高度「耗能」的器官。然而裸鼴鼠卻可以直接利用果糖進行無氧代謝,在缺氧十分鐘後,裸鼴鼠身體主要器官的供能就從「葡萄糖模式」轉換為「果糖模式」,雖然只能支撐十幾分鐘,但也足以讓它挖個地道逃出生天。裸鼴鼠在完全無氧的環境里至少能撐18分鐘依舊沒影響,要知道人類大腦缺氧後就算不死也可能導致全身癱瘓。


  防癌四大絕技——癌症?不存在的


  目前科學家還沒有發現一隻患癌症的裸鼴鼠,這是為什麼?


  裸鼴鼠的基因組裡有許多抑癌基因(如ARF基因),同時缺少與癌症發生相關的基因,從源頭上就已經極大降低了癌症發生的概率。


  癌症的發生與DNA突變和損傷有很大關係。生物細胞內的DNA受到損傷後,機體會啟動修復程序,如果修復功能有缺陷可能造成細胞死亡或突變,損傷突變的細胞既不執行凋亡信號又無法被清除繼而形成腫瘤。有研究發現,裸鼴鼠基因組裡負責修復DNA的基因拷貝數較高,DNA損傷增加幾乎不會發生在裸鼴鼠身上。


  裸鼴鼠的細胞內還有大量幫助蛋白質正確摺疊的分子伴侶蛋白,這些蛋白使得DNA在複製過程中幾乎不會出錯;也極大減少了產生錯誤的垃圾蛋白的概率,避開了蛋白穩態喪失這一可能導致細胞衰老和突變的情況。


  此外,裸鼴鼠細胞會製造並釋放出一種透明質酸(HMM-HA),這種物質充盈在細胞外基質里,將細胞分隔開。人類和其他很多動物體內也有透明質酸,不同的是,裸鼴鼠的透明質酸分子尺寸是人的5倍左右,且裸鼴鼠體內分解透明質酸的酶很不活躍,使得它體內透明質酸的濃度特別高。這一技能本來是為了擁有一身靈活的皮膚以適應地穴生活,卻意外的獲得了抗癌的「超能力」——HA信號通路激發了接觸抑制,一旦細胞過度擁擠便會停止分裂。當裸鼴鼠體內細胞排列過密時,它可以調整細胞分裂速度,杜絕癌細胞的大量增殖。


普通細胞接觸抑制後停止分裂,癌細胞沒有接觸抑制形成腫瘤。 圖片來源:網路

普通細胞接觸抑制後停止分裂,癌細胞沒有接觸抑制形成腫瘤。 圖片來源:網路


  結語


  裸鼴鼠與人類基因的相似性高達80%到93%,如果人類也能學會裸鼴鼠的技能:能實現機體自我修復,同時將癌症發病率控制在極低水平,那我們豈不是不用變成吸血鬼就能遠離衰老和死亡,保持年輕狀態~


  想一想,還真是美滋滋啊!也難怪裸鼴鼠會成為實驗室中的寵兒了! 


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