在海洋贝类家族中,海湾扇贝与紫扇贝这对“近亲”的命运截然不同:前者寿命通常少于14个月;后者却能存活7至10年。“两种扇贝可进行种间杂交,市场上常见的是海湾扇贝以及海湾扇贝与紫扇贝的杂交后代。相较于一年生的海湾扇贝,少部分杂交扇贝的寿命延长2-3倍,收获体重也增加3倍以上。”烟台大学海洋学院副教授卢霞说,“找到紫扇贝的‘抗衰开关’,解析扇贝的寿命决定机制,可为培育长寿命、大规格扇贝提供新途径。”
近期,卢霞与中国科学院烟台海岸带研究所王春德团队合作,解密海洋贝类寿命“遗传密码”取得新进展。相关成果发表在生物学领域权威期刊《Marine Life Science & Technology》,卢霞为通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目等多个项目的支持。
如何延缓衰老,是人类生命科学前沿探索的热点问题。人们对生物寿命差异感到好奇:为什么有的生物很长寿,有的生物的生命却很短暂?
为解释这一科学问题,生物学家们对多种陆生模式生物进行了广泛研究,发现寿命的演化来源于基因突变的积累。“以往研究大多使用小鼠、果蝇、线虫等陆生生物,通过基因敲除等方法观察寿命的改变,这种突变是随机的,往往会损害其他健康性能。”卢霞介绍,研究由进化中的基因突变自然延长寿命且保持机体健康的调控机制显得尤为重要。
海湾扇贝与紫扇贝亲缘关系非常近,可以进行杂交,甚至部分杂交一代具有繁育能力,即二者是不完全生殖隔离。但它们分布在不同海域,紫扇贝生活的环境常年气候变化较小,温度较低,食物相对匮乏;而海湾扇贝生活的环境气候变化波动较大,温度高,食物充沛。在长期适应不同环境的进化过程中,它们可能形成了不同的营养代谢和衰老策略。
“这就提示海湾扇贝和紫扇贝可能是研究自然条件下衰老和长寿的理想模型。”卢霞解释,“这种进化中基因变异导致的寿命差异,藏着解开‘长寿密码’的钥匙。”
基于前期破译的染色体级高质量基因组序列,卢霞与王春德团队发现Sirtuins(SIRTs)基因家族在两种扇贝间存在不同的基因数量、序列、结构以及串联重复现象。
“海湾扇贝和紫扇贝的‘SIRT基因家族’差别很大,这个基因和衰老密切相关。”卢霞介绍,“二者对比来看,海湾扇贝的SIRT基因更多,但很多是‘重复拷贝’,可能让功能更混乱。而紫扇贝的SIRT基因质量更高,尤其是SIRT1和SIRT6,SIRT6基因活性更高,能更好地修复DNA损伤、减少细胞‘自杀’,还能激活‘自噬’和稳定端粒,这些都是延缓衰老的关键所在。更有趣的是,当处于饥饿状态时,紫扇贝的SIRT6基因会‘火力全开’,相关的长寿基因变化更明显,而促衰老的基因则被压制,这或许是紫扇贝的‘长寿密码’所在。”
这项研究成果为动物寿命决定机制的研究提供了新途径,提升了对自然衰老和人类长寿命机制理论的新认知。我国是全球最大的扇贝养殖国,但海湾扇贝因寿命短、个体小,经济效益受限。“研究清楚扇贝的长寿机制,为建立相关的生物育种技术打好基础,有望培育出生长周期更长、规格更大的新品种。”卢霞表示。
(大众新闻·大众日报记者 邢金钰 通讯员 周媛媛 )
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