爬行动物和两栖动物是否是青春之泉的钥匙?

两项新研究表明,许多爬行动物和两栖动物物种衰老缓慢,甚至几乎没有衰老迹象。
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德克萨斯州斯普林湖中一只身上长满健康藻类的麝香龟 (Sternotherus odoratus)。Francis L. Rose

说到长寿,科学家们一直怀疑有鳞和粘滑的脊椎动物具有优势。加拉帕戈斯象龟、东部箱龟、被称为洞螈的洞穴蝾螈,以及其他一些爬行动物和两栖动物可以活一个多世纪。已知最长寿的陆地动物是一只名叫乔纳森的塞舌尔巨龟,它最近庆祝了它的 190 岁生日

伊利诺伊州东北大学芝加哥分校的生物学家 Beth Reinke 表示,直到现在,证明这些动物长寿的大部分证据都来自动物园的轶事报告。她和来自全球 100 多名研究人员的团队,比较了 77 种野生爬行动物和两栖动物的衰老速度。这项研究最初源于一个长期存在的观念,即乌龟可以活很长时间。“我们想知道这种观念有多普遍,”Reinke 说。

研究人员发现,尽管衰老和寿命在物种之间差异很大,但乌龟、鳄鱼和蝾螈的衰老速度通常非常缓慢,而且就其体型而言,寿命异常长。与此同时,另一组来自丹麦的研究人员在比较了 52 种生活在动物园和水族馆的乌龟和陆龟后,也得出了类似的结论:大约 75% 的爬行动物表现出缓慢或可忽略的衰老,80% 的爬行动物的衰老速度比现代人类慢。

两支团队于 6 月 23 日在《科学》杂志上 公布 了他们的 研究结果。牛津大学的生态学家 Rob Salguero-Gómez(未参与此项研究)表示,这些新发现并不特别令人惊讶,但确实挑战了衰老——即生物体达到性成熟后,身体机能逐渐下降并增加死亡风险——是普遍现象的观点。

“这两项研究都非常出色,”他说。“它们为我们理解生命之树的衰老过程增添了一个新层面。”

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一只喙齿蜥 (Sphenodon punctatus)。Sarah Lamar

在他们的分析中,Reinke 和她的合作者借鉴了对各种动物进行的长期研究,包括乌龟、青蛙、蝾螈、鳄鱼、蛇、蜥蜴以及类似蜥蜴的 喙齿蜥。这些研究跟踪了爬行动物和两栖动物种群,平均持续 17 年,涉及超过 190,000 个个体。

为了确定一个物种衰老的速度,Reinke 和她的团队计算了其个体成员在达到性成熟后随时间死亡的比率。该团队估计寿命是从 95% 的成年动物死亡所需年数计算得出的。

Reinke 指出,这些估计存在一个警告,即研究人员没有区分不同的死亡原因。“人们听到‘衰老’时,倾向于只想到生理,”她说。“我们的衰老衡量标准不仅包括生理,还包括所有可能导致野外死亡的因素。”

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该团队还将他们的估计与之前公布的关于哺乳动物和鸟类衰老的数据进行了比较。这些脊椎动物是恒温动物(内温动物),这意味着它们能够调节自身体温。Reinke 和她的团队曾预计,冷血动物(外温动物)的爬行动物和两栖动物的整体衰老速度会比鸟类和哺乳动物慢,因为它们较慢的新陈代谢对身体的生理磨损更小。但结果却喜忧参半。虽然一些爬行动物和两栖动物的衰老速度确实比大多数鸟类和哺乳动物慢,但另一些则更快。爬行动物和两栖动物的寿命差异很大,从 1 岁到 137 岁不等——这比灵长类动物的 4 岁到 84 岁范围要大得多。

然而,在爬行动物和两栖动物的整个家族谱系中都出现了衰老可忽略的物种,而乌龟作为一个群体是“独特的缓慢衰老者,”她说。

拥有保护性外壳、鳞甲或毒液的物种衰老得更慢,寿命也更长。在爬行动物和两栖动物中,那些在生命后期开始繁殖的物种最终寿命也更长。该团队还观察到,生活在温暖温度下的爬行动物衰老得更快,而在相似条件下生活的两栖动物衰老得更慢。

需要更多的研究来弄清楚这些以及其他变量如何驱动衰老和寿命的差异。“我们发现了许多非常有趣的模式,需要进一步探索,”Reinke 说。“我认为,外温动物可能掌握着我们在人类健康方面想要了解的许多关于衰老问题的答案。”

在延长人类寿命的探索中,蝾螈可能是一个特别有前景的研究对象。“它们中的许多可以活 10 年或更长时间,这对于它们的体型来说已经很长了,”Reinke 说。这些两栖动物以其再生断肢和尾巴的能力而闻名,这使得一些科学家认为,这些再生能力与蝾螈令人印象深刻的寿命之间可能存在联系。

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一只约利维尔高原蝾螈 (Eurycea tonkawae),这是特有于奥斯汀都会区西北部的一个濒危物种。这些蝾螈是幼态持续的,保留了幼体特征(如鳃)直至成年,并适应于爱德华兹含水层碳酸盐水域的洞穴、泉水和泉水溪流。Nathan F. Bendik

关于第二篇新论文,来自丹麦的研究团队专注于圈养爬行动物的衰老。

丹麦南部大学(欧登塞)的生物学家、该研究的合著者 Rita da Silva 表示:“所有这些关于衰老的理论都认为……在性成熟后,死亡风险会随着年龄的增长而增加,那时我们不再投入大量精力来修复细胞损伤和组织,而是将更多精力投入到繁殖中。”

那些可能逃脱衰老有害影响的物种的最佳候选者是那些一生都在持续生长的物种,例如乌龟和陆龟。

“我们主要感兴趣的是它们的死亡风险是否会随着年龄的增长而增加,就像人类、其他哺乳动物和鸟类一样,”da Silva 说。她和她的同事分析了圈养的乌龟和陆龟的记录,每个物种的数据从 58 只到数千只不等。

在大多数物种中,死亡率要么随着年龄的增长而保持不变,要么实际上有所下降。平均而言,雄性乌龟和陆龟比雌性活得更长——这与哺乳动物的情况相反。对于其中三个物种,该团队还检查了野生种群的数据,并发现圈养动物的衰老率较低。

“在某种程度上,这些种群在条件有利时找到了降低衰老率的方法,”da Silva 说。在圈养环境中,爬行动物不需要花费精力去寻找食物或住所。但是,尚不清楚为什么只有某些爬行动物似乎通过最小化或避免衰老来回应这种丰裕。“对于其他一些物种,要么条件不理想,要么它们实际上无法‘关闭’衰老,”da Silva 推测。

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尽管所研究的大多数乌龟和陆龟物种的衰老速度比人类慢,但现在就断言这些发现对理解人类健康和衰老的研究有何影响还为时过早。

“我们在进行这些比较时需要小心,”da Silva 说。“我们无法将此与人类建立明确的联系,但我可以说,我们在理解衰老机制方面又向前迈进了一步。”

这两篇新论文展示了关于衰老以及它在人类与其他动物、植物以及更远亲的生物之间存在何种差异,仍有大量未知等待发现,Salguero-Gómez 说。

“这类研究的价值不仅仅在于其在生物医学研究中的潜在转化作用,还在于能让我们更深刻地认识我们在生命之树中的位置,以及认识到并非一切都遵循人类的生活方式,”他说。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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