生活史性状是由自然选择形成的,它通过解决体细胞维持和生殖之间的权衡,从而使得个体的适合度达到最大化。
寿命的多样性是衰老研究领域十分具有魅力的课题。其中,哺乳动物的寿命表现出极大地差异性,从寿命不超过2年的鼩鼱到超过200年的弓头鲸。如果我们能够解释产生100倍寿命差异的分子机制,就能够在衰老研究的分子基础迈出一大步。需要强调的是,我所说的寿命是指的最大寿命。研究普遍认为,平均寿命容易受到外界环境影响,如捕食、天灾、疾病等,但最大寿命是一个稳定的极限值。举个例子,一个小男孩、他的宠物狗以及一只老鼠,他们生活在同一条件下,不考虑外界因素的影响。肯定的说,这个男孩可以活到他的六十大寿,如果比较幸运的话,他的宠物狗可以和他一起度过他的十八岁生日。但是,这只小老鼠,即使你精心的照顾,提供最好的医疗保护,它也很难活过四岁。因此,最大寿命可以用作衡量衰老速率的分子标记。
那么,我们该如何获得哺乳动物最大寿命的及时记录呢?现在有两个数据库,综合了大量的文献报道,拥有了很多哺乳动物寿命的记录,分别是:AnAge 与 ADW 数据库。其中,有很多数据是基于动物园饲养动物的记录。如果是野外的动物,我们该如何估计它的寿命呢?比如说,鲸类的寿命是如何测定的?
对于齿鲸(odontocetes)来讲,可以通过牙齿的切片,然后通过计算牙齿的生长层(类似,植物中的年轮)估计它的寿命。因为,齿鲸的牙齿生长层是每年年生的。还可以从照片识别记录中确定,根据这些记录,当地研究小组可以跟踪个体动物的出生情况。此外,骨密度也经常用于鲸类的寿命预测,但具有一定局限性。确定须鲸(mysticetes)寿命的常用方法是通过分析死亡个体的组织,在许多须鲸中,称为耳塞的生长层(角质上皮)在外耳道的鼓室外表面上形成。然而,弓头鲸(属于须鲸类)身体却不存在这种组织。因此,可以通过测量眼睛晶状体和牙齿中的一种氨基酸-天冬氨酸的消旋化程度来确定弓头鲸的寿命,这种方法已被应用于几种海洋哺乳动物寿命的估测。
我们将这项技术称为天冬氨酸消旋化(AAR)技术,这项技术的基础是天冬氨酸可以两种不同的异构体形式存在,称为D和L对映体(光学异构体)。在上个世纪,巴斯德证明了大多数生物只产生L对映体。生物有机体在代谢上维持不平衡状态,在没有这种维持的情况下,消旋就会开始。在消旋化反应中,L-氨基酸交替转化为D-对映体,直到两种对映体的比例相等或D/L比为1.0。每种氨基酸的消旋化速率不同,且受温度的影响。温度越高,反应越快。由于眼晶状体和牙釉质的细胞核是代谢不活跃的组织,因此D/L比值的变化主要是由温度控制的。在大多数哺乳动物中,蛋白质是在大约37°C的温度下形成的。由于测量了消旋率,这些组织的年龄可以从D/L比来估计。动物出生时的D/L值(D/L)0)是使用该技术必须确定的另一个变量。该值略大于零,因此必须从组织测量中减去。
格陵兰鲨是目前已知世界上最长寿的脊椎动物。2016年,Nielsen等人对28只雌性格陵兰鲨鱼的眼晶状体核进行了放射性碳寿命测定,结果显示其寿命至少为272年。
参考文献:
- Nielsen J, Hedeholm R B, Heinemeier J, et al. Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus)[J]. Science, 2016, 353(6300): 702-704.
- George J C, Bada J, Zeh J, et al. Age and growth estimates of bowhead whales (Balaena mysticetus) via aspartic acid racemization[J]. Canadian Journal of Zoology, 1999, 77(4): 571-580.
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