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獨家解讀:活了400年的“明朝鲨魚”身上,有多少長壽作業可抄?

作者:時光派timepie
獨家解讀:活了400年的“明朝鲨魚”身上,有多少長壽作業可抄?

短視訊平台上,一條“從400年前明朝萬曆年間活到現代”的鲨魚,因長壽而走紅。

事實上,這條鲨魚早在2016年就登上過《科學》雜志封面,已然是一條“學術紅魚”。

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不知今次是哪一位“制作人”,把曾經的舊聞再次翻出來“造星”,但作為地球上最長壽的脊柱動物——格陵蘭鲨肯定早已波瀾不驚。

以目前的觀測記錄,格陵蘭鲨(學名:小頭睡鲨)的最大壽命為392±120歲[1],也就是說甚至可能達到了512歲。

格陵蘭鲨究竟有何長壽本領,讓它能夠與哥倫布談笑風生,從文藝複興時代巡遊至今?

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進化遺傳學上著名的“一次性體細胞假說”[2],直到現在仍被衰老的經典遺傳學派奉若圭臯。

簡單來講,一次性體細胞假說認為:生物能利用的能量和資源有限,無法在快速繁殖的同時,維持強健的身體。

比如小田鼠,随時面臨着被猛禽抓走的風險,必須盡快傳遞遺傳物質,雌性田鼠隻需2-3個月便達到性成熟,懷孕周期僅21天;相對地,田鼠的壽命通常隻有1-3年。

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作為擁有尖牙利齒的頂級掠食者,格陵蘭鲨在食物鍊上并不存在天敵[3],這給了它們足夠的時間,在生兒育女這件事上,能夠慢慢來。

雌性格陵蘭鲨的性成熟年齡至少為156±22歲[1];格陵蘭鲨是卵胎生動物,懷孕周期長達8-18年[4]。

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圖注:“二百歲少女”格陵蘭鲨

格陵蘭鲨的超長性成熟期是進化選擇,人類可能難以複制。當然,也不是完全沒辦法,男同胞們可以先考慮考慮“割以永治”[5]?

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圖注:古語雲“性盛緻災,割以永治”指的就是一次性體細胞假說

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拿什麼去形容格陵蘭鲨最為貼切?我能想到的是“神龜雖壽,續命靠苟”。

格陵蘭鲨的分布主要限于北大西洋和北冰洋的深海之中,常年水溫在0℃左右,如此嚴苛環境造就了格陵蘭鲨的獨特生理和行為表現:

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圖注:格陵蘭鲨主要分布區域

不挑食

格陵蘭鲨的食譜之中,既包括高熱量“美餐”海豹,又有低熱量的鱿魚,甚至是陸上動物(如北極熊、馴鹿)的腐肉[6],隻要能果腹,統統來者不拒。

科學家們發現,格陵蘭鲨的食物攝入量遠低于其他種類的鲨魚,擁有較大的肝髒能夠儲存能量,數月不進食高熱量獵物也無礙[7],堪稱鲨魚界的輕斷食愛好者。

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“不吃了,今天也CR(熱量限制)”

懶得動

格陵蘭鲨的遊泳速度和拍尾頻率是鲨魚裡最慢的[8],它的最高速度也隻有海豹的一半,靠“賽跑”根本無法捕到海豹,想要飽餐飨宴隻能趁海豹睡覺時“不講武德”搞偷襲[9]。

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“到健身房也就愛躺着,怎樣?”

心率低

格陵蘭鲨擁有很大的心室容積,每次泵血量大,足以供給全身;心髒每次泵血後休息12秒,即心率僅僅5次/分[10];主動脈彈性強,使得格陵蘭鲨的血壓也遠遠低于其他鲨魚[11]。

代謝慢

上述因素共同作用,使格陵蘭鲨基礎代謝率低,生長速度也十分緩慢[1,8]。

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“苟着……”

在這一點上,現代續命學愛好者走上了與格陵蘭鲨相似的道路,通過熱量限制、輕斷食減少代謝率的同時,追求比年假還少的心率。

還有一些學者認為寒冷環境本身也幫助了格陵蘭鲨獲得長壽,比如密歇根大學的遺傳學家Shawn Xu表示[12]:“降低新陳代謝率固然重要,但這還不是全部。寒冷還可以激活抗衰老基因,進而幫助動物更好地折疊蛋白質,清除破壞DNA的分子,甚至更有效地抵抗感染,進而延長壽命。”

提倡每日進行數小時冰浴來抵禦衰老的“抗衰教父”大衛·辛克萊,想必也十分贊同這一論點。點選了解:人類體溫緩慢降低,于健康是喜是憂?

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圖注:大衛·辛克萊在推特分享自己泡冰浴的照片

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格陵蘭鲨生活的極圈深海水域有三大特點:高滲(含鹽量高)、高壓、寒冷,使得它們演化出了一套獨特的代謝體系來适應如此惡劣的環境:

通過在體内累積蛋白質代謝廢物——尿素和氧化三甲胺(TMAO)來穩滲透壓、抗深水壓、避免當機[13,14]。這兩個物質在人身上都可以成為尿毒症毒素。

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尿素是一種很強的化學變性劑,破壞蛋白質正常折疊結構,損害蛋白質穩态。蛋白質穩态作為衰老九大辨別之一[15],對機體健康和長壽至關重要。

很難不感歎大自然造物的神奇!格陵蘭鲨體内大量累積的氧化三甲胺(TMAO)可以作為化學伴侶(chemical chaperone),誘導蛋白質正常折疊,以維持蛋白質穩态[16]。

在人類腎衰竭患者的研究中,也發現過類似的結論:尿毒症時,尿素的毒性作用可被同時潴留的甲胺類物質抵消[17]。

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那麼,格陵蘭鲨利用甲胺類物質維持蛋白質穩态的特性能不能為人類長壽所用呢?

科學家在囊性纖維化的小鼠模型上進行了TMAO治療,取得了比較可觀的效果[18]。

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盡管TMAO對哺乳動物具有神經毒性和心血管毒性,暫時還無法為人所用,但這種來自鲨魚的神奇物質,為一片空白的蛋白穩态幹預提供了一個新方向。

時光派點評

格陵蘭鲨的長壽政策介紹完了,這本作業我們是不是要完全照抄呢?

4年前,長壽格陵蘭鲨發現之時,就有生物黑客署名(假借?)David Cox(一位現年96歲的英國著名統計學家),提出要把格陵蘭鲨的基因完全“移植”到人身上。

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且不論可行性,以筆者的觀點,這樣的說法足夠荒謬。格陵蘭鲨的生存技巧是為了應對極地深海惡劣的環境,但我們智人的生境并不在深海之中。

人類花了上億年從深海走向陸地,進化出了比格陵蘭鲨複雜得多的線粒體基因[20];用一顆腦袋兩隻手打造出了精巧的工具、璀璨的文明。

我們不太可能再退回深海。

我們也必将走向長壽,隻是方法與格陵蘭鲨有所不同。

總而言之,人類目前在抗衰老科研領域取得的突破,足以讓我們有理由相信“健康活到100歲”的時代很快就會到來。

參考文獻

[1] Nielsen, Julius; Hedeholm, Rasmus B.; et al. (2016). Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus). Science. 353 (6300): 702–4.

[2] Kirkwood, T. (1977). Evolution of ageing. Nature. 270 (5635): 301–304.

[3] Nielsen, Julius; Hedeholm, Rasmus B.; Simon, Malene; Steffensen, John F. (2014). Distribution and feeding ecology of the Greenland shark (Somniosus microcephalus) in Greenland waters. Polar Biology. 37 (1): 37–46.

[4] Augustine, Starrlight; Lika, Konstadia; Kooijman, Sebastiaan A. L. M. (2017). Comment on the ecophysiology of the Greenland shark, Somniosus microcephalus. Polar Biology. 40 (12): 2429–2433.

[5] Drori D, Folman Y (1976). Environmental effects on longevity in the male rat: exercise, mating, castration and restricted feeding. Exp Gerontol. 11 (1): 25–32.

[6] Nielsen, Julius; Christiansen, Jørgen Schou; et al. (2019). Greenland Shark (Somniosus microcephalus) Stomach Contents and Stable Isotope Values Reveal an Ontogenetic Dietary Shift. Frontiers in Marine Science. 6.

[7] Ste-Marie E, Watanabe YY, Semmens JM, Marcoux M, Hussey NE. A first look at the metabolic rate of Greenland sharks (Somniosus microcephalus) in the Canadian Arctic. Sci Rep. 2020;10(1):19297.

[8] Watanabe, Yuuki Y.; Lydersen, Christian; Fisk, Aaron T.; Kovacs, Kit M. (2012). The slowest fish: Swim speed and tail-beat frequency of Greenland sharks. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 426–427: 5–11.

[9] Scales, Helen. Slow Sharks Sneak Up on Sleeping Seals (and Eat Them)?. National Geographic News. Retrieved 28 December 2012.

[10] Shiels, H. A., Kusu-Orkar, T.-E., Ahmad, S., Reid, B., Gurney, A., Bernal, D., et al. (2018). Cardiac structure of the world’s oldest vertebrate, the Greenland Shark. Paper Presented at Society Experimental Biology meeting, Florence.

[11] Shadwick, R. E., Bernal, D., Bushnell, P. G., and Steffensen, J. F. (2018). Blood pressure in the Greenland shark as estimated from ventral aortic elasticity. J. Exp. Biol. 221:jeb186957.

[12] BBC News: 400-year-old Greenland shark ‘longest-living vertebrate’.

[13] Yancey, Paul H. (2005). Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses. The Journal of Experimental Biology. 208 (Pt 15): 2819–30.

[14] Treberg, Jason R.; Driedzic, William R. (2002). Elevated levels of trimethylamine oxide in deep-sea fish: evidence for synthesis and intertissue physiological importance. Journal of Experimental Zoology. 293 (1): 39–45.

[15] López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). The Hallmarks of Aging. Cell, 153(6), 1194–1217.

[16] Bennion BJ, Daggett V. Counteraction of urea-induced protein denaturation by trimethylamine N-oxide: a chemical chaperone at atomic resolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Apr 27;101(17):6433-8.

[17] Lee JA, Lee HA, Sadler PJ. Uraemia: is urea more important than we think? Lancet 1991; 338:1438.

[18] Chunxue Bai, Joachim Biwersi, A.S Verkman, Michael A Matthay, A mouse model to test the in vivo efficacy of chemical chaperones, Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, Volume 40, Issue 1, 1998, Pages 39-45.

[19] Ratjen F, Döring G. Cystic fibrosis. Lancet 2003; 361:681.

[20] Martin, A., Naylor, G. & Palumbi, S. Rates of mitochondrial DNA evolution in sharks are slow compared with mammals. Nature 357, 153–155 (1992).

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