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衰老是每個人都無法避免的“宿命”，是一個復雜、多階段、漸進的過程，發(fā)生在生命的整個過程。隨著時間的流逝，人體的器官會逐漸衰老，一些疾病也伴隨著年齡的增長，尤其是年齡相關的慢性病，例如癌癥、糖尿病、心血管疾病等。但似乎并不是所有的生物都遵循同樣的衰弱和退化模式，直到年老和死亡。 一項新研究發(fā)現生活在動物園的陸龜和水族館海龜的衰老模式與人類或其他動物并不相似。它們中的大多數衰老速度較慢，甚至在某些情況下，它們的衰老程度可以忽略不計。在52個海龜和陸龜物種中，75%的物種顯示出極其緩慢的衰老，而80%的物種的衰老速度比現代人類慢。 該研究于2022年6月24日發(fā)表在Science期刊上，題為“Slow and negligible senescence among testudines challenges evolutionary theories of senescence”。
在南丹麥大學開展研究工作的生物學者Rita da Silva說，“與普遍的衰老理論相反，我們的研究表明許多種類的海龜和陸龜已經找到了減緩甚至完全關閉衰老的方法。這意味著衰老并不是所有生物都不可避免的?！?/span> 研究人員對海龜和陸龜（龜鱉目）的按年齡和性別分列的死亡率和生長模式進行了廣泛研究。 他們獲得了52個物種的飼養(yǎng)記錄，涵蓋了不同的生活史策略、體重和壽命。通過使用貝葉斯生存軌跡分析（Bayesian survival trajectory analysis），他們估計了雌性（47種）和雄性（39種）的成年按年齡死亡率（age-specific mortality）、剩余成年預期壽命和衰老率。 根據最佳擬合模型，當生存函數達到0.2時（即80%的成體預計死亡時），所處年齡段的衰老率的95%可信區(qū)間（credible intervals, CI）。一般而言，如果一種物種的衰老率95%CI大于0，意味著該物種將會經歷衰老；如果一種物種的衰老率95%CI小于0，即為負值，意味著該物種將不會經歷衰老；如果一種物種的衰老率95%CI在0附近，意味著該物種雖然也會經歷衰老，但是這種衰老率很低，是可忽略不計的。 龜鱉目動物的衰老率分布比哺乳動物的要窄得多，這兩類動物的衰老率分布之間的重疊程度很小。簡而言之，龜鱉目動物的衰老率遠遠低于大多數哺乳動物，對某些物種來說，衰老率接近于可忽略不計。
圖1.雌性和雄性海龜和陸龜的成年預期壽命和衰老率。利用貝葉斯生存軌跡分析(BaSTA)計算預期壽命、衰老率及其95% CI。為了進行比較，這些作者描述了現代人類的衰老率。 圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7811。 為了進一步了解壽命和衰老率在性別間的變化，研究人員測量了34個物種的成年預期壽命的相對性別差異和衰老率的差異（圖2）。成年雄性的預期壽命平均超過雌性20%（±51%），而衰老率的平均性別差異接近于零（-0.002 ± 0.039）。
圖2.預期壽命和衰老率的性別差異。圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7811。 論文共同作者、南丹麥大學生物學系副教授Dalia Conde說，“我們發(fā)現其中一些物種可以降低它們的衰老速度，以應對動物園和水族館中比野外更好的生活條件?！?/span> 一些進化理論預測，性成熟后出現的衰老是個體投入修復其細胞和組織損傷的能量與投入繁殖的能量之間的權衡，這樣它的基因就會傳遞給下一代。這種權衡意味著，在達到性成熟后，個體停止生長，開始經歷衰老，即隨著年齡的增長，身體機能逐漸退化。 龜類在性成熟后繼續(xù)生長 現有理論預測，這種權衡是不可避免的，因此衰老是不可避免的。事實上，這一預測在一些物種中得到了證實，特別是哺乳動物和鳥類。然而，那些在性成熟后繼續(xù)生長的生物，如海龜和陸龜，被認為有潛力繼續(xù)投資于修復細胞損傷，因此被認為是減少甚至避免衰老的有害影響的理想候選對象。 論文共同通訊作者、南丹麥大學數學與計算機科學系副教授Fernando Colchero說，“然而，請注意，它們中的一些表現出可忽略不計的衰老這一事實并不意味著它們是不朽的；這只意味著它們的死亡風險不會隨著年齡的增長而增加，但仍然大于零。簡而言之，它們所個體最終都會因不可避免的死亡原因而死亡，比如疾病?！?/span> 在生活條件改善的情況下，人類的衰老速度并沒有減緩 在上個世紀，人類見證了人類壽命的空前增長。然而，對人類和非人類靈長類動物的研究表明，生活條件的改善并沒有大大改變衰老的速度。 在這項新的研究中，研究人員研究了受保護環(huán)境下的種群，因此他們的研究結果可能不能反映其自然環(huán)境中的衰老率和壽命。例如，對毒蛇和青蛙的研究發(fā)現，當暴露在不同的環(huán)境條件下，種群的衰老率會有很大的不同。 他們將他們的研究結果與三個龜類物種[Chrysemys picta、Trachemys scripta和Kinixys homeana]的自然環(huán)境數據進行了比較。他們發(fā)現T. scripta（自然界中a=0.04，而ZIMS中平均a=0.01）和K. homeana（自然界中a=0.11，而ZIMS中平均a=0.02）在自然環(huán)境中的衰老率明顯較高（圖3）。這兩個物種在自然界的衰老率都落在ZIMS中衰化率的后驗密度的上端，并且在95%的CI之外（即T. scripta的上四分位數<0.0001，K. homeana的上四分位數為0.007）（圖3, B和F）。C. picta的野生衰老率略低（a=0.05，而ZIMS中的平均a = 0.08），盡管這種野生衰老率包含在95%的CI內（較低的四分位數為0.15），然而野生種群有相當高的基線死亡率水平（圖3, C和D）。盡管如此，野生種群和人類照料下的種群之間的死亡軌跡和衰老率的變化的機制仍不清楚。一次性體細胞理論（disposable soma theory）認為，暴露在較溫和條件下的種群可以將更多的能量分配給生存，而不是保護或覓食，從而延長其壽命。然而，這一理論仍然預測，在這個群體中，衰老應該是不可避免的。
圖3. 野外、動物園和水族館(ZIMS)中三種龜鱉目動物雌性種群的按年齡死亡率軌跡和衰老率比較。 圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7811。 最近對人類和非人類靈長類動物的研究表明，為了應對生存條件的改善，壽命的延長來自于嬰兒和幼年死亡率以及總體死亡率水平的降低，但衰老率保持穩(wěn)定。在這項新的研究中，研究人員發(fā)現，在受控條件下，海龜和陸龜可以減少衰老的影響，在某些情況下，甚至可以避免衰老的影響。 在人類和非人類靈長類動物物種中，環(huán)境變化主要影響嬰兒和青少年時的死亡率，以及與年齡無關的死亡原因，如捕食或極端條件。Colchero說，“所以這些物種，包括人類，無法避免衰老?！?/span> 參考資料： Rita da Silva et al. Slow and negligible senescence among testudines challenge evolutionary theories of senescence. Science, 2022, doi:10.1126/science.abl7811.   |
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