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關于“我們為什么會衰老”的討論已經持續了一個多世紀,而在底層的演化邏輯上,最常出現在理論拉鋸戰里的一般是這三種:
1.突變累積理論(Mutation Accumulation):由于自然選擇只關心你在繁殖之前過得好不好,所以那些在生命后期甚至晚期才表現出來的有害基因突變,很少能得到自然選擇的干預,就會在漫長的進化中一直累積下來,最終導向衰老。
2.拮抗多效性理論(Antagonistic Pleiotropy):一些基因在你生命早期對你的生長和繁育有非常大的好處,但作為代價,到了老年時期它們可能會加速你的衰亡。
3.一次性軀體理論(Disposable Soma):生物體的能量預算是有限的,如果你把大量的資源花在了“長得更快、生得更多”上,那么用于機體維護和修復的投入就會相應減少。
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圖注:基于一次性軀體理論,一些研究認為去除生殖組織可以延長壽命[1]
這些理論多少都得到過一些零星的印證,但在復雜的哺乳動物中,我們始終缺乏一個清晰的、動態的、具有統計學震撼力的基因證據。
直到這兩天,ITP項目的核心推動者之一、抗衰領域“實證派”的代表Richard Miller和他的團隊,在《Nature》上發表文章,試著為這場長達百年的爭論提供基因層面的注解[2]。
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6438只UM-HET3小鼠
在抗衰老研究領域,Richard Miller教授以極其嚴謹(甚至有些“冷酷”)的作風著稱,他的立場非常簡單——如果一種藥物不能延長壽命,那就不能算真正的抗衰老。他在2004年推動建立的ITP(Interventions Testing Program,干預測試項目),成為了這篇文章誕育的土壤。
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ITP是由美國國家老齡化研究所(NIA)資助的一個里程碑式的項目。基于尋找并驗證能夠延長小鼠壽命、推遲衰老的藥物或食物成分的目的,我們現在熟知的雷帕霉素、阿卡波糖、17-α雌二醇等抗衰老明星藥物,最早都是由ITP嚴謹驗證并“封神”的。
在創造這些結果的同時,這些實驗積攢了一批意義重大的“副產品”:二十年來成千上萬只小鼠的生命數據。研究團隊動用了ITP二十年積累下來的6438只UM-HET3小鼠,為它們繪制了極其精細的基因圖譜。
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圖注:UM-HET3小鼠也是ITP的“特產”之一,每一只都是用四種品系小鼠雜交出來的,目的是讓小鼠具有遺傳多樣性,更能模擬隨機走在街上的路人
到基因層面就又回到我們剛才的那個問題,我們要怎么知道在整個生命周期中是哪些基因在影響壽命,它們又是在生命的什么階段、起什么樣的作用呢?
這篇文章引入了一種全新的方法:精算學作圖法(Actuarial Mapping)。科學家不是只看最后結果,而是把壽命分割成了15天為一段的小份。
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圖注:6438小鼠隨時間的存活率曲線
說得更具體一點,他們想要問的問題更為精準和殘酷:你只活到了50歲,為什么?你已經活到了80歲,又是什么在控制你活到90歲的概率?
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越老越靠“天注定”
在我們直觀的感覺里,活得越久,在生活中接觸到的“環境毒素”,比如紫外線、環境污染、甚至食物中攝入的微塑料就越多,而我們自己卻在變得衰弱、更難抵抗這些損傷。因此,為了沖擊百歲高齡,我們要越來越注重后天保養、要醫療干預、要維持良好的生活習慣。
可這次科學家的發現,卻顯得格外殘酷。
? 環境的撤退
科學家發現,在小鼠的青少年和中年時期,科學家所能控制的所有外界因素——包括你吃了什么補藥(Drug)、你生活的環境(Site)、你是哪一年出生的(Cohort),這些確實非常管用,最高的時候對壽命的影響力可達47%。這意味著在生命的前半程,你確實可以靠改善環境和飲食跟命運斡旋。
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圖注:圖像展示了不同性別中藥物、隊列和地點對壽命的貢獻,顏色越深代表影響越大
隨著小鼠步入真正的老年期,情況急轉直下。這些環境因素的總影響力開始斷崖式下跌,最后降到了20%以下
或許你注意到在雌性的圖像中,藥物的影響到生命末期再次增大了?不幸的是,這時藥物起到的是負向作用——記得拮抗多效性理論嗎?連外界給的藥物,都逃不過“先給甜頭再還債”的魔咒。
? 基因的覺醒
與環境因素的撤退形成鮮明對比的,是基因影響力的強勢上升。
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圖注:紅色代表基因的影響力,綠色代表環境的影響力
數據顯示,在小鼠進入晚年(相當于人類七八十歲以后)時,基因對壽命的決定力從環境的壓制下一路飆升,最終穩穩占據了主導。
這兩個結果顯得有些殘忍:在極致的衰老面前,后天的努力在退場,先天的基因成了決定因素
這也引出了一個更深層的懸念:既然晚年是基因說了算,那到底是哪些具體的基因位點在左右著這場清算,它們又是如何在不同年齡段發生變化的呢?
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Vita和Soma
在這篇文章中,科學家找到了兩組對壽命造成影響的關鍵DNA,分別是控制生存時間的Vita基因座,和控制身體資源分配的Soma基因座
首先——啥是基因座?
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你可以把DNA想象成一條極長的、環繞整座城市的街道。街道兩旁密密麻麻地住著上萬個基因,而基因座就相當于街道上的“門牌號”。科學家在這篇研究中,就在地圖上精準地圈出了59個調控壽命的關鍵基因座
Vita基因座
科學家定位到了29個Vita基因座,它們和時間有密切的關系,關系又分成四種:
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1.持久型(Durabl):少數基因從年輕到年老影響力一直很穩定;
2.衰減型(Rate of Ageing Modulators, RAM):一些基因在生命早期影響巨大,但隨著年齡增長,其作用逐漸減弱,這可能是真正的“衰老速率調節器”;
3.瞬時型(Transient):大部分基因只在生命的特定窗口期(如僅在青年期或僅在老年期)活躍;
4.反轉型(Reversal):同一個基因變體在年輕時可能對生存有利,但到了老年卻變得有害。
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圖注:一些基因型的曲線在生命中途發生了交叉反轉
拮抗多效性理論,記得嗎?進化為了保住你年輕時的生殖成功,不惜以你的DNA晚年自毀作為代價。
Somi基因座
提到能量分配,就出現了那個經典的問題:固定的能量份額,是用來生長、還是分給內部維修?
Soma基因就能解答體型大小(體重)對壽命的影響,而且體型大小對壽命的影響,在生命的不同階段是完全相反的
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圖注:這兩組基因幾乎完全不重合
在小鼠年輕時,有19種位點對壽命表現出強烈的負相關控制:如果小鼠在這些位點上攜帶了特定基因型,那么它體型越大,死亡風險就越高。
而進入老年期,另外11個基因座開始發揮主導作用,表現為正相關:在這些基因座的影響下,能維持住體重的個體,死亡率反而更低。這時就不是用來“長胖”了,而是決定了哪些個體能夠抵抗衰老帶來的虛弱和體重下降,維持住基本的生理機能。
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男人與女人的衰老并不相通
具體的基因座已經定位到了,當然要把它們聯系起來,看看它們是如何相互配合,構成一套完整的衰老控制網絡呢?以及,這套網絡在不同性別之間是否通用呢?
結論異常地清晰:雄性與雌性小鼠的衰老遺傳網絡,幾乎是完全隔離的
科學家分析了基因之間的上位性(Epistasis),也就是基因與基因之間是如何打配合的。結果發現,在雄性中發現的那些能夠協同工作、共同影響壽命的基因組合,在雌性中幾乎完全不產生互動;反過來也是一樣。
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圖注:雄性和雌性的基因互作圖長得完全不一樣
這個發現解釋了ITP項目在過去二十多年一個極大的困惑:為什么同樣的抗衰老藥物,往往只對其中一種性別有效
以往我們覺得是體重差異、激素差異,但現在基因組告訴我們,問題的根源在DNA的底層邏輯上
結語
通過6438個生命的深度復盤,衰老不再是簡單的、隨機發生的身體損耗,而是一場由基因在不同生命階段、不同性別中精密編排的、充滿權衡的動態戲劇。
回到開頭的三種理論,我們幾乎無奈地發現——衰老,確實是年輕時為了生殖而付出的代價。而那些出現在特定時期的良好效應、健壯身體,也會在時間到的時候找我們收取代價。
哦,你問我“長壽秘訣”嗎?也許在“正確的時間、針對正確的性別、調節正確的遺傳權衡”的精密干預手段之中。
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參考文獻:
[1] Gaddy, M. A., Kuang, S., Alfhili, M. A., & Lee, M. H. (2021). The soma-germline communication: implications for somatic and reproductive aging. BMB Reports, 54(5), 253–259. https://doi.org/10.5483/bmbrep.2021.54.5.198
[2] Arends, D., Ashbrook, D. G., Roy, S., Lu, L., Sloan, Z., Centeno, A. G., Lamour, K. H., de Magalh?es, J. P., Prins, P., Broman, K. W., Sen, S., Mitchell, S. J., MacArthur, M. R., Altintas Akin, ?., Li, X., Bajwa, A., Diaz, V., Harrison, D. E., Strong, R., Nelson, J. F., Mozhui, K., Auwerx, J., Williams, E. G., Miller, R. A., & Williams, R. W. (2026). Dynamics of genetic and somatic trade-offs in ageing and mortality. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10407-9
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