你是否想過,為什么有些動物能活數百年,而有些只有短短幾年?近日,一項由中國同濟大學團隊發表于國際頂尖期刊《Science》的研究,或許揭開了長壽謎題的一角1。
科學家們將目光投向了一種神奇的生物——裸鼴鼠。這種長相奇特的小動物,壽命卻長達37年,是同等體型老鼠的10倍以上,并且幾乎不會患上癌癥。可能你覺得30多歲并不算長壽,但如果換算一下,相當于人類活到500多歲。
為什么裸鼴鼠能活這么久?研究團隊發現,裸鼴鼠長壽的核心秘密是一個名為環狀GMP-AMP合成酶(cGAS)的蛋白,通過僅僅四個氨基酸的突變,從“加速衰老”逆轉為“促進長壽”,這不僅顛覆了我們對衰老的認知,更為人類抗衰老研究帶來了新希望。
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圖源:參考文獻1
01
長壽、抗癌、不老——裸鼴鼠的“逆天”設定
在動物王國里,裸鼴鼠絕對是個“另類”。它皮膚褶皺無毛、牙齦突兀生長、終身生活在黑暗的地下,以植物的根莖為食。從外觀上看,確實不討人喜歡。
但大自然卻給它賦予了一些別人求之不得的“超能力”。裸鼴鼠擁有與其小巧體型極不相稱的超長壽命,可達37歲左右。相比之下,普通家鼠的壽命通常只有2-3年。
不僅如此,它還不會患神經退行性疾病、心血管疾病、關節炎和癌癥2。
更奇特的是,裸鼴鼠的身體似乎按下了衰老的“慢放鍵”。從出生到死亡,它的外貌、生理機能和繁殖能力都保持得異常穩定,幾乎觀察不到明顯的衰老跡象。
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圖源:百度百科
這種種奇跡,讓裸鼴鼠成為了抗衰老科學家眼中一座蘊藏著無限秘密的“金礦”。他們迫切想知道:這些“超能力”的分子基礎是什么?人類能否從中借鑒一二?
02
衰老的元兇:日積月累的DNA損傷
要理解裸鼴鼠長壽的秘訣,我們首先得直面衰老的一個核心根源——DNA損傷的不斷累積。
你可以把人體想象成一座由數萬億個細胞構成的精密城市,而每個細胞里都有一套完整的“城市建筑設計總圖”,這就是DNA。我們的一舉一動、每分每秒,這張“圖紙”都在承受內外夾擊。
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陽光中的紫外線、輻射、化學物質等外部刺激以及細胞分裂中的內部錯誤,都會導致DNA損傷。如果損傷不斷累積,細胞就會衰老或癌變。因此,高效的DNA修復系統是長壽的關鍵。裸鼴鼠正是擁有這樣一套“超級修復工具”,才得以長壽。而cGAS就是DNA修復的核心玩家。
03
cGAS的雙面人生:從“破壞者”到“修復師”
cGAS是一種常見的蛋白,人人皆有。在大多數動物包括人類體內,cGAS通常扮演著“免疫哨兵”的角色。它在細胞質中巡邏,一旦發現外來的病毒DNA(視為入侵者),就會立即拉響警報,啟動免疫反應來抵御感染3。
然而,當DNA損傷發生在細胞核內時,cGAS的角色就變得復雜了。
在人類細胞中,如果DNA發生雙鏈斷裂(一種嚴重的損傷),cGAS會迅速進入細胞核,結合到損傷位點。但它的“熱心”往往幫倒忙:cGAS會干擾關鍵修復復合物的形成,就像一名不請自來的工人,堵在工地入口,阻礙真正的修復蛋白工作。
這導致DNA修復效率降低,基因組不穩定,加速衰老和癌癥風險。
然而,裸鼴鼠的cGAS蛋白與人類的有所不同,不僅不抑制修復,反而大大增強了同源重組修復(HR)的效率。
研究人員對比人類和裸鼴鼠的cGAS蛋白序列,發現兩者僅有四個關鍵氨基酸不同:在裸鼴鼠中,這些位置被替換為S463D、E511K、Y527L和T530K。這四處微小的改變,卻產生了兩點顛覆性的效果:
首先,它變得“穩重”了。在人類細胞中,賴在DNA損傷點不走的cGAS會被專門的“清潔工”(TRIM41酶和p97復合物)標記并清走。而裸鼴鼠的cGAS由于結構改變,能牢牢固定在損傷位點,不易被清除。
其次,它獲得了“新技能”。更重要的是,改造后的cGAS不再礙事,反而能夠主動“招手”,召集并牢牢拉住真正的修復蛋白FANCI和RAD50到損傷點。它從一個堵路的障礙,變成了一個促進修復團隊集結的“腳手架”或“聯絡官”。
研究團隊通過精妙的“反向實驗”證實了這4個氨基酸的決定性作用:當把裸鼴鼠cGAS的這4個突變改回人類版本,其促進修復的能力就消失了;反之,將人類cGAS的對應位點改成裸鼴鼠版本,它也立刻獲得了“超能力”。
04
果蠅延壽30%,小鼠“返老還童”
為了驗證改造后的cGAS是否真的能延緩衰老、延長壽命?研究團隊在果蠅和小鼠身上做了進一步的實驗。
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裸鼴鼠中cGAS介導的機制增強DNA修復井延緩衰老/參考文獻1
結果令人驚喜:
在果蠅實驗中,被轉入裸鼴鼠版本cGAS的果蠅,其最大壽命延長了約30%。而且,這些果蠅在老年時期的腸道功能、運動能力和攀爬速度都優于同類。
在小鼠實驗中,老年小鼠被注射裸鼴鼠cGAS基因后,短短兩個月時間,毛發白發也較少,皮膚病變較輕,肝臟的衰老細胞減少,血液中的炎癥因子水平也下降了。這些指標表明,衰老進程被有效延緩。
裸鼴鼠的cGAS故事,生動演繹了演化中的“小改變大影響”。未來,如果使用基因編輯的方式將人體某些關鍵細胞中的cGAS“替換”成裸鼴鼠版本,或許就能夠在不改變人類生活方式的前提下,有效延緩衰老進程、提升健康壽命。
圖源:未標注圖片源自攝圖網;封面由AI生成,非裸鼴鼠標準長相,僅用作封面示意。
參考文獻:
1.Yu Chen et al. ,A cGAS-mediated mechanism in naked mole-rats potentiates DNA repair and delays aging.Science390,eadp5056(2025).DOI:10.1126/science.adp5056
2.劉霞.裸鼴鼠長壽基因“嫁接”或可延壽[N].科技日報,2023-08-28(004).
3.Liu H, Zhang H, Wu X, et al. Nuclear cGAS suppresses DNA repair and promotes tumorigenesis. Nature. 2018 Oct 24.
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