一个物种的寿命越长,变异的速度越慢

突变量获得一生的16个物种相似,尽管巨大的寿命和身体质量的差异。

第一项研究比较突变的积累在许多动物物种揭示了几十年的问题,这些基因变化在衰老和癌症的作用。威康桑格研究所的研究人员发现,尽管巨大的寿命和大小的变化,不同的动物物种结束他们的自然生命具有类似数量的基因变化。

这项研究中,今天发表在自然分析基因组从16种哺乳动物,从老鼠到长颈鹿。作者证实,一个物种的寿命越长,较慢的速率发生突变,长期贷款支持理论,体细胞突变在老化中发挥作用。

基因变化被称为体细胞突变,发生在所有细胞在整个有机体的生命。这是一个自然的过程,细胞获得每年大约20到50突变在人类身上。大多数这些突变将无害的,但他们中的一些人可以开始一个细胞在癌症或影响细胞的正常功能。

自1950年代以来,一些科学家推测,这些突变在衰老的过程中发挥作用。但观察体细胞突变的困难使得它具有挑战性的研究这种可能性。在过去的几年中,技术进步终于允许基因变化被观察到在正常组织,提高回答这个问题1的希望。

另一个长期存在的问题是皮托的悖论。从单个细胞癌症发展以来,物种与大机构(因此更多的细胞)理论上有更高的患癌症的风险。然而,癌症发病率在动物身体大小无关。动物物种的进化与大型机构被认为是优越的机制来预防癌症。这样一个机制是否减少累积的基因变化组织仍未测试。

在这项研究中,威康基金会桑格研究所的研究人员开始测试这些理论通过使用新的方法来测量在16个哺乳动物体细胞突变,覆盖范围广泛的寿命和身体masses2。这包括物种如人类,老鼠,狮子,长颈鹿,老虎,和长寿,高抗癌的裸鼢鼠,与提供的样品数量的组织包括伦敦动物学会。

全基因组序列生成从208年肠道crypts3取自48个人,测量变异率在单肠道干细胞。

分析突变的模式(或突变签名)提供关于工作流程的信息。研究人员发现,体细胞突变积累线性随着时间的推移,他们类似的机制造成的所有物种,包括人类,尽管他们非常不同的饮食和生活史。

在老化的体细胞突变的可能作用的证据是由研究者的发现提供体细胞突变的速率随着每一物种的寿命的增加而减少。

“找到一个类似的模式动物的基因变化不同的从一个另一个鼠标和一只老虎是令人惊讶的。但最令人兴奋的方面的研究发现,寿命是体细胞突变速率成反比。这表明,体细胞突变可能在老化中发挥作用,尽管有可能替代解释。在接下来的几年里,这将是有趣的这些研究扩展到更多不同的物种,如昆虫或植物。”

亚历克斯博士Cagan威康桑格研究所

寻找答案皮托悖论的推移,然而。占寿命后,作者发现没有明显的体细胞突变速率和体重之间的关系,表明其他因素必须参与大型动物减少癌症风险的能力相对于他们的大小。

“事实上,体细胞突变速率的差异似乎用寿命的差异来解释,而不是身体大小,表明尽管调整突变率听起来像是一种优雅的方式控制癌症的发病率在物种,进化没有选择这条路。很可能每次一物种演化出一个更大的规模比其祖先——如长颈鹿、大象和鲸鱼——进化可能提出一个不同的解决这个问题。我们需要更详细地研究这些物种发现。”

艾德里安博士Baez-Ortega威康桑格研究所

尽管巨大的寿命和体重16个物种之间的差异研究,体细胞突变的数量在每个动物的生命周期中获得比较相似。平均一只长颈鹿比老鼠大40000倍,和人类生活30倍的时间,但是每个细胞的体细胞突变数量差异之间的寿命结束时三个物种只有不同的三倍左右。

理解衰老的确切原因仍是一个尚未解决的问题,一个活跃的研究领域。老化可能是由多种类型的损伤的积累我们的一生中细胞和组织,包括体细胞突变,蛋白质聚合和表观遗传变化,等等。比较这些流程跨物种的利率有不同的寿命可以阐明他们的角色在老化。

“老龄化是一个复杂的过程,多种形式的分子损伤的结果在我们的细胞和组织。体细胞突变被推测为老龄化自1950年代以来,但学习依然困难。最近DNA测序技术的进步,我们终于可以调查体细胞突变的扮演的角色在衰老和多种疾病。这各种各样的哺乳动物在一个类似的结束了自己的生命细胞突变的数量是一个令人兴奋和有趣的发现。” 尼博士Martincorena 威康桑格研究所

参考:Cagan, Baez-Ortega Martincorena我,等。在哺乳动物体细胞变异率规模与寿命。自然。2022年。doi:10.1038 / s41586 - 022 - 04618 - z

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。