ทำไมนักวิทยาศาสตร์ถึงศึกษาเทคนิคทางพันธุกรรมของสัตว์ที่มีอายุยืนยาวที่สุด

นักวิจัยกำลังตรวจสอบว่าสัตว์บางชนิดมีอายุยืนยาวอย่างไม่คาดคิดได้อย่างไร เพื่อระบุปัจจัยที่ส่งผลต่ออายุขัยของมนุษย์

ชีวิตสำหรับพวกเราส่วนใหญ่จบลงเร็วเกินไป ดังนั้นความพยายามของนักวิจัยด้านชีวการแพทย์จึงพยายามหาวิธีที่จะชะลอกระบวนการชราภาพและขยายเวลาการอยู่บนโลกของเรา แต่มีความขัดแย้งที่เป็นหัวใจของศาสตร์แห่งการสูงวัย: การวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่แมลงวันผลไม้ หนอนไส้เดือนฝอย และหนูทดลองเพราะมันใช้งานง่ายและมีเครื่องมือทางพันธุกรรมมากมาย และเหตุผลหลักที่นักพันธุศาสตร์เลือกสปีชีส์เหล่านี้ตั้งแต่แรกก็เพราะพวกมันมีอายุขัยสั้น ผลที่ได้คือ เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับอายุขัยจากสิ่งมีชีวิตที่ประสบความสำเร็จน้อยที่สุดในเกม

ทุกวันนี้ นักวิจัยจำนวนไม่กี่คนกำลังใช้แนวทางที่แตกต่างออกไปและศึกษาสิ่งมีชีวิตที่มีอายุยืนยาวอย่างผิดปกติ ซึ่งไม่ว่าจะด้วยเหตุผลทางวิวัฒนาการใดก็ตาม ได้รับการเติมเต็มด้วยอายุขัยที่ยาวกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่พวกเขาเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ความหวังก็คือการสำรวจและทำความเข้าใจยีนและวิถีทางชีวเคมีที่ให้ชีวิตยืนยาว ในที่สุดนักวิจัยก็อาจค้นพบกลอุบายที่สามารถยืดอายุขัยของเราเองได้เช่นกัน

ทุกคนล้วนมีความคิดคร่าวๆ ว่าความชราคืออะไร เพียงจากการประสบกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับตนเองและผู้อื่นเท่านั้น ผิวของเราหย่อนคล้อย ผมของเราเป็นสีเทา ข้อต่อแข็งและเสียงดังเอี๊ยด ซึ่งเป็นสัญญาณว่าส่วนประกอบของเรา นั่นคือ โปรตีนและชีวโมเลกุลอื่นๆ ไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาเคยเป็น ด้วยเหตุนี้ เราจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคเรื้อรัง เช่น มะเร็ง อัลไซเมอร์ และโรคเบาหวานมากขึ้น และยิ่งเราอายุมากขึ้นเท่าไหร่ โอกาสที่เราจะเสียชีวิตในแต่ละปีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น “คุณมีชีวิตอยู่ และโดยการใช้ชีวิต คุณสร้างผลกระทบด้านลบ เช่น ความเสียหายระดับโมเลกุล ความเสียหายนี้สะสมอยู่ตลอดเวลา” Vadim Gladyshev นักวิจัยด้านอายุที่ Harvard Medical School กล่าว “โดยพื้นฐานแล้วนี่คือความชรา”

สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เร็วกว่าสำหรับสัตว์บางสายพันธุ์ แต่รูปแบบที่ชัดเจนที่สุดคือสัตว์ที่ใหญ่กว่ามักจะมีชีวิตที่ยืนยาวกว่าสัตว์ที่ตัวเล็กกว่า แต่ถึงแม้จะพิจารณาถึงขนาดแล้ว ความแตกต่างอย่างมากในด้านอายุขัยก็ยังคงมีอยู่ หนูบ้านมีชีวิตอยู่เพียงสองหรือสามปี ในขณะที่หนูตุ่นเปล่า ซึ่งเป็นสัตว์ฟันแทะขนาดใกล้เคียงกัน มีอายุมากกว่า 35 ปี วาฬหัวโค้งมีขนาดมหึมา ซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีชีวิตที่ใหญ่เป็นอันดับสอง แต่อายุขัย 200 ปีของพวกมันนั้นอย่างน้อยสองเท่า คุณคาดหวังได้จากขนาดของพวกเขา มนุษย์ก็เป็นคนนอกรีตเช่นกัน เรามีชีวิตอยู่ได้นานเป็นสองเท่าของลิงชิมแปนซีซึ่งเป็นญาติสนิทที่สุดของเรา

ค้างคาวที่สูงกว่าค่าเฉลี่ย

บางทีเมธูเซลาห์สัตว์ที่โดดเด่นที่สุดก็อยู่ในหมู่ค้างคาว บุคคลหนึ่งของMyotis brandtiiซึ่งเป็นค้างคาวตัวเล็กประมาณหนึ่งในสามของหนู ถูกจับกลับคืนมา ยังคงแข็งแรงและร่าเริง 41 ปีหลังจากที่มันถูกมัดในครั้งแรก Emma Teeling นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการของค้างคาวจาก University College Dublin ผู้ร่วมเขียนบทวิจารณ์ที่สำรวจคุณค่าของค้างคาวในการศึกษาความชราในรายงานประจำปี 2018 ของ Animal Biosciences ประจำปี 2018 กล่าว “มันเทียบเท่ากับประมาณ 240 ถึง 280 ปีของมนุษย์ โดยแทบไม่มีร่องรอยของความชราเลย” เธอกล่าว “ดังนั้นค้างคาวจึงไม่ธรรมดา คำถามคือ ทำไม”

มีสองวิธีในการคิดเกี่ยวกับคำถามของ Teeling ประการแรก: อะไรคือเหตุผลเชิงวิวัฒนาการที่บางชนิดมีอายุยืนยาว ในขณะที่บางชนิดไม่มี และอย่างที่สอง: อะไรคือเทคนิคทางพันธุกรรมและเมแทบอลิซึมที่ทำให้พวกเขาทำเช่นนั้นได้?

คำตอบสำหรับคำถามแรก อย่างน้อยก็ในการแปรงพู่กันแบบกว้างๆ ก็ค่อนข้างชัดเจน ปริมาณพลังงานที่สิ่งมีชีวิตสายพันธุ์หนึ่งควรนำไปใช้ในการป้องกันหรือซ่อมแซมความเสียหายของสิ่งมีชีวิตนั้นขึ้นอยู่กับแนวโน้มที่บุคคลจะอยู่รอดได้นานพอที่จะได้รับประโยชน์จากการบำรุงรักษาเซลล์ทั้งหมดนั้น “คุณต้องการลงทุนมากพอที่ร่างกายจะไม่แตกสลายเร็วเกินไป แต่คุณไม่ต้องการลงทุนมากเกินไป” ทอม เคิร์กวูด นักชีวอายุรแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยนิวคาสเซิลในสหราชอาณาจักรกล่าว “คุณต้องการร่างกายที่มีโอกาสดีที่จะอยู่ในสภาพสมบูรณ์ตราบเท่าที่คุณมีความเป็นไปได้ทางสถิติที่ดีที่จะอยู่รอด”

นี่ก็หมายความว่าสัตว์ฟันแทะตัวเล็ก ๆ ที่วิ่งไปมาอย่างเมาส์จะได้รับประโยชน์เพียงเล็กน้อยจากการลงทุนจำนวนมากในการบำรุงรักษา เนื่องจากมันอาจจะจบลงด้วยการเป็นมื้อเที่ยงของนักล่าภายในเวลาไม่กี่เดือน การลงทุนต่ำนั้นหมายความว่าควรแก่เร็วขึ้น ในทางตรงกันข้าม สปีชีส์อย่างเช่น วาฬและช้างมีความเสี่ยงน้อยกว่าต่อการถูกล่าหรือโชคชะตาสุ่มอื่นๆ และมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดได้นานพอที่จะเก็บเกี่ยวผลประโยชน์จากกลไกเซลลูลาร์ที่ได้รับการดูแลที่ดีกว่า ไม่น่าแปลกใจเลยที่กลุ่มต่างๆ เช่น นกและค้างคาว ซึ่งสามารถหลบหนีศัตรูด้วยการบินได้ มีแนวโน้มที่จะมีอายุยืนยาวกว่าที่คุณคาดหวังจากขนาดของพวกมัน Kirkwood กล่าว เช่นเดียวกับหนูตุ่นเปล่าซึ่งอาศัยอยู่ในโพรงใต้ดินซึ่งส่วนใหญ่ปลอดภัยจากผู้ล่า

แต่คำถามที่นักวิจัยต้องการตอบอย่างเร่งด่วนที่สุดคือคำถามที่สอง: สปีชีส์ที่มีอายุยืนยาวจะจัดการกับความชราได้อย่างไร? ที่นี่เช่นกัน โครงร่างของคำตอบก็เริ่มปรากฏขึ้นเมื่อนักวิจัยเปรียบเทียบสปีชีส์ที่อายุยืนต่างกัน พวกเขาพบว่าสปีชีส์ที่มีอายุยืนยาวสะสมความเสียหายของโมเลกุลได้ช้ากว่าสายพันธุ์ที่มีอายุสั้น ตัวอย่างเช่น หนูตุ่นเปล่ามีไรโบโซมที่แม่นยำผิดปกติ ซึ่งเป็นโครงสร้างเซลล์ที่มีหน้าที่ในการประกอบโปรตีน มันสร้างข้อผิดพลาดได้เพียงหนึ่งในสิบของไรโบโซมปกติตามการศึกษาที่นำโดย Vera Gorbunova นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัย Rochester และไม่ใช่แค่หนูตุ่นเท่านั้น ในการศึกษาติดตามเปรียบเทียบหนู 17 สายพันธุ์ที่มีอายุยืนยาวต่างกัน ทีมของ Gorbunova พบว่าโดยทั่วไปสปีชีส์ที่มีอายุยืนยาวมักจะมีไรโบโซมที่แม่นยำกว่า

โปรตีนของหนูตุ่นเปล่ายังมีความเสถียรมากกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ตามการวิจัยที่นำโดย Rochelle Buffenstein นักอายุรศาสตร์เปรียบเทียบที่ Calico ซึ่งเป็นมะเร็งต่อมลูกหมากของ Google ที่เน้นการวิจัยเรื่องอายุ เซลล์ของสปีชีส์นี้มีจำนวนโมเลกุลที่เรียกว่า chaperone มากกว่า ซึ่งช่วยให้โปรตีนพับได้อย่างถูกต้อง พวกเขายังมี โปรที โซมที่แข็งแรงกว่า โครงสร้างที่กำจัดโปรตีนที่บกพร่อง โปรทีโอโซมเหล่านี้จะออกฤทธิ์มากขึ้นเมื่อต้องเผชิญกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน สารเคมีที่ทำปฏิกิริยาซึ่งสามารถทำลายโปรตีนและชีวโมเลกุลอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม proteasomes ของหนูจะมีประสิทธิภาพน้อยลง ทำให้โปรตีนที่เสียหายสามารถสะสมและทำให้การทำงานของเซลล์บกพร่องได้

ดูเหมือนว่า DNA จะถูกรักษาไว้ได้ดีกว่าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุยืนยาว เมื่อทีมของ Gorbunova เปรียบเทียบประสิทธิภาพกับสัตว์ฟันแทะ 18 ชนิดในการซ่อมแซมความเสียหายเฉพาะ (เรียกว่าการแตกสองเส้น) ในโมเลกุล DNA ของพวกมัน พวกเขาพบว่าสายพันธุ์ที่มีอายุยืนยาวกว่า เช่น หนูตุ่นเปล่าและบีเว่อร์ มีประสิทธิภาพดีกว่าอายุสั้น สายพันธุ์ต่างๆ เช่น หนูและแฮมสเตอร์ ความแตกต่างส่วนใหญ่เกิดจากยีนที่มีพลังมากกว่าที่เรียกว่าSirt6ซึ่งทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีผลต่ออายุขัยของหนู

ดู “นาฬิกา epigenetic”

แต่ไม่ใช่แค่ยีนเองที่ทนทุกข์ตามอายุของสัตว์ แต่รูปแบบการกระตุ้นของพวกมันก็เช่นกัน วิธีสำคัญที่เซลล์เปิดและปิดยีนในเวลาและสถานที่ที่เหมาะสมคือการติดแท็กเคมีที่เรียกว่ากลุ่มเมธิลกับไซต์ที่ควบคุมการทำงานของยีน แต่แท็กเหล่านี้หรือที่เรียกว่าเครื่องหมาย epigenetic มีแนวโน้มที่จะสุ่มมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้กิจกรรมของยีนมีความแม่นยำน้อยลง อันที่จริง นักพันธุศาสตร์ Steve Horvath จาก UCLA และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พบว่าโดยการประเมินสถานะของชุดของไซต์เมทิลเลชั่นเกือบ 800 แห่งที่กระจัดกระจายอยู่รอบ ๆ จีโนม พวกเขาสามารถประมาณอายุของแต่ละบุคคลได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อเทียบกับอายุขัยสูงสุดของสายพันธุ์ “นาฬิกา epigenetic” นี้มีไว้สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด 192 สายพันธุ์ที่ทีมของ Horvath ได้ตรวจสอบมาจนถึงตอนนี้

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องหมาย epigenetic ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุยืนยาวใช้เวลาในการย่อยสลายนานขึ้น ซึ่งอาจหมายความว่ายีนของพวกมันคงกิจกรรมที่อ่อนเยาว์ไว้ได้นานขึ้น ตัวอย่างเช่น ในค้างคาว ค้างคาวอายุยืนที่สุดมักจะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงเมทิลเลชันที่ช้าที่สุด ในขณะที่ชนิดพันธุ์ที่มีอายุสั้นจะเปลี่ยนเร็วกว่า (ดูแผนภาพ)

ขณะที่เขาขุดลึกลงไป Horvath พบว่าไซต์ methylation บางแห่งอาจทำนายอายุขัยของสปีชีส์โดยไม่คำนึงถึงอายุที่เขาเก็บตัวอย่าง “สำหรับฉัน นี่เป็นปาฏิหาริย์” เขากล่าว “สมมติว่าคุณเข้าไปในป่าและค้นหาสายพันธุ์ใหม่ — อาจเป็นค้างคาวตัวใหม่หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ฉันสามารถบอกคุณได้อย่างแม่นยำถึงอายุขัยสูงสุดของสายพันธุ์” เงื่อนงำเมทิลเลชั่นยังทำนายอายุขัยสูงสุดสำหรับสายพันธุ์สุนัข ซึ่งอาจปรากฏเป็นสิ่งมีชีวิตในการศึกษาที่สำคัญสำหรับการสูงวัย (ดูแถบด้านข้าง: “สิ่งที่โรเวอร์รู้”) methylation ที่เกี่ยวข้องกับอายุขัยเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับยีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนา Horvath พบว่าแม้ว่าการเชื่อมต่อที่มีรายละเอียดมากขึ้นยังไม่ได้ดำเนินการ เขาหวังว่าผลงานชิ้นนี้ซึ่งยังไม่ได้ตีพิมพ์ สามารถชี้ให้นักวิจัยชี้ไปที่ยีนที่เป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมอายุขัยและอายุขัยได้ในที่สุด

การปรับปรุงเทคนิคระดับโมเลกุลทำให้นักวิจัยมีเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการหยอกล้อว่าสิ่งมีชีวิตที่มีอายุยืนยาวเป็นพิเศษอาจแตกต่างจากสามัญ เทคนิคที่มีแนวโน้มว่าจะเกี่ยวข้องกับการจัดลำดับไม่ใช่ DNA ในเซลล์ แต่รวมถึง RNA ของผู้ส่งสาร ยีนแต่ละตัวจะถูกคัดลอกไปยัง mRNA เป็นขั้นตอนแรกในการผลิตโปรตีน ดังนั้นการจัดลำดับ mRNA จะเผยให้เห็นว่ายีนใดในจีโนมนั้นทำงานในช่วงเวลาใดก็ตาม โพรไฟล์นี้ — เรียกว่าทรานสคริปโทม — ให้มุมมองไดนามิกของกิจกรรมของเซลล์มากกว่าการแสดงรายการยีนในจีโนม

ตัวอย่างเช่น ทีมงานของ Gladyshev ได้จัดลำดับการถอดรหัสของเซลล์จากตับ ไต และสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 33 สายพันธุ์ จากนั้นจึงมองหารูปแบบที่สัมพันธ์กับอายุขัย พวกเขาพบมากมาย รวมถึงความแตกต่างในระดับกิจกรรมของยีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่การบำรุงรักษาเซลล์ เช่น การซ่อมแซมดีเอ็นเอ การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ และการล้างพิษ

หนทางสู่วัยชราอีกทางหนึ่ง

ไม่นานมานี้ ทีมของ Teeling ได้ศึกษา ค้างคาว Myotis myotisจาก 5 รูสต์ในฝรั่งเศสเป็นเวลาแปดปี โดยจับค้างคาวแต่ละตัวทุกปี และเก็บตัวอย่างเลือดจำนวนเล็กน้อยเพื่อจัดลำดับการถอดรหัส สิ่งเหล่านี้ทำให้พวกเขาติดตามว่าการเปลี่ยนแปลงของค้างคาวเมื่อโตขึ้นและเปรียบเทียบกระบวนการกับหนู หมาป่า และมนุษย์ ซึ่งเป็นสายพันธุ์อื่นๆ ที่มีข้อมูลการถอดรหัสระยะยาวที่คล้ายคลึงกัน “ในขณะที่ค้างคาวอายุมากขึ้น” ทีลิงสงสัย “พวกมันแสดงความผิดปกติแบบเดียวกับที่เราจะแสดงเมื่อเราอายุมากขึ้นหรือเปล่า”

คำตอบปรากฏว่าไม่ ในขณะที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ผลิตโมเลกุล mRNA ที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่การบำรุงรักษาน้อยลงเรื่อย ๆ เช่นการซ่อมแซม DNA และความเสถียรของโปรตีนเมื่อมีอายุมากขึ้น แต่ค้างคาวก็ไม่ได้ทำ แต่ระบบบำรุงรักษาของพวกเขาดูเหมือนจะแข็งแกร่งขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น ทำให้เกิด mRNA ที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมมากขึ้น

ผู้คลางแคลงใจสังเกตว่ายังไม่มีหลักฐานสรุป เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุล mRNA มากกว่านั้นไม่ได้หมายถึงการบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพมากกว่า “มันเป็นก้าวแรกที่สำคัญ แต่ก็เท่านั้น” สตีเวน ออสตาด นักชีวอายุรแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยอลาบามา เบอร์มิงแฮม กล่าว ถึงกระนั้น ความจริงที่ว่าการวิเคราะห์ระบุกระบวนการที่เชื่อมโยงกับการมีอายุยืนยาวอยู่แล้ว เช่น การซ่อมแซมดีเอ็นเอและการบำรุงรักษาโปรตีน แสดงให้เห็นว่ายีนอื่นๆ ที่ถูกตั้งค่าสถานะโดยวิธีนี้อาจเป็นแนวทางที่มั่นคง: “จากนั้น เราสามารถไปดูเส้นทางใหม่ที่เรายังไม่มี” ยังไม่ได้สำรวจ” ทีลิงกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมวิจัยได้ค้นพบยีน 23 ยีนที่ตื่นตัวมากขึ้นตามอายุของค้างคาว แต่ทำงานน้อยกว่าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ตอนนี้พวกเขากำลังดูยีนเหล่านี้ด้วยความสนใจอย่างมาก โดยหวังว่าจะค้นพบกลไกใหม่ๆ เพื่อเปลี่ยนแปลงการชราภาพ

หลักการประการหนึ่งที่เริ่มต้นจากการศึกษาเปรียบเทียบการชราภาพคือสายพันธุ์ต่างๆ อาจเดินตามเส้นทางที่แตกต่างกันเพื่ออายุยืนยาว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุยืนยาวทั้งหมดจำเป็นต้องชะลอการเกิดมะเร็ง เป็นต้น ช้างทำเช่นนี้ได้โดยมียีนหลักที่ปราบปรามเนื้องอกหลายชุด เพื่อให้ทุกเซลล์มีข้อมูลสำรองหากยีนตัวหนึ่งขาดระหว่างช่วงชีวิตที่เสื่อมโทรม ในทางกลับกัน หนูตุ่นเปล่าได้รับการต่อต้านมะเร็งจากโมเลกุลที่ผิดปกติซึ่งเกี่ยวข้องกับการรวมเซลล์เข้าด้วยกัน ในขณะที่วาฬหัวโล้นได้ขยายเส้นทางการซ่อมแซมดีเอ็นเอของพวกมัน

หน้าแรก

เว็บพนันออนไลน์, สล็อตออนไลน์, เซ็กซี่บาคาร่า