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男人更短寿?科学家:罪魁祸首就是Y染色体!

时光派,抗衰老专业知识科普

本文作者:@马猴,亚利桑那大学——神经科学与认知科学

动物界存在着一种奇怪的现象,雄性动物的寿命普遍低于雌性。既然普遍存在,那就意味着这一现象必然存在深层的生物学原因。

目前,Y染色体是这一现象的头号嫌疑犯。不论是科学界还是民间,一批判起Y染色体,理论要多少有多少,“石锤”倒是至今拿不出几个。终于,一支来自加州大学伯克利分校的团队带着实验数据站了出来,他们宣称,就是Y染色体“害”了你!不过,它“害”你的方式倒是和多数人此前所想的不太一样[3]。

这项研究于2020年4月20日发表在顶级科研期刊《Nature Ecology&Evolution》上

想要把雄性短命归罪于Y染色体,首先需要明白Y染色体特殊在哪。研究人员利用果蝇模型,给Y染色体做了一个全面的“体检”,最后发现,相对于其他X染色体,Y染色体上的DNA重复序列(repetitive sequences)数量明显偏高

重复序列人如其名,就是一些内容高度重复的DNA片段,当今科学界对它们的认识主要有两点:第一,这是一帮“自私”的序列,它们会为了复制自己而去迫害周围的邻居基因,造成生物体内基因组的不稳定;第二,作为对策,细胞会在它们身上形成一种名为异染色质(heterochromatin)的结构,把这些序列“封装”起来,从而抑制它们的表达。

理论上讲,异染色质的数量,会由于不明的原因在衰老中不断减少,研究人员立刻意识到了其中的问题:这就意味着,Y染色体上的重复序列会在老年果蝇的体内大量表达,损害基因组的稳定性,从而影响寿命。如果能证实这一理论,我们就可以“实锤”Y染色体是影响男性寿命的真凶。

果然,通过免疫共沉淀技术(ChIP-seq),研究人员发现,雄性果蝇在年轻时(8天大),Y染色体上的染色质数量远高于其他染色体。但进入老年后(68天大),雄性果蝇体内的异染色质开始大量丢失,相比起来,雌性果蝇由于没有Y染色体,衰老后异染色质的丢失数量低于雄性1.5倍之多

结果呢?重复序列在老年雄性果蝇体内变成了脱缰的野马,Y染色体相关的43个重复序列里,有42个的表达水平出现了显著提升。对比之下,老年雌性果蝇体内所有的染色体都算进去,也才只有6个重复序列的表达水平有所升高。显然,两性果蝇在衰老后,生物学层面最大的差异之一就是Y染色体上这些“自私基因”的表达

基因层面解释通了,如何证明Y染色体的确会影响雄性的寿命呢?这里就展示出了果蝇作为基因研究模型的一个巨大便利,不同于人类,果蝇的性别,是由X染色体在全部染色体中所占的比例决定的,与有没有Y染色体无关。这就允许研究人员通过基因技术制造出带有Y染色体的雌性(XXY)、不带有Y染色体的雄性(X0)和带有双倍Y染色体的“猛男”雄性(XYY)。

和此前的推理完全一致,脱开了Y染色体这个累赘的雄性果蝇(X0),寿命一路飙升,甚至直接超过了正常雌性。而戴上了Y染色体的雌性(XXY),寿命立刻大幅下降。不过最惨的还是带有双倍Y染色体的“猛男”雄性(XYY),它们刚刚步入中年就开始集体团灭。一句话总结就是,不论什么性别,Y染色体越多,活的就越短,Y染色体就是减少广大男性寿命的元凶,石锤了

携带有不同Y染色体的不同性别果蝇的寿命统计。(浅蓝色:XYY雄性、蓝色:X0雄性、紫红色:XXY雌性)

时光派点评:

去掉Y染色体虽然延长了“雄性”果蝇的寿命,不过考虑到Y染色体上的基因都集中表达在果蝇的生殖组织中,没有了Y染色体对于一个“雄性”意味着什么,你懂的……

生命体,就像科普作者理查德·道金斯所形容的,是一个复杂精密的机械钟[4],极其的精致且脆弱,需要每一个部位都精准的各司其职,才能表现出自身最恰当的形态。如果为了让钟表能够长久的走下去,硬生生的掰掉了时针和分针,那样的钟表,意义何在?

此外,相信细心的读者也会发现,这项研究并没有能够解答一个更核心的抗衰老问题,究竟是什么导致了异染色质在衰老过程中的丢失?所以说,在这个问题上,比起不要Y染色体,或许弄清表观遗传问题才是更合理的续命之道。

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