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科学家们已经解析了格陵兰鲨的基因组，这是一种异常长寿的物种。活到400年可能与卓越的DNA修复机制有很大关系。格陵兰鲨, 也成为睡鲨，巨大的、行动缓慢的深海生物，拥有脊椎动物中最长寿的称号。虽然估计野生物种的最大寿命是具有挑战性的，但人们认为格陵兰鲨可以活到大约400年[1]。科学家一直在研究格陵兰鲨，试图理解它们非凡长寿的起源。在一篇新论文中，一组研究人员声称他们已经获得了迄今为止最完整的格陵兰鲨基因组。这使他们能够做出一些有根据的推测。![]()
就像格陵兰鲨本身一样，它的基因组是巨大的，充满了重复序列。这些序列占鲨鱼基因组的70%，主要由逆转录转座子组成：这些是逆转录病毒在数亿年的进化过程中将自己的遗传密码插入宿主基因组的遗迹。一些逆转录转座子仍然能够通过复制自己并将新副本重新插入基因组来繁殖。逆转录转座子的活动与多种衰老的标志有关[2]，长寿物种必须发展出减轻其影响的方法。![]()
研究人员注意到格陵兰鲨与其他鲨鱼物种（如大白鲨）之间基因顺序（同源性）的惊人保守性，尽管它们大约在2.5亿年前就已经分化。“总体而言，尽管它们之间有数亿年的进化距离，”研究人员写道，“格陵兰鲨和大白鲨在基因组结构和组织上显示出惊人的相似性。”然而，格陵兰鲨的基因组中一定有某种东西使其寿命比其他鲨鱼物种长四倍。通常，延长寿命的机制涉及基因复制。例如，大象拥有几个p53基因的副本，这是一个关键的肿瘤抑制因子[3]。![]()
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当研究人员研究格陵兰鲨的基因组以寻找基因复制时，他们发现了81个基因，这些基因在所有其他属于软骨鱼类的成员中都以单副本存在，但在格陵兰鲨中却有多个副本。这些基因的行为很像一个网络，并且根据基因本体分析，功能上与双链DNA断裂修复有关。有趣的是，尽管p53似乎是这个网络的主调节器，但它以单副本存在。然而，那个单一的p53基因也带有格陵兰鲨特有的突变。“综合来看，与DNA修复相关的基因复制和p53途径的复制似乎区分了极其长寿的格陵兰鲨与其他软骨鱼类物种，为进一步的分析和验证指明了道路。”作者总结道.研究人员还鉴定了表现出正向选择的基因，即与近缘物种相比，格陵兰鲨中发生了重大的进化变化。有趣的是，只发现了八个这样的基因，这更多地证明了即使是相对较小的遗传变化也可以促进巨大的寿命延长。作者推测，格陵兰鲨的卓越DNA修复能力可能与其基因组中丰富的逆转录转座子有关。由于逆转录转座子本身可以引起双链DNA断裂，逆转录转座子的活动可能导致了高效DNA修复机制的发展，这在某种程度上是一种军备竞赛。研究人员通过基因组浏览器向所有人提供了格陵兰鲨的基因组和大量相关数据。这意味着你可以尝试发现其他可能的机制，这些机制使这种惊人的动物的寿命是人类的四倍。![]()
"在这两种物种中，逆转录转座子序列的扩展显著地增加了基因组的大小。在GLS（格陵兰鲨）的情况下，我们提供了证据表明这种机制可能有助于DNA修复基因序列的扩展。鉴于逆转录转座子本身是双链断裂的来源（Warkocki 2023），我们的发现表明，DNA修复基因和逆转录转座子的进化可能是在GLS中相互联系的。具体来说，逆转录转座子的活动可能导致了与DNA修复相关的逆转录基因的扩展，这反过来又允许了更高逆转录转座子活动的耐受性。"
[1] Nielsen, J., Hedeholm, R. B., Heinemeier, J., Bushnell, P. G., Christiansen, J. S., Olsen, J., … & Steffensen, J. F. (2016). Eye lens radiocarbon reveals centuries of longevity in the Greenland shark (Somniosus microcephalus). Science, 353(6300), 702-704.
[2] Gorbunova, V., Seluanov, A., Mita, P., McKerrow, W., Fenyö, D., Boeke, J. D., … & Sedivy, J. M. (2021). The role of retrotransposable elements in ageing and age-associated diseases. Nature, 596(7870), 43-53.
[3] Abegglen, L. M., Caulin, A. F., Chan, A., Lee, K., Robinson, R., Campbell, M. S., … & Schiffman, J. D. (2015). Potential mechanisms for cancer resistance in elephants and comparative cellular response to DNA damage in humans. Jama, 314(17), 1850-1860.
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