格陵兰鲨(Greenland shark),尽管外表平凡、半盲,且身上常有寄生虫,但寿命可长达400岁。科学家近期发现,这种鲨鱼体内存在大量被称为“寄生虫基因”的有害基因,但同时它们也拥有一个能修复DNA的基因网络,这或许是其长寿的原因。
根据《纽约时报》和英国非政府组织“鲨鱼守护者”(Shark Guardian)的报道,格陵兰鲨的外形并不起眼,皮肤粗糙如砂纸,且覆盖深色斑点,鱼鳍发育不良,背鳍和胸鳍相对身体显得非常小。它们的眼睛小而浑浊,常有蠕虫寄生,导致视力模糊。当格陵兰鲨在深海中游动时,这些寄生虫会随着它们的运动在水中漂浮。
“鲨鱼守护者”指出,格陵兰鲨主要栖息在北大西洋和北冰洋的寒冷水域,是现存体型最大的鲨鱼之一,体长可达6.5米,重量可达900公斤,平均寿命为200岁,但已知最长寿的个体达400岁。
由欧洲和美国研究人员组成的团队分析了格陵兰鲨的基因组,寻找其长寿的秘密。研究结果于9日发布在论文预印本网站bioRxiv上。研究发现,格陵兰鲨拥有约65亿个碱基对的庞大基因组,约为人类的两倍,也是所有鲨鱼品种中基因组最大的。
更为引人注目的是,其中超过三分之二的基因组由称为跳跃子(transposable elements)或跳跃基因(jumping gene)的重复基因组成,这些基因会自动插入其他基因之间,并通过不断复制机制自行繁殖,干扰基因的正常功能,可能导致突变、基因删除或复制,从而引发疾病或发育问题。
领导该研究的德国莱布尼兹老化研究所的计算生物学家史蒂夫·霍夫曼(Steve Hoffmann)表示,这些跳跃基因可以被看作是“基因体寄生虫”,它们的作用通常有害。
科学家们对此非常好奇,格陵兰鲨体内有如此多有害基因,为什么仍能如此长寿?他们推测,格陵兰鲨可能已经进化出独特的机制,通过这种机制来拦截跳跃基因,同时增强DNA修复能力。
进一步的研究表明,格陵兰鲨的大脑组织中存在一个独特的由81个基因组成的网络,这些基因在DNA修复过程中发挥关键作用。科学家假设,这些修复基因可能已经进化出利用跳跃基因复制机制的能力,从而抵消跳跃基因带来的损害,同时提升格陵兰鲨的DNA修复能力。
该基因网络的核心是TP53基因,TP53与DNA修复和肿瘤抑制相关。研究发现,格陵兰鲨的TP53基因发生了结构性变化,科学家正在研究这种变化是否与其长寿有关。
英国伯明翰大学的分子生物学家若昂·佩德罗·德·马加哈斯(Joao Pedro de Magalhaes)认为,研究鲨鱼的长寿机制可能有助于未来的癌症治疗和预防。