你是否想过,为什么有些动物能活数百年,而有些只有短短几年?近日,一项由中国同济大学团队发表于国际顶尖期刊《Science》的研究,或许揭开了长寿谜题的一角1。
科学家们将目光投向了一种神奇的生物——裸鼹鼠。这种长相奇特的小动物,寿命却长达37年,是同等体型老鼠的10倍以上,并且几乎不会患上癌症。可能你觉得30多岁并不算长寿,但如果换算一下,相当于人类活到500多岁。
为什么裸鼹鼠能活这么久?研究团队发现,裸鼹鼠长寿的核心秘密是一个名为环状GMP-AMP合成酶(cGAS)的蛋白,通过仅仅四个氨基酸的突变,从“加速衰老”逆转为“促进长寿”,这不仅颠覆了我们对衰老的认知,更为人类抗衰老研究带来了新希望。
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图源:参考文献1
01
长寿、抗癌、不老——裸鼹鼠的“逆天”设定
在动物王国里,裸鼹鼠绝对是个“另类”。它皮肤褶皱无毛、牙龈突兀生长、终身生活在黑暗的地下,以植物的根茎为食。从外观上看,确实不讨人喜欢。
但大自然却给它赋予了一些别人求之不得的“超能力”。裸鼹鼠拥有与其小巧体型极不相称的超长寿命,可达37岁左右。相比之下,普通家鼠的寿命通常只有2-3年。
不仅如此,它还不会患神经退行性疾病、心血管疾病、关节炎和癌症2。
更奇特的是,裸鼹鼠的身体似乎按下了衰老的“慢放键”。从出生到死亡,它的外貌、生理机能和繁殖能力都保持得异常稳定,几乎观察不到明显的衰老迹象。
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图源:百度百科
这种种奇迹,让裸鼹鼠成为了抗衰老科学家眼中一座蕴藏着无限秘密的“金矿”。他们迫切想知道:这些“超能力”的分子基础是什么?人类能否从中借鉴一二?
02
衰老的元凶:日积月累的DNA损伤
要理解裸鼹鼠长寿的秘诀,我们首先得直面衰老的一个核心根源——DNA损伤的不断累积。
你可以把人体想象成一座由数万亿个细胞构成的精密城市,而每个细胞里都有一套完整的“城市建筑设计总图”,这就是DNA。我们的一举一动、每分每秒,这张“图纸”都在承受内外夹击。
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阳光中的紫外线、辐射、化学物质等外部刺激以及细胞分裂中的内部错误,都会导致DNA损伤。如果损伤不断累积,细胞就会衰老或癌变。因此,高效的DNA修复系统是长寿的关键。裸鼹鼠正是拥有这样一套“超级修复工具”,才得以长寿。而cGAS就是DNA修复的核心玩家。
03
cGAS的双面人生:从“破坏者”到“修复师”
cGAS是一种常见的蛋白,人人皆有。在大多数动物包括人类体内,cGAS通常扮演着“免疫哨兵”的角色。它在细胞质中巡逻,一旦发现外来的病毒DNA(视为入侵者),就会立即拉响警报,启动免疫反应来抵御感染3。
然而,当DNA损伤发生在细胞核内时,cGAS的角色就变得复杂了。
在人类细胞中,如果DNA发生双链断裂(一种严重的损伤),cGAS会迅速进入细胞核,结合到损伤位点。但它的“热心”往往帮倒忙:cGAS会干扰关键修复复合物的形成,就像一名不请自来的工人,堵在工地入口,阻碍真正的修复蛋白工作。
这导致DNA修复效率降低,基因组不稳定,加速衰老和癌症风险。
然而,裸鼹鼠的cGAS蛋白与人类的有所不同,不仅不抑制修复,反而大大增强了同源重组修复(HR)的效率。
研究人员对比人类和裸鼹鼠的cGAS蛋白序列,发现两者仅有四个关键氨基酸不同:在裸鼹鼠中,这些位置被替换为S463D、E511K、Y527L和T530K。这四处微小的改变,却产生了两点颠覆性的效果:
首先,它变得“稳重”了。在人类细胞中,赖在DNA损伤点不走的cGAS会被专门的“清洁工”(TRIM41酶和p97复合物)标记并清走。而裸鼹鼠的cGAS由于结构改变,能牢牢固定在损伤位点,不易被清除。
其次,它获得了“新技能”。更重要的是,改造后的cGAS不再碍事,反而能够主动“招手”,召集并牢牢拉住真正的修复蛋白FANCI和RAD50到损伤点。它从一个堵路的障碍,变成了一个促进修复团队集结的“脚手架”或“联络官”。
研究团队通过精妙的“反向实验”证实了这4个氨基酸的决定性作用:当把裸鼹鼠cGAS的这4个突变改回人类版本,其促进修复的能力就消失了;反之,将人类cGAS的对应位点改成裸鼹鼠版本,它也立刻获得了“超能力”。
04
果蝇延寿30%,小鼠“返老还童”
为了验证改造后的cGAS是否真的能延缓衰老、延长寿命?研究团队在果蝇和小鼠身上做了进一步的实验。
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裸鼹鼠中cGAS介导的机制增强DNA修复井延缓衰老/参考文献1
结果令人惊喜:
在果蝇实验中,被转入裸鼹鼠版本cGAS的果蝇,其最大寿命延长了约30%。而且,这些果蝇在老年时期的肠道功能、运动能力和攀爬速度都优于同类。
在小鼠实验中,老年小鼠被注射裸鼹鼠cGAS基因后,短短两个月时间,毛发白发也较少,皮肤病变较轻,肝脏的衰老细胞减少,血液中的炎症因子水平也下降了。这些指标表明,衰老进程被有效延缓。
裸鼹鼠的cGAS故事,生动演绎了演化中的“小改变大影响”。未来,如果使用基因编辑的方式将人体某些关键细胞中的cGAS“替换”成裸鼹鼠版本,或许就能够在不改变人类生活方式的前提下,有效延缓衰老进程、提升健康寿命。
图源:未标注图片源自摄图网;封面由AI生成,非裸鼹鼠标准长相,仅用作封面示意。
参考文献:
1.Yu Chen et al. ,A cGAS-mediated mechanism in naked mole-rats potentiates DNA repair and delays aging.Science390,eadp5056(2025).DOI:10.1126/science.adp5056
2.刘霞.裸鼹鼠长寿基因“嫁接”或可延寿[N].科技日报,2023-08-28(004).
3.Liu H, Zhang H, Wu X, et al. Nuclear cGAS suppresses DNA repair and promotes tumorigenesis. Nature. 2018 Oct 24.
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