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老化先天與後天:研究發現環境對老化的影響比基因更大?

老化先天與後天:研究發現環境對老化的影響比基因更大?

我們是否生來就注定了自己會如何衰老,或者你的環境和決定——你吃什麼、喝什麼、睡多少、壓力多大、是否運動或吸煙——決定了衰老的品質? 

A 學習 加州大學柏克萊分校的研究人員發現,隨著年齡的增長,遺傳因素對基因功能的影響越來越小。 相反,研究小組認為,隨著年齡的增長,我們的基因如何發揮作用更容易受到我們的決定的影響。

“我們的研究表明,實際上,隨著年齡的增長,基因對你的基因[活性]的影響越來越小,” Peter sudmant,加州大學柏克萊分校綜合生物學助理教授,也是該校計算生物學中心的成員。 “因此,也許,當我們試圖確定衰老的原因時,我們需要注意這一點。”

梅達沃的假設

我們的生存需要我們細胞流程的具體細節以最精確的方式運作。 但隨著個體年齡的增長,許多核心細胞過程會惡化,導致功能受損和疾病。 是什麼影響這些過程? 我們天生就有一個老化計時器嗎? 或者我們的環境對我們的老化有更顯著的影響嗎?

Peter b. medawar 在 20 世紀 40 年代基於兩個概念提出了衰老理論。 首先,大多數野生物種死於掠食者、感染和事故,而不是死於與老化相關的疾病。 因此,一個人在高齡時仍然活著並能夠繁殖的可能性很小。 其次,由於自然選擇隨著年齡的增長而減弱,它忽略了年齡增長的人的表現。 因此,當這些影響在高齡時顯現出來時,選擇不能有利於正面的影響或減輕不利的影響。

因此,梅達沃推斷,如果有害突變的影響僅限於生殖基本上停止的晚年,並且未來的生存受到影響,那麼不利突變的攜帶者就會在晚年的破壞性影響變得明顯之前將其遺傳給下一代。 在這種情況下,自然選擇將很難消除這種突變。 在整個進化過程中,這些無效的突變會透過遺傳漂變在族群中積累,最終導致衰老的進化。

老化先天與後天:研究發現環境對老化的影響比基因更大?

把錢放在嘴邊

那麼,數據說明了什麼? 您的基因如何影響您的身份、您的特徵(例如您的身高和體重)以及您是否患有心臟病?

人類遺傳學領域已經做了大量工作來了解人類遺傳變異如何打開和關閉基因。 有趣的是,對同卵雙胞胎的研究表明,隨著兄弟姐妹年齡的增長,基因活性存在相當大的差異,這表明環境在隨著年齡的增長而調節基因活性方面發揮作用,而這並不受遺傳的嚴格調控。 然而,量化跨組織生物過程中與年齡相關的變化以及確定遺傳變異如何影響這些變化仍然是一個關鍵挑戰。

加州大學柏克萊分校的研究團隊著手了解老化如何影響基因活性,並模擬時間和遺傳變異對跨組織年齡相關變化的相對影響。 加州大學柏克萊分校研究團隊發現的第一個結果是,隨著年齡的增長,遺傳因素的影響越來越小。 蘇德曼特說:“我們的研究表明,實際上,隨著年齡的增長,基因對你的基因[活性]的影響越來越小。” 「雖然年輕人的基因[活動]模式更接近,但年長的人卻相差更遠。 這就像隨著時間的推移,基因[活動]模式變得越來越不穩定。 因此,當我們試圖找出衰老的原因時,也許我們需要注意這一點。

雖然這項研究證實了梅達沃假設所預測的年齡與基因活性變異之間的反比關係,但加州大學柏克萊分校的研究小組也令人驚訝地發現了五個表現出相反模式的組織。 在這五種組織中,與年齡相關的癌症增加的特徵更加豐富。 「在你身體的所有組織中,遺傳的重要性是相同的。 它似乎並沒有在一種組織或另一種組織中發揮更大的作用,」他說。 「但是不同組織之間的老化有很大不同。 在你的血液、結腸、動脈、食道、脂肪組織中,年齡在驅動基因表現模式方面的作用比你的遺傳因素要大得多。

這些結果強調了作用於高度增殖細胞類型中表達的晚效基因的獨特進化力量。 「從演化的角度來看,除非你仔細觀察這些組織,否則這些基因應該被打開,這是違反直覺的,」蘇德曼特說。 「我想這告訴了我們一些關於演化的限制。 例如,你的血液總是必須增殖才能生存,因此這些超級保守、非常重要的基因必須在晚年打開。 這是有問題的,因為這意味著這些基因很容易發生體細胞突變,並以一種糟糕的方式永遠開啟。 所以,這讓我們對生活的限制有了一些了解。 它限制了我們繼續活下去的能力。

總之,這項研究提供了對組織特異性老化模式以及遺傳學和老化對基因活性的相對影響的見解。 加州大學柏克萊分校的研究人員預計,未來跨組織和細胞的基因活性調節研究將進一步闡明老化的程序性和反應性過程如何驅動人類疾病。

參考:

Yamamoto, R.、Chung, R.、Vazquez, JM 等。 老化和遺傳學對人類基因表現模式的組織特異性影響。 納特康姆 13, 5803 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41467-022-33509-0



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