“孤独乔治”的DNA与抗癌和长寿基因有关？

中国人常说“龟鹤延年益寿”。科学家发现乌龟有许多与DNA修复、免疫反应和癌症抑制相关的基因变异。

图1孤独的乔治

告别孤独的乔治，不会有平塔岛乌龟

孤独的乔治是平塔岛乌龟的名字。它有着特殊的地位，是平塔岛龟中最后一个已知的个体。这个亚种属于生活在加拉帕戈斯群岛的11个加拉帕戈斯龟亚种之一。它被认为是世界上最稀有的动物，也是加拉帕戈斯群岛乃至全世界物种保护的象征之一。

从1971年被发现到2012年被证实死亡，孤独的乔治在这个世界上生活了大约100年。它的死亡宣告了属于加拉巴陆龟平塔岛亚种的“孤独的乔治”物种已经从地球上永远消失了。

乌龟是少数能存活数百年的爬行动物群体之一。科学家自然要问为什么乌龟有这么长的寿命。为什么其他生命只能存活十几年甚至几个月？

尽管“孤独的乔治”这个物种已经不复存在，但它和其他加拉帕戈斯巨龟仍然为长寿研究提供了基因线索。

随着细胞的老化，身体也会老化。

衰老是不可避免的，但它是如何发展的呢？

细胞衰老是生物衰老和死亡的基础。为了阐明衰老的机制，我们必须从研究细胞衰老的机制开始。

研究表明，衰老的主要特征包括:

基因组的稳定性下降。

衰老细胞的积累；

细胞分裂过程中端粒的丢失；

表观遗传变化，如脱氧核糖核酸甲基化；

蛋白质稳态的丧失；

线粒体功能障碍；

细胞间的炎症和其他异常效应；

干细胞耗竭；

营养观念的放松。

如果我们有办法抑制或延缓上述一个或多个过程，我们就能发挥抗衰老的作用。

因此，科学家将比较基因组分析(即使用自然选择机制来寻找与复杂性状和过程相关的基因和生化途径)应用于长寿哺乳动物的基因组，以揭示在调节年龄相关疾病中发挥重要作用的信号和代谢网络。

图2细胞衰老的几个特征

墨菲，这是乌龟长寿的“秘密”吗？

近年来，美国耶鲁大学的科学家已经对“孤独的乔治”的基因组和一只阿尔达布勒陆龟的血样进行了测序。通过比较其他相关物种的基因组，他们发现这些陆龟有许多与DNA修复、免疫反应和癌症抑制相关的基因变异，而这些在其他寿命较短的脊椎动物中是没有的(相关论文发表在《自然生态与进化》在线版上)。

图3乌龟基因组分析的特征分类

研究小组发现，陆龟基因组中有43个基因在进化过程中获得了特异性的正向选择，包括微管蛋白骨架相关基因TUBE1和TUBE1以及胞内小泡运输基因VPS 35，而微管蛋白在维持细胞形状、运动和胞内物质运输方面发挥着不可或缺的作用。

更重要的是，这些被积极选择的基因还包括AHSG，FGF19和TDO2，它们的表达水平与人类衰老有关。其中，TDO2基因编码是犬尿氨酸途径中第一个负责降解色氨酸的酶，具有调节年龄相关蛋白稳态的功能。据信，TDO2在衰老和与年龄相关的神经系统疾病(如阿尔茨海默病和帕金森病)中发挥重要作用——通过抑制TDO2，可以延长动物寿命。

我们知道免疫系统是防止病原体入侵的最有效武器。它具有识别和清除抗原性异物、与身体其他系统协调、共同维持身体内环境稳定和生理平衡的功能。在许多物种中，免疫功能作为进化的驱动力，承受着强大的选择压力，在衰老和相关疾病中发挥着重要作用。它可以去除老化的细胞，提高免疫力，远离癌症的威胁。它是对抗衰老的主要力量。

研究人员分析了891个与免疫系统相关的基因，发现调节免疫的基因的正向选择在乌龟中也很普遍，并显示出多个拷贝。细胞毒性T淋巴细胞相关基因的扩增可以抵抗病原体和癌症。

长寿生物理论上面临更高的癌症风险。然而，研究人员发现，与其他脊椎动物相比，陆龟的肿瘤抑制基因有所扩展，如斯马得4、NF2、PML、PTPN11和P2RY8等。此外，陆龟基因的特异性复制已经影响了两个原癌基因MYCN和SET——众所周知，SET复合物可导致线粒体损伤，这是细胞凋亡的第一步。

图4乌龟的寿命和抗癌相关基因

研究人员还发现，乌龟中一些与DNA损伤修复相关的基因和保持DNA稳定性的基因也被复制了，如NEIL1、RM2和XRCC6基因。其中，XRCC6基因在乌龟和裸鼹鼠中均发生了突变，这两种啮齿动物正是最古老的啮齿动物，表明可能存在趋同进化过程。

端粒是存在于染色体末端的一种DNA-蛋白质复合体，有助于维持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。细胞分裂次数越多，端粒损失越多，细胞寿命越短，因此端粒损失和衰老之间有很强的相关性。研究人员在陆龟的DCLRE1B基因中发现了一个突变，这可能会影响其与端粒重复结合因子2(TERF2)的结合。端粒相关基因的DNA损伤修复和突变可能共同影响端粒动力学过程，从而影响海龟的生活。

图5乌龟的DNA修复反应

乌龟和鹤寿命更长。在我们国家，乌龟一直被人们视为象征长寿和好运的动物。衰老机制的研究关系到动物和人类的福祉。

研究人员称，对孤独的乔治基因测序的研究揭示了与延长寿命相关的特定进化策略，并扩展了人们对衰老基因组决定因素的理解。同时，这些新的基因组序列也为乌龟种群的恢复提供了重要的资源。从这个角度来看，乔治并不完全“孤独”。

最初的标题是“孤独乔治的基因揭示了与癌症和长寿相关的基因”