就像人一样,狗的衰老受生物钟的控制。苏格兰牧羊犬Buckaroo14岁了。基于一种长期被否定、却依然流行的观点,即狗的1年等于人的7年,它几乎是一个百岁老人。(这个“公式”可能是根据人和狗的平均寿命分别为10岁和70岁。)现在,研究者们说他们有了一种新的方法,可以将狗的年龄转换为人类的年龄,这背后有一些实际的科学依据。
此项研究是以衰老研究中一个相对较新的概念为基础的,即所谓的表观遗传钟,即人一生中经过化学修饰而形成的。
通过将甲基团加入特定 DNA序列,从而追踪人类的生物年龄,即疾病、不良生活方式和基因对人体的影响,科学家们已经改变了这样的一个例子。基于这一点,有些研究机构将人的 DNA甲基化状态转换成一种年龄的估计,甚至可以预测寿命。伦理学家对此很担心,他们说,法医和保险公司可能会滥用这些数据。
随着年龄增长,其他物种也经历 DNA甲基化。比如,小鼠、黑猩猩、狼和狗似乎都有外遗传时钟。美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的遗传学家 TreyIdeker和他的同事们研究了这些生物钟和人类生物钟的不同之处。
虽然这些人类最好的朋友在哺乳动物进化的早期就和人类分开了,但是由于狗和人类生活在同一个环境中,而且很多狗也得到了相似的健康和医疗照顾,所以他们成为了比较的对象。
不管是什么品种的狗,都有类似的发展轨迹,它们大约在10个月左右进入青春期,20岁以前就死掉。但是 Ideker的团队致力于一种单一品种:拉布拉多搜寻犬,以增加发现与年龄相关的基因因素的机会。
研究者在104只狗的基因组中扫描了 DNA甲基化模式,年龄为4至16岁。研究结果表明,在某些狗(至少是拉布拉多寻回犬)基因区域中,存在与人类相似的年龄相关的甲基化变异。研究人员发现,这些相似点在研究年轻的狗和青少年,或者年长的狗和老年人时最为明显。
更重要的是,研究人员发现,在两个物种衰老的过程中,某些涉及发育的基因组会发生相似的甲基化。Ideker和他的同事们在 bioRxiv网站上发表的一篇论文指出,这意味着,至少在某种程度上,衰老是一种发展的延续,而非一个独特的过程;而且至少其中一部分变化在哺乳动物的进化中是守恒的。
他说:“我们已经知道狗儿与人类一样会患同样的疾病,而且随着年龄的增长功能会衰退,这项研究提供的证据表明在衰老过程中也存在相似的分子变化。”不是西雅图华盛顿大学生物老化学家, MattKaeberlein说:“它完美地展示了狗和人类共有的表观遗传年龄时钟的守恒特性。”
该研究组还使用狗体内甲基化改变的速度与人类表观遗传钟相匹配,虽然结果是犬只的年龄转换比“乘7”复杂。该公式显示,一只狗的人类年龄=16 ln (犬龄)31,也就是一只狗的实际年龄,再乘以16,再加31。
使用这一公式,狗和人类的生命阶段似乎是一致的。举例来说,一只7周大的幼犬相当于9个月大的人类婴儿,而且它们都是刚刚开始长牙。这一公式还很好地把拉布拉多寻回犬的平均寿命(12年)与全球人类(70岁)相匹配。总体而言,狗的生物钟在开始的时候比人类快很多,然后就会慢下来。按照甲基化公式,2岁的拉布拉多寻回犬可能仍像一只小狗,但它已经是中年了
伯明翰市阿拉巴马大学进化生物学家兼老龄问题专家 SteveAustad说:“研究人员已经证明, DNA甲基化随着年龄的增长会逐渐增加。Austad对此并不感到特别惊讶,但是他认为,如果将这项技术应用于其他犬类的寿命问题,将会有更有趣的结果。
Kaeberlein的目标之一,就是这个小组的狗衰老计划(向所有品种开放),将包括狗的表观遗传特性。它想要弄清楚为什么和正常情况相比,一些狗会在更早的年龄发病或死亡,而另一些则活得更长更健康。
那我们的Buckaroo的生活怎么样呢?幸好表观遗传钟的计算结果对其有利。目前,相当与人类73年岁,而且仍处于活动状态。