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你的狗相当于人类几岁?科学家给出最准公式

来源:中国科学报

本报讯 苏格兰牧羊犬Buckaroo今年14岁。根据一个长期以来被否定但仍然流行的观点,即狗的1年等于人的7年,它几乎是一个接近百岁的老人。(这个“公式”可能是基于狗和人的平均寿命分别为10岁和70岁)如今,研究人员称他们有了一个新的公式,可以把狗的年龄换算成人类的年龄,而其背后有一些实际的科学依据。

这项工作基于衰老研究中的一个相对较新的概念——脱氧核糖核酸(DNA)在人一生中的化学修饰产生的所谓表观遗传钟。

科学家已经建立了这样的一个修饰案例,即在特定的DNA序列中添加甲基团,从而跟踪人类的生物年龄——也就是疾病、不良生活方式和基因对我们身体的影响。在此基础上,一些机构把一个人的DNA甲基化状态转化为一个年龄估计值,甚至是对寿命的预测。这让伦理学家感到担忧,这些数据可能被法医调查员和保险公司滥用。

其他物种随着年龄的增长也会经历DNA甲基化。例如,老鼠、黑猩猩、狼和狗似乎都有表观遗传钟。为了找出这些生物钟与人类生物钟的差异,美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校遗传学家Trey Ideker及其同事对狗进行了研究。

尽管这些人类最好的朋友在哺乳动物进化的早期就与人类分道扬镳,但它们却是一个很好的比较对象,因为狗与人类生活在相同的环境中,并且许多狗都接受过类似的健康和医疗护理。

所有的狗——无论其品种——都遵循着一个相似的发育轨迹,即在10个月左右进入青春期,并在20岁之前死亡。但为了增加发现与年龄有关的遗传因素的机会,Ideker的研究小组把重点放在了一个单一品种——拉布拉多寻回犬上。

研究人员扫描了104条狗的基因组中的DNA甲基化模式,其年龄从4周到16岁不等。他们的分析显示,狗(至少是拉布拉多寻回犬)的某些具有高突变率的基因区域中确实有和人类相似的与年龄相关的甲基化。当科学家观察年轻的狗和青少年,或年老的狗和老人时,这些相似性最明显。

最重要的是,研究人员发现,在两个物种的衰老过程中,参与发育的某些基因组也会发生类似的甲基化。Ideker及其同事在bioRxiv网站发表的一篇预印本论文中认为,这意味着,至少在某些方面,衰老是一种发育的延续,而不是一个独特的过程;而且至少这些变化中的一部分在哺乳动物的进化中是守恒的。

“我们已经知道狗会患上和人类一样的疾病,并且会随着年龄的增长出现功能下降,而这项研究工作提供的证据表明,类似的分子变化也发生在衰老过程中。”并未参与这项研究的西雅图华盛顿大学生物老化学家Matt Kaeberlein说,“它完美地展示了狗和人类共享的表观遗传年龄时钟的守恒特征。”

研究小组还利用狗体内甲基化变化的速度与人类表观遗传钟进行了匹配,尽管由此产生的狗的年龄转换比“乘以7”要复杂一些。

新公式表明,一条狗的人类年龄=16ln(犬龄)+31,即狗的真实年龄的自然对数,乘以16,再加上31。

利用这个公式,狗和人的生命阶段似乎是一致的。例如,一条7周大的小狗相当于一个9个月大的人类婴儿,而两者都刚刚开始长牙。这个公式也很好地将拉布拉多寻回犬的平均寿命(12岁)与全球人类的预期寿命(70岁)匹配起来。总的来说,犬类的生物钟在开始时比人类要快得多,然后会慢下来。根据甲基化的公式,两岁的拉布拉多寻回犬可能仍然表现得像一条小狗,但它已经是中年了。

伯明翰市阿拉巴马大学进化生物学家和老龄化专家Steve Austad说:“研究人员已经证明,随着年龄的增长,两个物种的DNA甲基化都在逐渐增加。”Austad并不觉得这特别令人惊讶,但他认为,如果把这项技术应用到不同犬种的寿命问题上,可能会发现更有趣的结果。

而这也是Kaeberlein的目标之一 ——他的团队的狗衰老项目(对所有品种开放)将涉及狗的表观遗传特征。他希望找出为什么与正常情况相比,有些狗在更早的年龄就会发病或死亡,而有些狗却能活得更久、更健康。

那么,我们的Buckaroo生活得怎么样呢?幸运的是,表观遗传钟的计算对它有利。它现在只相当于人类的73岁,并且还很活跃。

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