热量限制延长不了理论寿命!甲基化时钟之父:还得看基因改造


说起算命,我们的脑海里可能第一时间浮现的是都是手相、卦象、塔罗牌、水晶球等意象,而这些东西因为缺乏科学依据,因此多被打为封建迷信,但与此同时,也有着科学的算命技术,可以做到类似“三岁看老”的事情。

离我们最近的比如体检报告,就可以一定程度上预示着我们未来一段时间的身体状态,远一点的比如各种甲基化时钟[1–3],能够判断我们当下的生理年龄,算是可以间接地预测我们还能活多久。

而甲基化时钟之父Steve Horvath教授团队最近又整了个大活儿,他们似乎不满足于针对人类个体进行生理年龄的估算,而是打算为各种哺乳动物计算它们的“理论寿命”[4]。这个野心勃勃的想法究竟是怎么回事呢?让我们一探究竟吧。





如果你喜欢玩玩游戏看小说,应该不会对这样的设定感到陌生——不同的种族有着先天的固定属性,这种属性在很大程度上决定了这个种族的培养方向,比如精灵族多出弓箭手和法师,而兽人族则多是战士。

这样的设定之所以吃香,是因为符合我们对于自然界的观察!一个物种能活多久,能长多高,通常是该物种的固有属性,尽管物种内也有高矮胖瘦之分,但总归只是在有限的范围内浮动。

通常我们只是以为,这主要是因为不同物种有着不一样的基因导致的,因此只要知道这些基因的差异,就可以分析出这些物种间的属性差异。

但是学者发现,哪怕基因都一样,不同物种之间仍会表现出这种固有属性的差异,其中关键在于DNA的甲基化——一种在DNA分子上添加甲基基团(-CH₃)的化学修饰,以改变基因表达的过程。因此可以说,物种的许多“属性点”,都在这些甲基化位点中被记录。

本文研究者分析了来自348种哺乳动物的15000个DNA样本的甲基化图谱,每个样本都包含36000个高度保守的CpG位点,也就是说,这些基因位点是这348种哺乳动物所共有的。

通过这批数据,研究者构建了一个“算命机”(预测模型),专门解读物种的甲基化图谱,能够预测出它们的诸多固有属性,比如最大寿命、妊娠周期和性成熟年龄等等。

这里需要特别强调一下,构建模型所用的原始数据中的“最大寿命”这一项,是取每个物种有历史记载的最长寿记录,而模型所测算的最大寿命,也都是针对物种而非个体,因此会出现“算命机”的测算结果与实际的极端个例相差甚大的情况。

“算命机”一完成,研究者便迫不及待地开始给这几百个物种进行测算。其中,妊娠时间的预测准确率最高(R=0.96),而性成熟年龄的准确率稍低(R=0.85),学者认为,这可能是“多少岁开始性成熟”这一事件(属性)更容易受到食物供应和其他外部条件的影响。

而对应的,类似“怀胎十月”这种周期时长则不容易受到影响,因此妊娠时间的准确率最高倒也符合预期。

图注:三个坐标轴的横纵坐标都是取对数之后的数值;R为相关性,越接近1说明预测的准确性越高;26种颜色代表了26种哺乳动物的分类目。


接下来看看咱们最关心的最大寿命吧,根据模型的测算,人类的最大寿命应该是98.1岁,尽管我们知道,人类的寿命最高记录为122.5岁,但联想到我们身边老人大都也在八九十岁左右寿终正寝,派派认为“算命机”对人类的测算结果还是较为准确的


如果要让这几百种哺乳动物比比谁更擅长突破物种桎梏活得更久的话,派派本以为人类应该能名列前茅,毕竟其他物种可没有人类那么完善的医疗体系,但结果发现,相比于真正的逆天选手而言,人类还是太菜了:

在这348种哺乳动物中,最能“突破自我”的物种非东北鼠兔莫属,它被计算出的最大寿命是3.2岁,但实际最高记录为9.4岁, 几乎是理论值的3倍




这时候大家可能已经意识到,这个“算命机”与我们通常所说的甲基化时钟有何不同了。甲基化时钟预测的是个体当下的生理“年龄”(状态),而这台“算命机”测算的是物种的“最大寿命”(固有属性)

尽管它未能准确算出人类的实际最长寿命,但它确实精准地预测了女性比男性长寿这一事实。在300多种哺乳动物中,有17种动物呈现出雌性比雄性长寿。这说明,从甲基化的角度来看,性别确实会影响寿命

除了性别会影响寿命以外,根据我们的生活经验,不健康的体重和肿瘤都会加速一个人的衰老,但是在这项研究中,学者们发现,无论是体重还是肿瘤风险,都不怎么影响对于最大寿命的计算结果,这个结果乍一看似乎很反常识,但别急,反常识的不只这一点

比如大名鼎鼎的延寿手段——热量限制,同样被发现并不会显著影响理论最大寿命。在这项研究中,只有敲除了生长激素受体(与生长激素结合后,启动细胞的生长代谢过程)基因的小鼠,才获得了理论最大寿命的显著延长。

图注:Snell代表侏儒小鼠,GHRKO代表敲除了生长激素受体基因的小鼠,HjghFatFiet代表高脂饮食小鼠,CR代表热量限制小鼠;红点代表模型预测出了更长的最大寿命,蓝点代表模型预测出了更短的最大寿命,灰点代表无影响。


派派在总结这些结果后感觉,能真正影响最大寿命这一固有属性的,似乎只有其他的固有属性(比如性别,或者敲除寿命相关基因),而体重变化、患肿瘤、热量限制这种后天的变化,似乎并不能撼动物种的固有属性。




或许很多抗衰人士都跟派派一样,都忍不住有过类似的遐想:假设以我的身体情况,正常来说能活到80,那么我开始施行热量限制,可以活到85,我再开始规律锻炼,可以活到90,如果我再吃些这样那样的补剂,能活到100!

那随着抗衰手段的不断增多,寿命是不是就可以无限延长呢?然而,Steve Horvath教授团队的研究结果似乎给派派一个“当头棒喝”:他们评估了胡萝卜素摄入量、脂肪率、教育等多达59个变量,结果发现,这些因素都无法改变人类最大寿命的计算结果

这似乎在告诉我们一个残酷的事实:不管怎么努力改变生活方式,都无法突破理论上的最大寿命,只能让我们接近这个极限

但派派觉得,也不用过于忧虑,首先,我们采取健康的生活方式,主要目的是延长健康寿命,让自己老而无疾,而不是单纯追求延长最大寿命,其次,随着今后的抗衰黑科技越发普及,突破人体寿命极限绝非空想,毕竟模型只是在模拟自然,而人类则擅长改造自然

另外,该模型自身也存在着诸多局限,为了能横向对比300多个物种的甲基化水平,构建模型的数据几乎舍弃了所有物种特有的甲基化位点,这就导致对于物种内个体的预测,几乎没有准确性可言,也就是说,该模型的计算结论的适用范围是有局限性的

图注:三张图代表了该模型对三个不同人群进行寿命预估,可以看出计算出的寿命与实际寿命几乎没有线性关系,也就是说对于物种内几乎没有预测能力。


最后,尽管这项研究可能意味着仅生活方式的改变很难突破人体寿命极限,但反过来想,这一技术或许正适合在将来用于评估新的抗衰手段是否能帮助我们突破物种极限呢

在该研究中,被发现的能突破极限的手段,虽然仅有敲除营养激素受体基因和重编程这种本身就改变了“固有属性”的方案,但其实还有很多抗衰手段实施后的甲基化数据是缺席的,希望科学家们加大力度,搜集更多数据,这样的“算命”以后可以多来点!

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