阿留申平鮋（Sebastes aleutianus）生活在美國加利福尼亞州沿岸的深海中，壽命超過 140 年。圖片來源：Photo courtesy of the Southwest Fisheries Science Center ROV dive team
平鮋出現在環太平洋地區的選單上，但大多數情況下人們卻很少考究這種魚的起源，也不知道盤子裡的是137種平鮋中的哪一種。它通常只是被簡單地認作平鮋，或者被錯誤地識別為巖鱈魚或紅鯛魚。
然而，這種不起眼的無名小魚卻是地球上壽命最長的脊椎動物之一，掌握著有關決定壽命的基因和長壽的利弊的基因線索。
在發表在《科學》（Science）雜誌上的一項研究中，美國加州大學伯克利分校（University of California, Berkeley）的生物學家對近三分之二居住在太平洋沿岸水域的已知平鮋物種的基因組進行了比較，揭示了讓它們的壽命如此不同的一些基因差異。
有一些平鮋，例如五彩繽紛的多爾氏平鮋（Sebastes dallii），能活十多年。而分佈在日本到阿留申群島的阿留申平鮋（Sebastes aleutianus）則最長壽，可以在沿海深水中的寒冷海床上游蕩200多年。
它們在僅僅1000萬年的時間裡，就演化出了這麼大的壽命差異，更不用提在體型、生活方式和生態位（科學家稱之為表現型）上的差異，是所有魚類中輻射速度最快的一種。
為了揭示平鮋生命週期的遺傳決定因素，研究人員從88個物種中獲取了組織樣本（偶爾也會品嚐樣本），並使用先進的Pacbio測序技術對它們的完整基因組進行了測序。
他們發現了很多與長壽相關的各種基因，儘管其中一些基因涉及適應在更深的海里生活和擁有更大的體型，這兩者也都與延長壽命有關。例如在哺乳動物中大象就比老鼠活得長。
這一發現還強調了有關長壽的權衡問題，包括更小的種群數量。這在哺乳動物中也可以看到，短命的老鼠數量遠遠超過長壽的大象。
加州大學伯克利分校整合生物學助理教授、研究通訊作者Peter Sudmant說：“在這項研究中，我們確定了適應極端壽命的遺傳原因和後果。能夠觀察一組物種，看看它們如何隨著時間推移，在遺傳學變化驅動下形成某種表型，同時這種表型又如何反饋並影響該種群的遺傳多樣性，這非常令人興奮。”
Sudmant承認，他和他的團隊發現的許多與壽命有關的生物通路，以前在對單一動物物種的遺變異研究中就已經確定了，不過這項研究確實找到了幾個和這些通路相關的新的基因。並且，這一魚類屬的自然變異已經輻射到整個太平洋，特別概括了大多數影響壽命的遺傳因素。
“你可以把平鮋想象成一場完美風暴。在某種程度上，不僅是在個體層面上因為大小和對水深的適應讓個體魚能夠活得很長時間，而且所有這些不同的物種都顯示出了這些不同的趨勢，”他說，“它們是一組完美的觀察物件，而其他人只觀察了單一的一種物種。”
這項研究對理解人類壽命也有意義。Sudman和他的同事們發現，壽命較長的物種比壽命較短的物種擁有更多的免疫調節基因，特別是一組名為嗜乳脂蛋白（butyrophilins）的基因。由於免疫系統參與調節炎症，而炎症的增加與人類衰老有關，該研究結果表明一些基因可能是減緩衰老相關身體損傷的治療靶點。
他說：“我們有機會觀察大自然，看看自然適應是如何影響壽命的，並思考同樣的基因是如何在我們自己的身體中發揮作用的。”
多爾氏平鮋（Sebastes dallii）是平鮋中壽命較短的物種，大約能活12年。圖片來源：Photo by K. Lee.
尺寸和棲息地在很大程度上，解釋了魚類的壽命差異
透過尋找長壽魚類中更常見的DNA變異，研究人員發現了137個與長壽相關的基因變異。
然而，並非所有這些都對壽命有直接影響。研究人員小心翼翼地分離出那些允許平鮋適應更深海水並長得更大的基因變異，因為這些適應本身就有延長壽命的副作用。例如，較深、較冷的水會減緩新陳代謝，這與許多動物的壽命延長有關。
Sudman說：“我們可以透過觀察它們成熟時的大小和生活水深，來解釋其中60%的壽命變化。所以，僅僅從這些因素，你就可以相當準確地預測壽命。這讓我們能夠識別出讓它們做這些事情的基因。”
其餘長壽相關的變異主要涉及三種類型的基因：豐富的DNA修復基因；許多調節胰島素的基因變異（人們早就知道胰島素會影響壽命）；以及豐富的調節免疫系統的基因。更多的 DNA 修復基因可以幫助抵禦癌症，而更多的免疫基因則可以幫助抵禦感染以及癌症。
Sudmant說：“在這些魚中，胰島素訊號通路的6個不同成員正在被選擇。如果你翻看教科書，這條途徑大約有9或10個核心成員，所以它們中的大多數都在平鮋中被選擇。”
Sudman說，從本質上講，一些平鮋物種僅僅是透過適應生活在更深、更冷的水域和增大體型來延長壽命。然而，最長壽的物種透過調整DNA修復、胰島素訊號和免疫調節基因，進一步延長了自身壽命。
從88種平鮋的基因組中，研究人員還能夠推斷出平鮋祖先的基因組是什麼樣的，以及這些物種如何從1000萬年前的共同祖先進化而來。他們發現，隨著壽命的延長，物種數量也會減少。如今，一些壽命最長的物種以少量的數量存活下來，它們依賴於非常古老但繁殖能力很強的雌性來補充種群。這些又大又老、肥胖多產的雌性魚（在魚類保護圈中被稱為BOFFFF）產生了大多數後代，為下一代提供“種子”；有的魚產生的後代多達每年數百萬，但存活率很低。
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他說：“在這些平鮋中，我們其實可以看到這種進化在1000萬年的時間裡發生，我們觀察到當一些物種進化為短壽命時，它們的種群規模會擴大，而當它們進化為長壽命時，它們的種群規模會收縮，我們可以在在這些物種存在的遺傳變異基因組中看到這一點。所以，適應或長或短的壽命是有後果的。”
他說，一個有趣的發現是，長壽物種有過量的某些DNA突變，已知它們會隨著年齡增長在腫瘤中積累，具體來說，核苷酸對CG（胞嘧啶-鳥嘌呤）轉化為TG（胸腺嘧啶-鳥嘌呤）。因為在這些長壽物種中，大部分後代都是由最年長的雌性產生的，所以這些不同尋常的基因改變會遺傳給該長壽種群中的其他個體。
Sudmant和他的實驗室同事目前正在對蝙蝠、靈長類動物和其他生物的基因組進行類似的比較，研究與壽命、衰老、壓力和其他表型差異相關的基因。但他說平鮋的研究專案很特別。
他說：“在遺傳學方面，我們經常被嘲笑做的實驗是‘釣魚執法’。無論從字面上還是比喻上來說，這都是一次釣魚考察。”
翻譯：李靜一
編輯：戚譯引
引進來源：加州大學伯克利分校
本文來自：中國數字科技館
