小虫子带来的长寿启示
2021-07-28刘颖
刘颖
从古至今,从东方到西方,人类一直孜孜不倦地追求长生不老。我国神话传说中的嫦娥,就是因为偷吃了长生不老药而奔月成仙,居住在月亮上的广寒宫里。西方国家也有喝了“青春之泉”能返老还童的传说。可见,我们人类一直向往着长生不老。
笔者主要的研究方向是衰老和代谢。我们的实验室是从一只只小虫子入手,研究人类关心的大问题。
小蟲子担大任
线虫的学名叫做秀丽隐杆线虫,广泛分布在自然界,即使在室外的土壤里,也能够分离到线虫。线虫的成虫约1毫米长,一般需要借助显微镜来进行研究观测。
线虫从卵里孵化出来后, 会经过四个幼虫期,然后变成有生殖能力的成虫。在产卵期结束之后,成年线虫慢慢进入衰老期直到死亡。
线虫的每一个阶段都有明显的状态表现。比如结束产卵期之后,成年虫子就开始衰老。当它衰老的时候,运动会明显减慢,进食也明显减少。
线虫的衰老, 在很多形式上和人有相似之处。所以我们觉得借助线虫进行衰老研究,获得的研究成果,或许能够应用到高等生物上。
节食或能延寿
我们怎样利用线虫来研究衰老呢?答案是借助基因突变的形式。在自然界, 基因突变在进化过程中经常发生。通过化学诱变增加基因突变的频率,科学家确实发现了有基因突变的线虫能够显著延长寿命。这个基因叫做daf-2。
有这种突变基因的线虫,活到80天左右才全部死掉。它们的寿命是一般线虫寿命的2.5倍。
在这些长寿的线虫中,除了daf-2基因,科学家还筛选到其他基因,例如,其中一个基因叫做eat-2。Eat中文意思是“吃”。
这个基因突变导致的结果是什么呢?就是线虫吃得少了,间接地模拟了一种热量限制性进食。通俗地讲,就是适当地节食。
关于线虫的研究发现告诉我们,适当节食,或者是热量限制性进食,可以延长一个物种的寿命。
线虫上的这个发现,科学家们通过研究证实,对于高等生物(如猴子)同样适用。
未来减肥不再难
我们用一种叫做油红O的染料,对线虫的脂肪进行染色。因为线虫通体透明,所以可以直接在显微镜下观察。
研究发现,正常喂食的线虫,它的脂肪染色是比较深的红色,说明体内此时储存着大量的脂肪。被饿了12个小时的线虫,知道自己饿了,便开始启动自身脂肪的分解,染色的红色部分就变浅了。
我们还发现,此时与脂肪分解相关的基因表达量也升高了,说明这些基因开始行使功能,促进脂肪分解。
我们对基因进行诱变后, 线虫即使正常进食,也能够启动脂肪分解过程。通过这样的研究,我们目前发现了一个基因,叫做HLH-11。当把线虫体内的这个基因敲除后,可以看到线虫体内所有控制脂肪分解的基因,表达水平都提高了。这个发现对于高等生物也同样适用,因为高等生物也有和线虫一样行使同样功能的同源基因。于是我们就在体外对人的肝细胞进行培养, 敲除H L H - 1 1 的同源基因。当基因被敲除后,肝细胞里基本看不到脂滴的存在,说明这些细胞内的脂肪已经被分解了。
如果通过对基因的调节和控制,来调节脂肪的分解,是不是就有可能在我们正常进食的同时,也能激活自己的脂肪分解?如果这个设想能够实现,人类减肥就不再是一道难题了。