最新研究发现,大型犬体内的DNA甲基化流失更快,导致“跳跃基因”失去调控破坏基因组,这揭示了大型犬衰老更快的原因。

没有哪只狗的寿命长到能让主人满意,这些陪伴人类的生灵理应在这个世界上拥有更多时间。不过,狗的寿命长短在不同品种之间差异巨大,有些品种很少能活过10年,而有些则可以活过25年。
虽然影响具体狗寿命的因素很多,但总体来看,小型犬的寿命普遍长于大型犬。这在自然界显得有些反常,因为如果跨物种来看,体型更大的哺乳动物往往活得更久,例如小鼠通常只能活几年,人类和象可以活到60多岁,而庞大的弓头鲸甚至能活上200年。然而,在同一个物种内部,这种体型与寿命的关系却往往会颠倒,体型较小的成年个体反而比大型个体更长寿。狗的情况正是如此,大型犬通常生长更快,患上与年龄相关的疾病风险更高,因而去世得也更早。尽管这一现象十分普遍,但其背后的分子机制此前一直未被完全阐明。
发表在《科学》杂志上的一项研究揭示了其中的遗传奥秘。亚利桑那州立大学演化生物学家Noah Snyder-Mackler领导的研究团队,分析了狗衰老项目(Dog Aging Project)中894只狗的基因组数据,重点研究了DNA甲基化的变化模式。DNA甲基化是一种关键的表观遗传机制,可以在不改变基因序列的情况下调节基因表达,也是衡量衰老的重要生物标记。
研究人员发现,随着狗年龄增长,体内的DNA甲基化水平会出现广泛下降,尤其是在被称为LINE1的转座子或“跳跃基因”区域。LINE1在基因组中移动时会破坏DNA,正常情况下DNA甲基化能够抑制其活性。数据显示,随着狗渐渐变老,超过40%与LINE1相关的基因组区域失去了甲基化保护,且不同狗的流失速率存在差异。更关键的是,这种保护机制在大型犬体内的丧失速度明显更快,大型犬每年流失的LINE1甲基化比小型犬多出约35%。

研究共同第一作者、亚利桑那州立大学演化生物学家Blaise Mariner指出,这项发现清晰地在分子层面解释了狗的体型与寿命折中关系,表明大型犬加速衰老的原因,至少部分是因为对这些跳跃基因的控制力下降。此外,研究还发现了集中在X染色体上的性别差异衰老效应。分子特征表明,大型犬、雄性以及年轻个体表现出更快的表观遗传衰老迹象,而表观遗传年龄高于预测值的狗具有更高的死亡风险。
研究团队认为,这项成果不仅能帮助提升狗的健康寿命,还可能揭示哺乳动物衰老普遍规律。如果跳跃基因的失控是哺乳动物衰老的通用机制,那么未来通过干预这些转座子及其调控机制,或许能为延长人类的健康寿命开辟全新路径。
原文:https://www.sciencealert.com/larger-dogs-age-faster-and-scientists-may-finally-know-why