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那只出生于明朝的蛤蜊寿命长达507年,被认为是能够确定详细年龄的,世界上最长命的个别动物。它最末为科学“献身”,而那或答应以让人类一窥长命的奥秘。
有一天,我突然接到一通来自威尔士的德律风。我记得对方说:“您好,奥斯塔德(Austad)博士。我们是两名海洋生物学家,如今正在研究一种寿命很长的蛤蜊,您愿意和我们合做,一路探究它们是若何做到的吗?”
做为一名研究衰老的生物学家,我最出名的一句话大要是曾经打赌时说的:第一个能活到150岁的人已经出生了。我因而接到过很多恶做剧德律风和邮件,有些来自想要长生不老的人,还有的说本身已经晓得长生的办法了,只希望我帮他广而告之。
双壳类动物。图片来源:pixabay
所以出于礼貌,我记得我在德律风里答复说:“或答应以,但你说的那种蛤蜊,寿命是有多长呢?”“几个世纪。”对方答复道。我把德律风拿远了一点,那是一通来自卑西洋彼岸的德律风,或许我听错了。“抱愧,你刚刚是说几个世纪吗?”“是的,你没听错,几个世纪。”
几个月后,那两位来自英国班戈大学(Bangor University)的科学家坐在了我的办公室里,跟我描述着长命的双壳类(bivalve)动物。那种动物有一对相连的壳,蛤蜊、牡蛎、扇贝和砗磲都属于此类。我领会到,研究人员能够操纵“硬化年代学”(Sclerochronology)测算肆意一只蛤蜊的年龄,能详细到它出生的年份。望文生义,“硬化年代学”就是操纵生物的坚硬部门逃溯其年代。
那个词仿制了“树轮年代学”(Dendrochronology),后者是通过火析树木年轮测定年代的办法。因为水温或食物资本的季节性变革,双壳类动物的壳上每年会构成粗细纷歧的生长线。若是两只蛤蜊生活的年代有堆叠,科学家能够瞄准它们壳上的那部门生长线,来逃溯它们出生和灭亡的时间。通过与更长远的壳停止比力,科学家已经逃溯到了在公元649年出生的蛤蜊的壳。
双壳类动物的壳上每年会构成粗细纷歧的生长线。图片来源:pixabay
硬化年代学帮忙科学家发现了已知寿命最长的蛤蜊——“明”(Ming)。
“明”是一只北极蛤(Arctica islandica),那一物种生活在北大西洋两侧的大陆架上。它们似乎更喜好较冷的水,很少栖身在海水温度超越16°C摆布的处所。那只寿命极长的蛤蜊在被发现后,被新闻媒体称为软体动物“明”,因为它出生在1499年,那时是中国明朝。在“明”出生时,达·芬奇刚完成他的名做《最初的晚餐》;哥伦布正在驶向所谓的“新世界”的第三次途中;哥白尼还没颁发倾覆性的日心说;而莎士比亚要65年后才会出生。
“明”的贝壳。图片来源:Bangor University
“明”在刚起头与其他蛤蜊类似,漫无目标地在差别的水层间穿越,最末定居在冰岛北岸80米下的水中。
它履历了小冰期的完毕,见证了冰岛在几个世纪间从人烟稀少的村落改变为世界上科技更先进的国度之一,也目击了科学的兴起,曲到科学家在2006年为提取汗青信息杀死了它——硬化年代学需要研究双壳类动物的壳横截面,而那只能在壳里的部门被移除后才气停止,“明”的剩余部门最末被安葬于海底。“明”在为科学牺牲时,已经活了507年。
做为群体,双壳类也许是最长命的一种动物,此中的许多物种都有活到一百年以上的记录,包罗淡水珍珠贻贝(190年)、承平洋潜泥蛤(168年),它也被称为象拔蚌,有着极长的水管,和近些年发现的巨型深海牡蛎,那种牡蛎的壳上并没有生长线,但操纵放射性碳的测算办法,科学家认为其年龄到达了500年以上。那些物种长命的原因不断是个谜,对我来说更是如斯。
那一现象有良多解释,而每种可能都为长命的根底供给了令人沉迷的线索。解开那个问题能够帮忙我们提醒许多动物避开衰老的体例,从双壳类动物到管虫,再到鲨鱼等。而它们的奥秘或许可以指点我们,寻找用科学耽误人类生命的可能。
在大西洋东北部的北海发现的一只北极蛤,正筹办对其生长线停止研究。图片来源:Hannes Grobe/AWI
双壳类动物的长命有可能得益于它们的天然特征、生活情况、行为形式,或者更有可能是那三者配合的成果。与许多其他长命的动物类似,双壳类也是变温动物,它们需要从外部情况中吸收热量。变温动物,尤其是生活在较冷的情况中的变温物种,可能回避了衰老的两个关键步调。
一些生物学家认为因为它们无法本身产生热量,因而产生了更少的氧自在基,那些有害的分子是线粒体活动的副产物,不断被认为是衰老的原因之一。别的,双壳类动物的卵白量错误折叠率或许也更低。(卵白量需要复杂的折叠才气一般工做,而那种切确的折叠会跟着时间丧失,那也可能会招致衰老。)
此外,双壳类新陈代谢率更低,那很有可能会让它们活得更久,并且大大都双壳类动物在成年后会暗藏下来,很少活动。北极蛤的新陈代谢率即便在双壳类中也属于比力低的,是已知生长最慢的物种之一。
在低氧程度下,它的存活才能也比其他双壳类动物更强:北极蛤能够降低本身的新陈代谢程度,或许能低至日常平凡的1%,时间长达一周。得益于此,北极蛤能够在无氧形态下保存两个月之久。
在冰冷的情况中生活能够降低氧自在基的产生,削减卵白量错误折叠,那或许也对某些蛤蜊的长命起到了关键感化。“明”生活的水温大约就只要6-7℃。在更温暖的水中,北极蛤的寿命似乎会削减。
例如,它们在温度更高的波罗的海中似乎活不到50岁,但还不克不及确定那是水温形成的。有良多其他因素,如注入波罗的海的河流招致海中盐度较低且多变,同时也带来了污染;波罗的海也较浅,均匀深度只要55米,那可能会招致海水情况不不变。在更深的处所,如冷泉(cold ceep)的四周或大西洋的海底可能有未发现的比“明”更长命的蛤蜊,我们还不克不及确定。
双壳类动物长命的另一个可能原因是它们凡是有十分安靖的生活。一旦你深切海洋的表层以下,那里就是一个相对不变的栖身情况了。下潜越深,不测的情况变革就越少。此外,跟着双壳类动物的年龄增长,它们的壳会变大变厚,可以破壳的捕食者也逐步削减。良多双壳类物种也会将身体的一部门或全数没入海底的污泥中,那使它们愈发平安。
若是那些因素可以解释一些双壳类物种差别寻常的寿命,那么我们能够揣测,那些拥有相反特征的物种寿命会更短,以至是双壳类物种自己也不破例。
例如,若是有种双壳类动物生活在温暖、比力浅、不不变的表层海水中,同时还将本身表露在危险下,好比通过积极游动(那同时也需要更高的新陈代谢率),那么你能够预测它或许活不长。谜底是必定的,如许的蛤蜊也确实存在:海湾扇贝(bay scallop)就生活在温暖的浅水中,而它们的寿命现实上也只要一到两年。
海湾扇贝的贝壳 / 图片来源:Hectonichus
不管长命与否,双壳类动物的一个长处就是能够被带到尝试室中停止研究。我和同事已经动手于此有一段时间了。固然还没能发现它们长达500年的生命奥秘,但我们探究了两个现存的理论。
第一,若是抵御氧自在基的危险的才能与长命有关,就像许多科学家相信的那样,那么“明”确实应该得到了很好的庇护。我们晓得那一点,是因为在一个炎天,我和学生们在美国马萨诸塞州的海洋生物学尝试室(MBL)研究了双壳类物种在氧自在基压力下的存活才能。
那里附近的渔船卖给了我们一些北极蛤,我们也买了别离能活到100年和20年的蛤蜊,和只要一两年寿命的海湾扇贝。之后,我们往那些蛤蜊的水缸中参加了能产生氧自在基的化学物量并做了记录。
成果很惊人:寿命较短的海湾扇贝在两天内就都灭亡了;有20年寿命的蛤蜊活到了第五天;100年寿命的蛤蜊在11天后还有一半的存活率;而北极蛤看起来并没有遭到影响,以至在两周后的形态仍然很好。
我们测验考试了其他几种通过差别体例毁坏细胞的化学物量,都得到了类似的成果。那些发现佐证了在常规的尝试室动物中的发现:寿命更长的动物对氧自在基等有害的生命副产品有更好的耐受性。理解那种耐受性的原理或答应以教会我们若何安康地活得更久。
第二有些出人意料。固然蛤蜊没有能被称为大脑的构造,但北极蛤或许对阿尔茨海默病的治疗有着关键的意义。我们想要探究北极蛤能否能更好地避免卵白量的错误折叠。当卵白量错误折叠时,它们不只无法阐扬一般的细胞功用,还会变粘而聚在一路。阿尔茨海默病的特征——大脑中常见的斑块和缠结现象,就是一块块粘在一路的错误折叠的卵白量。我们利用了几种常见的办法,使蛤蜊的液体细胞提取物中的卵白量发作错误折叠,并在差别寿命(7年、30年、100年和北极蛤)的蛤蜊中停止了比照。
成果发现,在我们利用的所有办法中,北极蛤的卵白量都对错误折叠有极强的抵御才能,优于所有其他蛤蜊的卵白量庇护机造。现实上,那比我们从类似的人类组织提取物中测验考试的任何卵白量都更好,那也包罗招致阿尔茨海默病斑块的卵白量——β-淀粉样卵白(A-beta)。
那些发现使我们都感应十分冲动。若是能够别离出北极蛤卵白维护机造中负责抵御错误折叠的分子,那么针对卵白量错误折叠引发的疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病等,或许我们就能够开发出新的治疗办法。
在过去的七年中,我们不断在寻找北极蛤避免卵白量错误折叠的奥秘。固然还未能找到详细的谜底,但我们已经排除了一些可能的原因。我们会继续研究,究竟结果在科学中很少存在便利的路子。
https://www.theatlantic.com/science/archive/2022/08/clams-bivalves-long-lifespan-ming/671107/
撰文|Steven N. Austad,翻译|孟凡琼,审校|王昱,本文来自微信公家号“全球科学”(id:huanqiukexue),如需转载请联络 newmedia@huanqiukexue.com