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挑战70年理论,“最丑动物”的终生生育之谜告破
▎药明康德内容团队编辑
在动物界,裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)可以说是不折不扣的“奇葩”物种。它们相貌奇特,由于缺少毛发的覆盖,裸露在外的皮肤让它们极具辨识度。同时,裸鼹鼠的一系列生理特征也令科学家们惊叹不已。它们是啮齿动物中的长寿明星,寿命是小鼠的十几倍;它们几乎不得癌症,并且看上去似乎不会衰老……
今天,《自然·通讯》杂志的一项研究揭开了裸鼹鼠的又一个谜团:它们的生育能力为什么能持续终生?
我们和其他动物动物一样,生育能力会随着衰老过程而下降。但裸鼹鼠的生育能力却贯穿了它们长寿的一生。
“对我来说,裸鼹鼠最令人惊讶的一点是,它们从不会停止生育——随着年龄的增长,它们的生育能力不会下降。我们想了解,它们是如何做到这一点的。”论文第一作者,匹兹堡大学助理教授Miguel Brieño-Enríquez说。
首先要知道的是,绝大多数哺乳动物的生育能力为什么会随年龄增长而下降。通过子宫内的卵子发生过程,雌性哺乳动物在出生时携带了有限数量的卵细胞。随着时间推移,其中一部分卵细胞在排卵期排出,而更多的则是直接死亡,因此卵细胞的供应逐渐耗尽,导致生育能力下降。
▲裸鼹鼠(图片来源:UPMC)
Brieño-Enríquez教授推测,裸鼹鼠保持生育能力的潜在策略有3种:“它们出生时就拥有大量卵细胞,或者不会有大量卵细胞死亡,又或者是它们在出生之后仍能持续产生卵细胞。我最喜欢的假说是,它们使用了这3种策略组成的'鸡尾酒’。”
在这项研究中,作者果然为这3个过程找到了各自的证据。
研究显示,与小鼠相比,雌性裸鼹鼠拥有的卵细胞数量要多得多,并且这些细胞的死亡率也更低。例如在出生8天时,雌性裸鼹鼠平均携带了150万枚卵细胞,是同龄小鼠的近百倍。
更令人意外的是,研究团队在出生后的雌性裸鼹鼠体内也发现了卵子发生的证据。卵子前体细胞在3个月大的裸鼹鼠体内分裂状态活跃,并且在10岁大的裸鼹鼠中也发现了这类细胞,这意味着卵子发生过程可能贯穿了它们的一生。
“这一发现非同寻常,”领导这项研究的康奈尔大学Ned Place教授说,“这项研究向存在近70年之久的教条发起了挑战,在过去的理论中,雌性哺乳动物在出生后不久只拥有有限的卵细胞,而无法再向卵巢储库添加新的卵细胞。”
▲裸鼹鼠的卵巢含有巨大的卵细胞储库(图片来源:参考资料[1])
持续的卵子发生过程也解释了裸鼹鼠的社会形态。作为一种群居动物,裸鼹鼠与蜜蜂、蚂蚁一样,只有统治地位的雌性“女王”才能繁殖;但与蜜蜂、蚂蚁不同的是,这些裸鼹鼠并不是天生的“女王”。当“女王”死亡或被赶出这个群体后,其原本的从属雌性会竞争、取代原来的“女王”的位置,这时其生殖能力也得到了激活。也就是说,任何雌性都有可能成为“女王”。
接下来,研究团队将一只3岁的雌性从裸鼹鼠社群中取出,激活其生育能力。他们发现,这些雌性小鼠原本就有卵子前体细胞,但只有在成为女王时才开始分裂。
“这一点很重要,如果我们能够弄清楚裸鼹鼠如何做到这一点,就有希望开发出新的药物靶点或技术来维持健康,”Brieño-Enríquez教授说,“即使人类寿命更长,但更年期仍然发生在与裸鼹鼠相同的年龄。我们希望利用所学的东西在未来保护卵巢功能,并延长生育能力。”
参考资料:
[1] Soerens, A.G., Künzli, M., Quarnstrom, C.F. et al. Functional T cells are capable of supernumerary cell division and longevity. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05626-9
[2] Immune Cells Can Avoid Aging to Produce Progeny 30,000x the Earth’s Volume. Retrieved Feb. 20, 2023 from https://www.nad.com/news/immune-cells-can-avoid-aging-to-produce-progeny-30000x-the-earths-volume
[3] The Case of the Incredibly Long-Lived Mouse Cells. Retrieved Feb. 20, 2023 from https://www.wired.com/story/the-case-of-the-incredibly-long-lived-mouse-cells/
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