奇怪！为啥家中最小的孩子多寿命最长？

DNA端粒被认为是可以反映人类寿命的重要物质。最近，有研究发现精子和白细胞的DNA端粒具有不匹配性，精子的端粒长度随着年龄增长而延长，而白细胞的端粒长度则相反，似乎证明了是男性主导了人类寿命的延长。相关研究论文发表于人类生殖的分子水平研究杂志《Molecular Human Reproduction》。

表1

先看表1。表1中表示的是精子和白细胞DNA端粒长度的不匹配性，也就是相同条件下精子的DNA端粒长度比白细胞的DNA端粒要长。该研究共包含来自美国犹他州和新泽西州的135名男性，年龄18岁~68岁，研究人员测定并比较了他们白细胞和精子的DNA端粒长度。

△ DNA末端的端粒

DNA端粒俗称“生命时钟”，是一个保护DNA的小帽子。每一次干细胞增殖，特别是干细胞复制下一代子细胞的时候，DNA端粒都会缩短。但是生殖细胞却表现出相反的现象。

从表1可见，一组人群来自美国犹他州（n=84），平均年龄32岁，精子的DNA端粒平均长度是12.3 kb（1kb=1000碱基），白细胞的DNA端粒平均长度是6.9 kb，两者存在显著差异。另外，精子和白细胞的最长DNA端粒分别为14 kb和8.3 kb。

另一组人群来自美国新泽西州（n=51），他们的精子DNA端粒长度平均是14.8 kb，最长为18.8 kb；白细胞DNA端粒长度平均是6.9 kb，最长为9.2 kb。两者之间同样存在显著差异。

DNA端粒的长度代表着细胞寿命。由此我们可以设想，生殖细胞-精子的DNA端粒随着年龄增长而不断延长，并且比白细胞的DNA端粒延长要显著，是不是就意味着下一代的寿命会更长呢？接下来我们看看各个年龄组的情况。

表2

从表2中可以看到，28岁以下年龄组的白细胞DNA端粒平均长度是7000多碱基。28~37.5岁是不到7000碱基。而28岁以下年龄组的精子DNA端粒长度是12000多碱基，28~37.5岁年龄组是将近13000碱基那么长，到了37.5岁以上就是14000多个碱基了。

随着年龄的增长，精子的DNA端粒不断延长，而且与白细胞DNA端粒有显著差异。也就是说，精子的DNA端粒比白细胞的DNA端粒长，同时随着年龄的增长，DNA端粒在精子上是逐渐延长的，而在白细胞上是逐渐缩短的。

图1

图1代表端粒长度随年龄变化的线性关系，可以看到，随着年龄的增长（从18岁到68岁），精子的DNA端粒是线性延长的，而白细胞的DNA端粒是线性缩短的。白细胞的每一次增殖都缩短了DNA端粒，而精子的每一次增殖都延长了DNA端粒。另外，它们之间还有一个相对性：在同一个体中，如果白细胞的DNA端粒相对较长，其精子的DNA端粒也相对较长（图2）。这就意味着它们可能是由遗传因素决定的。

图2

在这里，我们可以计算一个量化关系，比如40岁比20岁的精子的DNA端粒平均长多少呢？结果是长1140个碱基，也就是说每年都延长57个碱基。精子的繁殖周期是16天更新一代，也就是说每年更新23代。从青春期到20岁的时候，精子已经约有150代的繁殖了，到40岁的时候更新了610代。这意味着在20岁到40岁之间，精子更新了460代。因此作为男性的生殖细胞，精子每更新一代，DNA的端粒就延长2.48个碱基。

对于造血干细胞，40岁比20岁时的白细胞DNA端粒平均缩短了380个碱基，也就是每年缩短了19个碱基。20岁到40岁的造血干细胞更新了14.6代，每年更新0.86代。因此造血干细胞每更新一代，它的DNA端粒就缩短26个碱基。

可见，精子的每一次更新迭代，它的DNA端粒都在延长，20年延长了1140个碱基。一般来说，如果我们的DNA端粒是15000个碱基的话，那么20年将近延长了10%。实际上DNA端粒一般到了八九千的时候，细胞就不再增殖了，那我们就只有大约五六千个碱基可以消耗。要延长1140个碱基，意味着20年间我们可用、可消耗的DNA端粒的碱基延长了20%左右，所以这是一个让我们非常兴奋和吃惊的现象。

总结

§    对于人类来说，精子的DNA端粒随着年龄的增长而逐年延长，白细胞的DNA端粒则是逐年缩短。而对于如何延缓DNA端粒缩短，一些抗衰老药物和生活方式的改善，比如锻炼、限制热量摄入、健康饮食、心情愉快都可能会有帮助。但即使什么都不做，精子的DNA端粒都是随年龄增长而延长的。

§    年龄比较大的男性将具有更长DNA端粒的精子传给子代，理论上可以导致其子代机体的细胞拥有更长的DNA端粒，结果就是更长寿。所以现在已经有研究结果表明，如果爷爷的岁数大，不仅父亲的岁数大，孙子的寿命也会延长。

§    对同一个体而言，他本身的精子和白细胞的DNA端粒是相匹配的，如果精子的DNA端粒更长，他的白细胞的端粒也会更长。就此我们可以推测，如果白细胞的DNA端粒消耗过快，那么他的精子的DNA端粒相应地也不如同龄人长，或者说不会延长很快。这可能与我们的生活方式有关，比如吸烟、精神压力过大、肥胖等。

§    随着现代人类生育年龄的后移，人类的寿命可能被推向男性驱动的长寿，导致老年化趋势进一步加重。也就是说父亲的岁数越来越大，他的后代长寿的机会也越来越大。特别是国家放开二胎后，生二胎的父亲年纪普遍偏大，二胎的寿命应该也会延长，所以我们要做好长远的准备。

最后，我们来探讨一下研究结果背后的科学道理。为什么会出现精子的DNA端粒延长，而白细胞的DNA端粒缩短呢？

假说一：端粒酶作用

在我们的外周细胞中有一种合成DNA端粒的端粒酶，是一种RNA逆转录酶，它的功能是被抑制的。当我们出生以后，7岁之前DNA端粒会快速地缩短，之后放缓速度逐年缩短。这是因为DNA端粒已经丧失修复能力，负责DNA端粒修复的端粒酶被抑制了。但在生殖细胞（睾丸）里，有大量的端粒酶可以延长DNA端粒。

假说二：进化选择

年纪较大的父亲生育孩子面临着进化压力，所以他的后代也需要能够延缓生育。这在进化中间就有了一个优势选择，留下一批DNA端粒长、修复能力强的人群。结果男性群体随着年龄的增加，他生殖细胞的DNA端粒在不断地修复，不断地延长，导致后代寿命不断地延长。

△ 该图片由StockSnap在Pixabay上发布 

虽然年长的父亲可能会造成后代的一些隐患，包括遗传病、基因突变、精神疾病和心血管疾病等，但是DNA端粒的延长对细胞有保护作用，特别是让后代有更长的寿命，而且还可能有一个更健康的生命过程——DNA端粒的延长和癌症的发生率、心血管疾病的发生率以及很多慢性病的发生率都是负相关的。

参考文献：Molecular Human Reproduction 2012;18:517-522

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