又有新证据!父亲年龄越大,后代端粒和寿命越短
2018/03/18
不久前,探索君曾报道过一篇发表在PNAS上的论文,称与拥有年轻父亲的小鼠相比,拥有年老父亲的小鼠寿命更短。近日,一项在鸟类中进行的研究得出了相似的结论:父亲年龄大的斑胸草雀(zebra finches),端粒和寿命更短。


图片来源: Proceedings of the Royal Society B(DOI: 10.1098/rspb.2018.0268)

3月14日,发表在 Proceedings of the Royal Society B上题为“Experimental demonstration that offspring fathered by old males have shorter telomeres and reduced lifespans”的研究中,来自格拉斯哥大学的科学家们发现,与年轻父亲相比,由年老父亲参与形成的斑胸草雀的胚胎具有更短的端粒。据悉,这是利用实验途径来调查是否父亲年龄会影响子女端粒长度的首批研究之一。

端粒是染色体末端的一种结构,对维持人类基因组的稳定至关重要。打个比方说,端粒就像“鞋带两头的塑料封套”,保证鞋带不会松开。但端粒自身也有寿命,它被称作“生命时钟”,细胞每分裂一次,端粒就缩短一次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂而死亡。可以说,端粒的长度决定着生物的寿命。

为何是斑胸草雀?

研究人员表示,之所以选择斑胸草雀进行研究,部分是因为这种鸟类表现出了与人类相似的端粒动力学,包括端粒长度会随年龄的增长以及产前因素的影响而下降。此外,由于斑胸草雀的寿命相对较短,在5到8年之间,因此,可以用于测试父亲年龄对后代寿命的影响。

领导这一研究的Jose Noguera说:“斑胸草雀是研究‘哪些因素会影响端粒长度’的好模型,因为,在这种鸟的早期生活中,端粒长度是其寿命的有力指示。”


Young to old male zebra finches (left to right): nestling, young, middle age, and old.PAUL JEREM, UNIVERSITY OF GLASGOW

研究是如何设计的?

在这一研究中,Noguera及其同事将32只中年雌性斑胸草雀,先与16只4个月大的雄性斑胸草雀进行繁殖,再与16只4岁(four-year-old)的雄性斑胸草雀进行繁殖。研究小组共收集了139个卵(the eggs),人工孵育几天后,分析胚胎的端粒长度。

结果显示,“由年老父亲参与形成的胚胎的端粒”比“由年轻父亲参与形成的胚胎的端粒”短10%。而父亲年龄对卵的大小、每一窝卵的数量以及胚胎的存活没有影响。

研究中,科学家们还培育了44对(父亲+母亲)不同年龄的斑胸草雀,从每一窝选择了一只斑胸草雀进行饲养,并在2012年至2017年间跟踪它们的寿命。

结果显示,父母(父亲或母亲)年长的斑胸草雀寿命更短,其中,来自年老父亲的负面影响要明显地得多。拥有年老父亲的斑胸草雀,只有5%活到了一年。相比之下,拥有年轻父亲的斑胸草雀,近80%都活到了同样的年纪。

比利时根特大学研究衰老基因组学的Tim de Meyer说:“这是一项特别精心设计的研究,为调查父亲的年龄效应开辟了新的途径。”


图片来源:网络

与人类研究还存差异

不过,需要指出的是,从这项工作,还不能清晰地表明,端粒长度缩短直接导致了年老父亲斑胸草雀后代的寿命缩短。

对此,西班牙维戈大学的Alberto Velando表示:“尽管不能排除,父亲年龄对后代寿命的影响是由于生殖系基因组(germline genome,包括端粒序列)的全球退化,但这项研究提供了有力的证据,表明端粒可能是后代寿命缩短的原因。”

事实上,先前已有很多研究在尝试在人类中调查年长父亲对孩子寿命的影响。一项研究曾发现,拥有年老父亲的孩子,其端粒更长,这可能意味着孩子更加健康、寿命更长;但也有研究称,年长父亲的孩子患精神疾病的风险更大。

Velando认为,人类研究与斑胸草雀研究结果的不同可能要归因于短寿物种和长寿物种之间端粒调节机制的差异。他说:“我们需要更多的研究来解释这些复杂的结果。”

据悉,Noguera等目前正在进行额外的实验,以进一步分析母亲和父亲的年龄对后代端粒长度的影响,包括调查较大的父亲年龄对基因组其他方面的影响,如表观遗传标记和DNA损伤。

参考资料:

Birds With Older Fathers Have Shorter Telomeres, Lifespans

“高龄奶爸”不是好事!年龄越大,后代寿命可能越短 | PNAS

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  • Experimental demonstration that offspring fathered by old males have shorter telomeres and reduced lifespans

    Offspring of older parents frequently show reduced longevity, but the mechanisms driving this so-called ‘Lansing effect' are unknown. While inheritance of short telomeres from older parents could underlie this effect, studies to date in different species have found mixed results, reporting positive, negative or no association between parental age and offspring telomere length (TL). However, most of the existing evidence is from non-experimental studies in which it is difficult to exclude alternative explanations such as differential survival of parents with different telomere lengths. Here we provide evidence in the zebra finch that offspring from older parents have reduced lifespans. As a first step in disentangling possible causes, we used an experimental approach to examine whether or not we could detect pre-natal paternal effects on offspring TL. We found that zebra finch embryos fathered by old males have shorter telomeres than those produced by the same mothers but with younger fathers. Since variation in embryonic TL persists into post-natal life, and early life TL is predictive of longevity in this species, this experimental study demonstrates that a paternally driven pre-natal TL reduction could at least in part underlie the reduced lifespan of offspring from older parents.

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