摘要:科学家在北极巨鲸体内发现了一个令人震惊的生物学秘密:一种名为CIRPB的蛋白质能够在低温条件下高效修复受损DNA,这可能是弓头鲸能够存活两个世纪而几乎不患癌症的关键原因。罗切斯特大学研究团队的最新发现不仅解开了自然界最长寿哺乳动物的生存之谜,更为人类抗衰老和癌
信息来源:https://www.nature.com/articles/d41586-025-03511-9
科学家在北极巨鲸体内发现了一个令人震惊的生物学秘密:一种名为CIRPB的蛋白质能够在低温条件下高效修复受损DNA,这可能是弓头鲸能够存活两个世纪而几乎不患癌症的关键原因。罗切斯特大学研究团队的最新发现不仅解开了自然界最长寿哺乳动物的生存之谜,更为人类抗衰老和癌症预防研究开辟了全新方向。
弓头鲸是地球上最令人敬畏的生物之一,体重可达80吨,被厚达半米的脂肪层包裹,常年在北极严寒海域中生活,甚至能够用头部撞破厚冰。然而,最让科学家着迷的并非其庞大的体型,而是其惊人的寿命:这些海洋巨兽可以活到200多年,远超其他哺乳动物的寿命极限。更令人困惑的是,尽管体型巨大、细胞数量庞大,弓头鲸却极少罹患癌症或其他与衰老相关的疾病。
长期以来,生物学家一直试图从各种长寿动物身上寻找延缓衰老的线索。从能活30多年的裸鼹鼠到寿命超过百年的格陵兰鲨,每一种长寿物种都可能隐藏着生命科学的重要秘密。然而,弓头鲸的研究面临着独特的挑战:它们是地球上最大的动物之一,且属于濒危物种,无法在实验室中饲养,野外研究也极其困难。
极地科考的意外收获
弓头鲸 (Balaena mysticetus) 可以存活 200 多年,部分原因在于一种高效的 DNA 修复蛋白。图片来源:Tony Wu/自然图片库
研究的突破来自一个意想不到的机会。每年秋季,阿拉斯加北部的伊努皮亚克因纽特人村庄被法律允许捕猎少量弓头鲸以维持传统生活方式。罗切斯特大学衰老生物学家维拉·戈尔布诺娃的研究团队抓住这个难得的机会,派遣学生长途跋涉到北极地区收集鲸鱼组织样本。戈尔布诺娃回忆道:"快递服务根本到不了那里,甚至没有道路通往那些地方。"
研究团队将珍贵的组织样本带回实验室,成功培养出弓头鲸的细胞株。基于鲸鱼超长寿命的特征,研究人员最初假设这些细胞可能具有强大的抗癌能力。然而,实验结果却出人意料:弓头鲸细胞转化为恶性肿瘤所需的致癌突变数量竟然比人类细胞还要少。
这一发现似乎与弓头鲸极少患癌的现实相矛盾。但进一步研究揭示了真相:虽然弓头鲸细胞更容易癌变,但这些突变在活体中发生的概率极低。与人类细胞相比,弓头鲸细胞具有更强的DNA修复能力和更低的突变率,从源头上预防了癌症的发生。
这种强大的DNA修复能力归功于一种特殊的蛋白质CIRPB(冷诱导RNA结合蛋白B)。顾名思义,这种蛋白质在低温条件下被激活,恰好适应了弓头鲸生活的极地环境。CIRPB不仅能够修复断裂的DNA,还能在寒冷环境中保持高活性,为细胞提供持续的基因组保护。
跨物种验证的科学价值
为了验证CIRPB的功能,研究团队进行了一系列跨物种实验。当他们在人类细胞中表达弓头鲸的CIRPB蛋白时,这些细胞的DNA修复能力显著提高。更令人兴奋的是,在果蝇实验中,表达CIRPB的果蝇不仅寿命更长,还表现出对辐射的更强抵抗力。辐射是导致DNA突变的主要外部因素之一,这一结果进一步证实了CIRPB在维护基因组稳定性方面的重要作用。
中国上海同济大学分子生物学家毛志勇对这项研究给予高度评价。他指出:"每个人都知道弓头鲸的寿命非常长,但没有人知道为什么。这项研究告诉我们,通过改善DNA修复来提高基因组稳定性是实现极端长寿的非常有效的策略。"
值得注意的是,这一发现与毛志勇团队在10月初发表的裸鼹鼠研究结果不谋而合。裸鼹鼠作为啮齿动物中的长寿冠军,能够活到30多年,其长寿秘诀同样与增强的DNA修复蛋白有关。这种跨物种的一致性强烈暗示,DNA修复机制的优化可能是自然界中长寿物种的共同特征。
不同长寿物种采用不同的策略来增强DNA修复能力。弓头鲸利用低温激活的CIRPB蛋白,而裸鼹鼠则通过其他机制实现类似效果。这种多样性为科学家提供了丰富的研究素材,有助于开发针对不同环境和条件的抗衰老策略。
人类应用的前景与挑战
CIRPB蛋白的发现为人类抗衰老研究带来了新希望,但从基础研究到临床应用还面临诸多挑战。首先,需要深入了解CIRPB在人体内的作用机制。虽然初步实验显示该蛋白能够改善人类细胞的DNA修复能力,但其在复杂的人体生理环境中的表现仍需进一步验证。
安全性是另一个关键考量。虽然CIRPB在弓头鲸体内表现出色,但人类与鲸鱼在生理结构、代谢模式和环境适应性方面存在巨大差异。过度激活DNA修复机制可能产生意想不到的副作用,需要通过严格的临床前研究来评估。
此外,CIRPB的冷激活特性也带来了技术挑战。如何在人体正常体温条件下有效激活这种蛋白质,或者如何改造蛋白质结构使其适应人体环境,都需要精密的分子工程学技术。
戈尔布诺娃对未来的研究前景持乐观态度:"这里最令人兴奋的信息是还有改进的空间。我们可以让我们的DNA修复变得更好。"她的团队正在进一步研究CIRPB的分子机制,希望能够开发出适用于人类的治疗方法。
从更广泛的科学意义来看,弓头鲸研究代表了比较生物学和转化医学结合的典型案例。通过研究极端环境下的长寿物种,科学家能够发现自然界已经"测试"了数百万年的生物学解决方案,为人类医学发展提供灵感。
随着基因编辑技术、蛋白质工程和再生医学的不断发展,将其他物种的长寿机制应用于人类正在成为现实。弓头鲸的CIRPB蛋白可能只是众多自然界长寿秘诀中的一个,未来还有更多奇迹等待科学家去发现和应用。
来源:人工智能学家