دانشمندان اسرار ژنتیکی را کشف کردند که ممکن است به جاناتان کمک کند تا 194 سال عمر کند.

جزیره دورافتاده سنت هلنا در جنوب اقیانوس اطلس دارای یک شهرت بین‌المللی است: لاک‌پشت جاناتان، قدیمی‌ترین حیوان زنده خشکی. در 194 سالگی، او حدود یک قرن از عمر مورد انتظار یک لاک پشت غول پیکر آلدابرا (Aldabrachelys gigantea) دوام آورد. اکنون، دانشمندان طیفی از صفات ژنتیکی و اپی ژنتیکی منحصر به فرد را شناسایی کرده اند که ممکن است کلید این طول عمر باشد.

تحقیقات جدید بر روی ژن‌های جاناتان و همچنین برچسب‌های شیمیایی که در بالای مولکول‌های DNA قرار دارند، که به عنوان «نشانگرهای اپی ژنتیک» شناخته می‌شوند، زوم کرد. این نشانگرها به کنترل اینکه کدام ژن ها و تا چه میزان فعال می شوند کمک می کنند. این تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که ژن‌های جاناتان مرتبط با عملکرد میتوکندریایی، از نظر اپی ژنتیکی در وضعیت بسیار خوبی قرار دارند، که نشان می‌دهد آنها نقش بزرگی در موفقیت لاک پشت داشته‌اند.

استفان کلارک، یکی از نویسندگان این مطالعه، دانشمند ارشد بنیاد کالل، یک موسسه غیرانتفاعی در نشویل که در حال تحقیق در مورد اهداف دارویی برای ارتقای طول عمر انسان است، گفت: در حالی که عملکرد میتوکندری مدت‌ها با طول عمر مرتبط است و اختلال عملکرد میتوکندری با بیماری مرتبط است، جاناتان بینش تازه‌ای را در مورد این پویایی ارائه می‌دهد.

کلارک و همکارانش یافته های خود را چهارشنبه (7 اکتبر) در مجله Science Advances منتشر کردند.

رمزگشایی رازهای جاناتان برای زندگی طولانی

نزدیک به یک دهه پیش، محققان جو هالینز، دامپزشکی را که وظیفه مراقبت از جاناتان را بر عهده داشت، برای جمع‌آوری نمونه‌هایی از این حیوان رکورددار دعوت کردند. مقامات جزیره به دلیل ترس از عفونت، دامپزشک را از کشیدن خون لاک پشت منع کردند.

کلارک به لایو ساینس گفت: «من نمی‌خواستم دکتری باشم که جاناتان را کشت. هالینز در عوض نمونه ها را از طریق سواب گونه جمع آوری کرد.

هنگامی که نمونه ها به ایالات متحده رسید، محققان آنها را توالی یابی کردند، اما زمانی که رایانه های آنها مدام خراب می شد، متوجه شدند که DNA به جای سلول های خود لاک پشت، از باکتری های موجود در دهان جاناتان جدا شده است.

او گفت که کلارک "باید به عقب برمی گشت و برای جمع آوری اطلاعات بیشتر التماس می کرد". سپس دامپزشک نمونه های خراش گونه را فرستاد که با ابزاری کمی متفاوت از سواب گونه جمع آوری می شود. این بار، DNA در واقع از جاناتان بود.

DNA جدا شده از آن نمونه‌های بافت گونه، تکه تکه‌تر از نمونه خون بود، بنابراین محققان با استفاده از ژنوم مرجع موجود از یک لاک‌پشت 36 ساله آلدابرا به نام تانک، شکاف‌ها را پر کردند. آنها همچنین DNA جاناتان را با یک لاک پشت گالاپاگوس (Chelonoidis abingdoni) به نام جورج تنها، که تصور می شد در زمان مرگش در سال 2012 بیش از 100 سال سن داشت، مقایسه کردند.

این تیم دریافت که در مقایسه با تانک و جورج تنها، جاناتان دارای 287 نوع منحصر به فرد ژن است که قبلا با مسیرهای مرتبط با پیری مرتبط بودند. اینها شامل ژن‌های دخیل در ترمیم DNA و عملکرد تلومرها - نوک‌های محافظ در انتهای کروموزوم‌ها هستند که با افزایش سن کوتاه می‌شوند.

گریر دالبی، استادیار زیست شناسی در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام که در این مطالعه شرکت نداشت، به لایو ساینس گفت که این مسیرها با فرآیندهای پیری در انسان نیز مرتبط است و «نشانه گسترده‌تری از پیری» را در بین گونه‌ها برجسته می‌کند.

محققان همچنین تغییرات اپی ژنتیکی، از جمله متیلاسیون DNA را بررسی کردند، یعنی زمانی که یک برچسب شیمیایی به نام گروه متیل به DNA متصل می شود. الگوهای خاصی از متیلاسیون DNA می توانند به عنوان یک "ساعت" عمل کنند، زیرا سن بیولوژیکی موجودات را منعکس می کنند. دانشمندان اخیرا از این الگوها در مطالعه پیری انسان استفاده کرده اند. در این مورد، تیم متیلاسیون DNA در سرتاسر ژنوم جاناتان را با لاک‌پشت‌های پیر و جوان آلدابرا مقایسه کرد.

محققان DNA جاناتان (تصویر) را با دیگر لاک پشت های غول پیکر آلدابرا مقایسه کردند. (اعتبار تصویر: کوین گپفورد، CC BY-SA 4.0) محققان دریافتند الگوهای متیلاسیون در لاک‌پشت‌های مسن‌تر بی‌نظم‌تر بود که منعکس‌کننده تغییرات تصادفی در طول زمان بود. دانشمندان این پدیده را "آنتروپی متیلاسیون" می نامند. برای اکثر ژن ها، الگوهای متیلاسیون DNA جاناتان نسبت به لاک پشت های جوان بی نظم بود.

اما در مجموعه‌ای از ژن‌های مرتبط با عملکرد میتوکندری - به‌ویژه بیت‌های آن ژن‌هایی که آنها را "روشن" می‌کنند - جاناتان الگوهای متیلاسیون سازمان‌یافته‌تری داشت. به گفته محققان، این ممکن است بیان این ژن ها را در طول زمان ثابت نگه دارد.

میتوکندری انرژی تولید می کند که سلول ها برای عملکرد صحیح، ترمیم خود و کاهش آسیب بیشتر به DNA به آن نیاز دارند. کلارک می‌گوید: پایین نگه داشتن آنتروپی در این ژن‌های میتوکندری یا بکر نگه داشتن میتوکندری‌ها احتمالا به طول عمر کمک می‌کند.

با این حال، نویسندگان نتوانستند یک رابطه علی را تعیین کنند - آنها هیچ آزمایشی را انجام ندادند که به طور قطع ثابت کند که فقدان آنتروپی جاناتون در این ژن ها زندگی طولانی او را توضیح می دهد. کلارک استدلال کرد که آزمایش های اضافی بر روی نمونه خون جاناتان می تواند دیدگاه جامع تری از ژنوم او ارائه دهد.

وینسنت لینچ، استاد زیست شناسی در دانشگاه بوفالو که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: مشخصات کامل ژنتیکی جاناتان تا پس از مرگ لاک پشت، زمانی که محققان بتوانند DNA بافت های بیشتری را جمع آوری کنند، مشخص نیست.

داستان های مرتبط

نکات مطالعه، تخم های انسان در برابر انواع خاصی از پیری محافظت ویژه ای دارند

"به ظاهر غیرممکن": لاک پشت در حال انقراض در حدود 100 سالگی برای اولین بار مادر می شود

اولین توالی کل ژنوم یک کوسه گرینلند سرنخ هایی از طول عمر بسیار زیاد آنها دارد

او به لایو ساینس گفت: «برخی از اندام‌ها نسبت به سایر ارگان‌ها در برابر بیماری‌های مختلف در دوران پیری حساس‌تر هستند و این به این دلیل اتفاق می‌افتد که جهش‌ها در طول زمان انباشته می‌شوند. ما در حالت ایده آل دوست داریم بدانیم که این جهش ها در آن بافت های خاص چیست."

علاوه بر این، لینچ این سوال را مطرح کرد که آیا آنتروپی یک توصیف مفید از الگوهای متیلاسیون DNA مرتبط با سن است، زیرا متیلاسیون می تواند غیرقابل پیش بینی باشد. با این حال، او موافقت کرد که ژن‌های پرچم‌گذاری‌شده در این مطالعه داده‌های مفیدی را برای کار آینده در مورد طول عمر ارائه می‌دهند.

آزمایش‌های بیشتری برای تعیین اینکه آیا این ژن‌های میتوکندری واقعا نقشی در طول عمر همه لاک‌پشت‌های آلدابرا دارند، چه رسد به حیوانات دیگر، نیاز است یا اینکه جاناتان فقط یک چیز دور از ذهن است.

لینچ می‌گوید: «شاید جاناتان در پیری واقعا خوب باشد.