سگ های بزرگ زودتر از سگ های کوچک در سطح مولکولی پیر می شوند

در میان پستانداران، گونه‌های بزرگ‌تر معمولا نسبت به گونه‌های کوچک‌تر مانند موش‌ها عمر طولانی‌تری دارند، اما در یک گونه، این الگو می‌تواند معکوس شود.

تعداد کمی از حیوانات ارتباط بین اندازه و طول عمر را به وضوح سگ ها نشان می دهند. در این یک گونه، نژادهای بزرگ مانند گریت دین ها معمولا جوانتر از نژادهای کوچک مانند چیهواهوا می میرند. یک مطالعه جدید نشان می دهد که دلیل آن ممکن است در تغییر DNA با افزایش سن در سگ ها باشد.

در میان پستانداران، گونه‌های بزرگ‌تر مانند فیل‌ها معمولا عمر طولانی‌تری نسبت به گونه‌های کوچک‌تر مانند موش دارند، اما در یک گونه، این الگو می‌تواند معکوس شود. مقایسه‌های قبلی بین گونه‌ها مکانیسم‌های بیولوژیکی خاصی را به طول عمر استثنایی مرتبط می‌کردند، اما این مکانیسم‌ها برای توضیح تفاوت‌های بین افراد در یک گونه مناسب نیستند.

نوآ اسنایدر ماکلر، استاد دانشکده علوم زیستی و مرکز تکامل و پزشکی دانشگاه ایالتی آریزونا و یکی از نویسندگان این مطالعه که در مجله Science منتشر شده است، می‌گوید: همه ما می‌دانیم که سگ‌های بزرگ معمولا به اندازه سگ‌های کوچک عمر نمی‌کنند، اما نمی‌دانیم که آیا سلول‌های آن‌ها واقعا سریع‌تر پیر می‌شوند یا اینکه زودتر به بیماری‌های خاصی مبتلا می‌شوند.

برای کشف این موضوع، محققان متیلاسیون DNA را اندازه گیری کردند، برچسب های شیمیایی که به کنترل روشن و خاموش شدن ژن ها کمک می کند. آنها با استفاده از الگوهای مرتبط با سن در این برچسب ها، یک ساعت اپی ژنتیکی ساختند که سن سگ را با خطای متوسط ​​کمتر از یک سال تخمین زد.

با تجزیه و تحلیل 1640 پروفایل متیلاسیون خون از 894 سگ سگ خانگی از نژادهای مختلف، آنها دریافتند که سگ‌های بزرگتر و سگ‌های نر نشانه‌هایی از پیری مولکولی سریع را نشان می‌دهند، در حالی که سگ‌هایی که سن بیولوژیکی آنها بر اساس پروفایل‌ها مسن‌تر از حد انتظار به نظر می‌رسد با خطر مرگ زودهنگام بیشتری روبرو هستند.

اسنایدر-مکلر گفت: «ما دریافتیم که سگ‌های بزرگ نشانه پیری متیلاسیون DNA با سرعت بیشتری را در خون نشان می‌دهند و این شتاب به‌ویژه در بخش‌هایی از ژنوم قوی است که معمولا به آرام نگه داشتن «ژن‌های پرش» کمک می‌کنند.

ژن‌های پرش که عناصر قابل انتقال نیز نامیده می‌شوند، می‌توانند خود را کپی کرده و در نقاط جدیدی در ژنوم قرار دهند. LINE1s نوعی ژن پرش است که معمولا با متیلاسیون DNA خاموش می شود، اما فعال شدن آنها با بی ثباتی ژنوم، سرطان و سایر بیماری های مرتبط با سن مرتبط است.

اسنایدر-مکلر گفت: در سگ‌های بزرگ، «به نظر می‌رسد متیلاسیون در آن مناطق با افزایش سن سریع‌تر فرسایش می‌یابد، گویی ژنوم در حال از دست دادن برخی از نوارها یا گیره‌هایی است که این عناصر متحرک را سرکوب می‌کنند».

این نشان می‌دهد که عمر کوتاه‌تر سگ‌های بزرگ منعکس‌کننده مسیر پیری مولکولی سریع‌تر است.

اسنایدر-ماک گفت: "اگر سگ های بزرگ پس از پیروی از یک مسیر مولکولی زودتر بمیرند، ما به دنبال محرک های اواخر عمر بیماری یا مرگ و میر خواهیم بود. اما اگر بخش هایی از برنامه پیری در بزرگسالی سریعتر حرکت کند، همانطور که داده های ما برای متیلوم خون نشان می دهد، ممکن است فرآیندهایی وجود داشته باشد که بتوانیم آنها را اندازه گیری کنیم، در طول زمان دنبال کنیم، و به طور بالقوه قبل از ظهور بیماری اصلاح کنیم."

محققان همچنین تفاوت‌هایی را بین سگ‌های نر و ماده، عمدتا در کروموزوم X یافتند - کروموزوم جنسی که ماده‌ها در دو نسخه و نرها در یک نسخه حمل می‌کنند. در آنجا، عناصر LINE1 متیلاسیون بالاتری را در مردان نشان دادند. کروموزوم ها ساختارهای نخ مانندی هستند که اطلاعات ژنتیکی را درون هسته سلول حمل می کنند.

اسنایدر-مکلر گفت: «در آنالیزهای ژنومی ما، سیگنال جنسی از سیگنال اندازه بدن متمایز به نظر می‌رسید، بنابراین من آن را به‌عنوان یک زیست‌شناسی مجزا می‌دانم که به جای یک مکانیسم پنهان، نیاز به پیگیری دارد.

مبادله بین اندازه بزرگ و طول عمر ممکن است نتیجه پرورش انتخابی به جای تکامل طبیعی باشد. انسان ها سگ ها را برای رشد سریع و رسیدن به اندازه های بالغ بزرگ برای کارهایی مانند نگهبانی، شکار و گله داری پرورش دادند.

اسنایدر-مکلر افزود: "اگر انتخاب به شدت به نفع رشد سریع یا اندازه بزرگ بزرگسالان قبل از پیری باشد، هزینه های اواخر عمر می تواند برای سواری همراه باشد."

توضیحات قبلی در مورد اینکه چرا سگ‌های بزرگ معمولا عمر کوتاه‌تری دارند و روی بیولوژی رشد متمرکز شده‌اند. محققان همچنین پیشنهاد کرده‌اند که سگ‌های بزرگ‌تر ممکن است رشد سلولی بیشتری داشته باشند، سریع‌تر رشد کنند یا با خطر بیشتری برای ابتلا به سرطان مواجه شوند.

اسنایدر ماکلر گفت: "مطالعه ما جایگزین این ایده ها نمی شود، بلکه یک لایه مولکولی در پایین دست اندازه بدن به ما می دهد."

این یافته ها این احتمال را افزایش می دهد که کند کردن پیری مولکولی می تواند به افزایش طول عمر سالم در سگ های بزرگتر کمک کند. اسنایدر-مکلر گفت، با این حال، طول عمر توسط یک ساعت بیولوژیکی کنترل نمی شود. سگ‌های بزرگ هنوز هم با خطرات نژادی خاص روبرو هستند، به این معنی که کند کردن پیری مولکولی، گریت دین را از نظر طول عمر به چی‌هواهوا تبدیل نمی‌کند، اما می‌تواند یک جزء از مسیر پیری آن را کمتر فشرده کند. رویترز