چرا سگ‌های بزرگ زودتر از سگ‌های کوچک پیر می‌شوند؟ دانشمندان سرنخ تازه‌ای پیدا کردند

مطالعه جدید نشان می‌دهد سگ‌های بزرگ سریع‌تر پیر می‌شوند.

پژوهش جدیدی که روند پیری سگ‌ها را با بررسی نشانگرهای شیمیایی کوچک روی دی‌ان‌ای آن‌ها دنبال کرده، نشان می‌دهد سگ‌های بزرگ‌تر سریع‌تر از سگ‌های کوچک پیر می‌شوند. نژادهایی مانند گریت دین و ماستیف به‌ندرت بیش از ۱۰ سال عمر می‌کنند، درحالی‌که چی‌واواها ممکن است تا دو برابر این مدت زنده بمانند. علت دقیق عمر کوتاه‌تر سگ‌های بزرگ نسبت به سگ‌های کوچک تاکنون مشخص نبوده، اما یافته‌های جدید می‌توانند به حل این معما کمک کنند.

این پژوهش که پنجشنبه ۸ اکتبر در مجله ساینس منتشر شد، کد شیمیایی موجود روی دی‌ان‌ای سگ‌ها را بررسی کرد. این کد که متیلوم نام دارد، از نشانگرهای شیمیایی موسوم به گروه‌های متیل تشکیل شده که به اجزای سازنده دی‌ان‌ای متصل می‌شوند.

پروتئین‌ها به‌طور مداوم به دی‌ان‌ای دسترسی پیدا می‌کنند، اطلاعات ذخیره‌شده در کد ژنتیکی را می‌خوانند و برای ساخت پروتئین‌های جدید در سلول به کار می‌گیرند. بااین‌حال، گروه‌های متیل می‌توانند مانند موانع کوچکی عمل کنند و جلوی این فرایند را بگیرند.

گروه‌های متیل نوعی نشانگر اپی‌ژنتیکی به شمار می‌روند که در کنار یکدیگر به تنظیم فعالیت ژن‌ها کمک می‌کنند. آرایش این نشانگرها روی دی‌ان‌ای نیز با افزایش سن حیوانات، الگوی قابل پیش‌بینی پیدا می‌کند. بلِیز مارینر، پژوهشگر زیست‌اطلاعاتی در دانشگاه ایالتی آریزونا و یکی از نویسندگان مطالعه، در گفت‌وگو با لایو ساینس توضیح داد

دانشمندان در پژوهش‌های مختلف روی گونه‌های گوناگون، از جمله انسان، از این داده‌ها برای ساخت ساعت‌های اپی‌ژنتیکی استفاده کرده‌اند؛ ابزارهایی که سن زیستی موجودات را تخمین می‌زنند.

بررسی روند پیری سگ‌ها با ساعت‌های اپی‌ژنتیکی

سگ‌ها گزینه مناسبی برای مطالعه روند پیری هستند؛ زیرا صاحبان آن‌ها معمولاً با دقت بر رژیم غذایی، شرایط زندگی و تغییرات سلامتی حیوانات خود نظارت دارند. به همین دلیل، مارینر و همکارانش با استفاده از دی‌ان‌ای موجود در نمونه‌های خون ۸۹۴ سگ، ساعت‌های اپی‌ژنتیکی ساختند. این سگ‌ها در پروژه بلندمدت بررسی پیری سگ‌ها که در دانشگاه واشینگتن مستقر است، مشارکت داشتند.

نمونه‌های خون به پژوهشگران اجازه دادند روند پیری سلول‌های ایمنی سگ‌ها را بررسی کنند. این سلول‌ها در سراسر بدن فعالیت دارند و به همین دلیل، شاخص مناسبی برای ارزیابی پیری عمومی بدن به شمار می‌روند. نوآ اسنایدر-مکلر، متخصص ژنومیک در دانشگاه ایالتی آریزونا و یکی از نویسندگان پژوهش، در گفت‌وگو با لایو ساینس گفت

سلول‌های ایمنی در سراسر بدن گشت‌زنی می‌کنند؛ بنابراین، معیار بسیار مناسبی برای سنجش روند پیری کل بدن هستند.

تیم پژوهشی دریافت که تغییرات متیلاسیون دی‌ان‌ای ارتباط نزدیکی با سن زیستی سگ‌ها دارند. سگ‌هایی که سن اپی‌ژنتیکی آن‌ها بیشتر از مقدار مورد انتظار بود، با خطر بالاتری برای مرگ ناشی از هر علتی مواجه بودند. بررسی تفاوت‌های مربوط به اندازه بدن نیز نتایج مشخصی به همراه داشت.

اسنایدر-مکلر درباره یافته اصلی پژوهش گفت

بر اساس نشانگر زیستی ما، یعنی ساعت اپی‌ژنتیکی، سگ‌های بزرگ در مقایسه با سگ‌های کوچک، به ازای هر سال زندگی کمی سریع‌تر پیر می‌شوند.

یکی از تغییرات اپی‌ژنتیکی مرتبط با جثه بزرگ‌تر، کاهش گروه‌های متیل در بخش‌هایی از دی‌ان‌ای بود که عناصر قابل‌انتقال نام دارند. این عناصر که ژن‌های جهنده نیز خوانده می‌شوند، توانایی جابه‌جایی در ژنوم را دارند؛ اما گروه‌های متیل معمولاً مانع فعالیت آن‌ها می‌شوند.

هنگامی که میزان متیلاسیون در این نواحی کاهش پیدا می‌کند، ژن‌های جهنده ممکن است بیش‌ازحد فعال شوند و به سایر ژن‌ها آسیب برسانند. این وضعیت همچنین می‌تواند التهاب ایجاد کند؛ فرایندی که معمولاً با افزایش سن شدت می‌گیرد.

در مجموع، داده‌های جدید نشان می‌دهند که فعالیت کنترل‌نشده ژن‌های جهنده ممکن است یکی از عوامل مؤثر در سرعت بیشتر پیری سگ‌های بزرگ باشد.

تغییرات سلول‌های ایمنی و هزینه احتمالی جثه بزرگ

پژوهشگران دریافتند که در جریان پیری سگ‌ها، میزان متیلاسیون در برخی نواحی ژنوم که پیش‌تر نشانگرهای شیمیایی اندکی داشتند، افزایش پیدا می‌کند. در مقابل، بخش‌هایی که مملو از گروه‌های متیل بودند، به‌تدریج بخشی از این نشانگرها را از دست می‌دهند.

علاوه بر این، سلول‌های ایمنی سگ‌ها از نظر ویژگی‌های اپی‌ژنتیکی با افزایش سن شباهت بیشتری به یکدیگر پیدا می‌کنند. مارینر این پدیده را از دست رفتن هویت سلولی توصیف کرد و آن را یکی از فرضیه‌های مهم برای توضیح تغییرات بدن در دوران پیری دانست.

سلول‌های ایمنی برای انجام وظایف تخصصی مختلفی طراحی شده‌اند؛ برای مثال، برخی در مقابله با سرطان نقش دارند و برخی دیگر ویروس‌ها را از بین می‌برند. بااین‌حال، مطالعات نشان می‌دهند که هرچه این سلول‌ها از نظر ویژگی‌های مولکولی شبیه‌تر شوند، توانایی آن‌ها برای انجام وظایف تخصصی خود کاهش می‌یابد.

انسان‌ها طی نسل‌های مختلف، سگ‌ها را با هدف دستیابی به جثه‌های بزرگ‌تر پرورش داده‌اند. اسنایدر-مکلر معتقد است که این انتخاب شاید هزینه زیستی داشته باشد. او در این باره گفت

بدن این سگ‌ها باید میان رشد بسیار سریع و حفظ و نگهداری از ساختار بدن تعادل برقرار کند؛ درحالی‌که هم‌زمان باید منابعی را نیز به تقویت سیستم ایمنی و حفظ سلامت کلی ارگانیسم اختصاص دهد.

بااین‌حال، این توضیح هنوز در حد یک فرضیه قرار دارد؛ زیرا پژوهش فعلی به‌طور مستقیم مشخص نمی‌کند که چرا پیری اپی‌ژنتیکی سگ‌های بزرگ به این شکل متفاوت پیش می‌رود.

تیم پژوهشی قصد دارد با جذب سگ‌های بیشتر به پروژه بررسی پیری سگ‌ها و پیگیری وضعیت آن‌ها در دوره‌های طولانی‌تر، ساعت‌های اپی‌ژنتیکی دقیق‌تری طراحی کند. اسنایدر-مکلر توضیح داد که داده‌های فعلی تنها بخشی از تفاوت‌های موجود در سن اپی‌ژنتیکی سگ‌ها را روشن می‌کنند. او گفت

چیزی که واقعاً می‌خواهیم بدانیم این است که چه عواملی بخش باقی‌مانده این تفاوت‌ها را توضیح می‌دهند.

به گفته اسنایدر-مکلر، پژوهشگران همچنین به دنبال ساخت مدل‌های پیش‌بینی‌کننده‌ای هستند که بتوانند به صاحبان سگ‌ها کمک کنند مشکلات سلامتی مرتبط با افزایش سن حیواناتشان را زودتر تشخیص دهند یا احتمال بروز آن‌ها را پیش‌بینی کنند.

ارتباط پژوهش درباره سگ‌ها با پیری انسان

یافته‌های حاصل از مطالعات مربوط به سگ‌ها ممکن است به درک بهتر روند پیری انسان نیز کمک کنند. یکی از دلایل این موضوع آن است که سگ‌ها به برخی از بیماری‌های مشابه انسان مبتلا می‌شوند؛ اما مهم‌تر از آن، محیط زندگی و بسیاری از شرایط محیطی مشترک میان انسان‌ها و سگ‌هاست.

اسنایدر-مکلر در این باره گفت

ما بررسی تأثیر عوامل و تجربه‌های محیطی بر سلامت و روند پیری سگ‌ها را در سطح مولکولی آغاز خواهیم کرد. نتایج این تحقیقات می‌توانند مستقیماً برای درک بهتر وضعیت انسان‌هایی به کار بروند که در همان محیط‌ها زندگی می‌کنند.

او در ادامه با اشاره به علاقه گسترده مردم به سگ‌ها افزود

بیشتر مردم سگ‌ها را دوست دارند. همین موضوع به ما امکان می‌دهد داده‌های بسیار خوب و ارزشمندی درباره آن‌ها جمع‌آوری کنیم.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.