دانشمندان راز ضدپیری لاک‌پشت ۱۹۴ ساله را کشف کردند

پژوهشگرانی که ژنوم یک لاک‌پشت را با استفاده از نمونه‌های سلول‌های داخل گونه و بزاق او بررسی کردند، چندین نسخه از ژن‌هایی را شناسایی کردند که در پیشگیری از فرسودگی بدن و مقابله با بیماری‌ها نقش دارند.

در نزدیکی سواحل غربی آفریقا، موجودی باستانی آرام‌آرام از میان چمن‌ها عبور می‌کند. این لاک‌پشت غول‌پیکر آلدابرا که جاناتان نام دارد، توجه چندانی به دنیای انسان‌ها نشان نمی‌دهد. تصور می‌رود این خزنده کهنسال در جزایر سیشل متولد شده باشد، اما در سال ۱۸۸۲ او را به فرماندار جزیره سنت هلنا هدیه دادند و از آن زمان تاکنون در همان جزیره زندگی کرده. جاناتان امروز بیشتر وقت خود را به آفتاب گرفتن و قدم زدن آرام در محوطه اقامتگاه فرماندار می‌گذراند؛ بی‌آنکه از تمام تغییرات گسترده‌ای آگاه باشد که جهان بیرون طی ۱۹۴ سال زندگی او تجربه نموده است.

راز طول عمر شگفت‌انگیز جاناتان

اینکه جاناتان چگونه از دوران ویکتوریا تاکنون زنده مانده و همچنان به زندگی خود ادامه می‌دهد، برای مدت‌ها یک معمای علمی بوده است. طول عمر او فاصله چشمگیری با میانگین عمر هم‌نوعانش دارد که حدود ۸۰ سال برآورد می‌شود. البته این لاک‌پشت نیز از پیامدهای افزایش سن در امان نمانده و به آب‌مروارید مبتلا شده و حس بویایی خود را از دست داده. بااین‌حال، همچنان زنده و سرحال به زندگی ادامه می‌دهد؛ حتی پس از انتشار شایعه‌ای جعلی درباره مرگش.

جاناتان اکنون عنوان پیرترین لاک‌پشت ثبت‌شده در تاریخ و پیرترین حیوان خشکی‌زی شناخته‌شده‌ای را دارد که همچنان زنده است. اگرچه او هنوز تمام رازهای طول عمر خود را فاش نکرده، دانشمندان سرانجام به سرنخ‌هایی دست یافته‌اند که می‌تواند دلیل دوام شگفت‌انگیز او را روشن‌تر کند.

فرصت بررسی جانوری که چنین عمر خارق‌العاده‌ای داشته، برای پژوهشگران بسیار نادر است. به همین دلیل، گروهی به سرپرستی استفن کلارک، پزشک و دانشمند وابسته به بنیاد غیرانتفاعی کالل، با همکاری جو هالینز، دامپزشک و مراقب جاناتان از سال ۲۰۰۹، به بررسی این لاک‌پشت پرداختند. استیو هورواث، متخصص اپی‌ژنتیک از دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس، و کارشناسان ژنومیک مرکز سلامت دانشگاه وندربیلت نیز در این پروژه مشارکت داشتند. پژوهشگران برای انجام بررسی‌های ژنتیکی، نمونه‌هایی از سلول‌های داخل گونه جاناتان جمع‌آوری کردند.

جاناتان تنها موجودی نیست که طول عمرش دانشمندان را شگفت‌زده کرده. در آسمان‌ها، خفاش برانت می‌تواند بیش از ۴۰ سال زندگی کند؛ طول عمری که برای یک خفاش بسیار غیرمعمول به شمار می‌رود. در اعماق اقیانوس نیز کوسه‌های گرینلند ممکن است تا ۴۰۰ سال عمر کنند و برخی برآوردها از احتمال عبور عمر تعدادی از آن‌ها از ۵۰۰ سال حکایت دارند. شگفت‌انگیزتر از این‌ها، عروس دریایی نامیرا است که توانایی بازگرداندن چرخه زندگی خود به مراحل پیشین را دارد؛ پدیده‌ای که به نوعی روند پیری آن را معکوس می‌کند.

در میان خویشاوندان نزدیک‌تر جاناتان نیز پیش‌تر پژوهش‌هایی درباره عوامل ژنتیکی مرتبط با طول عمر انجام شده بود. دانشمندان برخی نشانگرهای ژنتیکی مؤثر بر افزایش طول عمر را در دیگر لاک‌پشت‌های غول‌پیکر آلدابرا شناسایی کرده‌اند. همچنین، لاک‌پشت غول‌پیکر گالاپاگوس به نام جورج تنها نیز مورد توجه قرار گرفته بود؛ جانوری که با وجود جفت‌گیری نکردن، تا حدود ۱۰۰ سالگی زنده ماند.

بااین‌حال، بررسی جاناتان چالش خاصی داشت. استیو هورواث و اعضای گروهش اجازه نداشتند از این لاک‌پشت خون بگیرند، زیرا چنین اقدامی احتمال بروز عفونت را افزایش می‌داد. بنابراین، آن‌ها با استفاده از نمونه‌های بزاق و سواب‌های داخل گونه که جو هالینز در اختیارشان گذاشته بود، مواد ژنتیکی موردنیاز را استخراج کردند و سپس ژنوم جاناتان را با اطلاعات ژنتیکی سایر لاک‌پشت‌های هم‌گونه مقایسه کردند.

پژوهشگران در مطالعه‌ای که به‌تازگی در نشریه علمی ساینس ادوَنسز منتشر شده، درباره اهمیت این بررسی توضیح دادند

لاک‌پشت‌های غول‌پیکر به داشتن طول عمر زیاد شهرت دارند و برخی گونه‌های آن‌ها ویژگی‌های ژنتیکی مرتبط با افزایش طول عمر را در خود جای داده‌اند. بااین‌حال، هیچ‌یک از مطالعات پیشین بررسی نکرده‌اند که آیا این لاک‌پشت‌ها می‌توانند تغییرات اپی‌ژنتیکی معمول ناشی از افزایش سن را که در دیگر گروه‌های مهره‌داران رخ می‌دهد، به تأخیر بیندازند یا از آن جلوگیری کنند. همچنین مشخص نیست که آیا افراد دارای طول عمر استثنایی، مانند جاناتان، از ویژگی‌های اپی‌ژنتیکی منحصربه‌فردی برخوردارند یا خیر.

ژن‌هایی که ممکن است به کند شدن روند پیری کمک کنند

تحلیل ژنوم جاناتان بر ژن‌هایی متمرکز بود که در فرایند انتخاب طبیعی، مزیت تکاملی پیدا کرده‌اند و در نتیجه، احتمال گسترش آن‌ها در یک جمعیت بیشتر بوده است. برخی از مهم‌ترین ژن‌های شناسایی‌شده در مسیرهای زیستی مرتبط با پیری نقش دارند؛ مسیرهایی که عملکرد قلب و عروق، ترمیم دی‌ان‌ای، سوخت‌وساز، فعالیت میتوکندری‌ها، سیستم ایمنی، تنظیم انسولین و مقابله با استرس اکسیداتیو را کنترل می‌کنند.

در میان این ژن‌ها، ژن HAS2 توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرد. این ژن تولید اسید هیالورونیک را افزایش می‌دهد؛ ماده‌ای که در بسیاری از محصولات مراقبت از پوست و ترکیبات ضدپیری نیز به کار می‌رود. اسید هیالورونیک علاوه بر این، در موش‌های کور برهنه نیز مورد توجه قرار گرفته است؛ جوندگانی که می‌توانند تا ۳۷ سال زندگی کنند و مقاومت قابل‌توجهی در برابر سرطان دارند. پژوهشگران همچنین چند گونه ژنتیکی در جاناتان شناسایی کردند که در هیچ‌یک از دیگر لاک‌پشت‌های آلدابرای بررسی‌شده مشاهده نشده بودند.

جاناتان چندین ژن مشترک نیز با جورج تنها داشت. هر دو لاک‌پشت دو نسخه از ژن LAMTOR4 داشتند که یکی از مسیرهای زیستی مهم مرتبط با طول عمر انسان را تنظیم می‌کند. ژن VCP نیز در هر دو جانور مشاهده شد؛ ژنی که از خودتخریبی سلول‌ها جلوگیری می‌کند و در واکنش به آسیب دی‌ان‌ای، با بازآرایی پروتئین‌ها و حذف پروتئین‌های آسیب‌دیده یا اضافی، به حفظ عملکرد سلولی کمک می‌کند.

علاوه بر این، هر دو لاک‌پشت چندین نسخه از ژن PRF1 داشتند. این ژن دستورالعمل‌های لازم برای تولید پروتئینی به نام پرفورین را فراهم می‌کند. پرفورین در سلول‌های سیستم ایمنی وجود دارد و تصور می‌شود به تقویت دفاع ایمنی بدن، به‌ویژه در برابر سلول‌های سرطانی و سلول‌های در حال تخریب، کمک کند.

با وجود این یافته‌های امیدوارکننده، بررسی اپی‌ژنوم جاناتان نشان داد که بدن او نیز نشانه‌هایی از افزایش آنتروپی را تجربه کرده. اپی‌ژنوم مجموعه‌ای از نشانگرهای شیمیایی است که روشن یا خاموش شدن ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. با افزایش سن، این نشانگرها به‌تدریج از الگوی منظم خود فاصله می‌گیرند و میزان بی‌نظمی آن‌ها افزایش می‌یابد؛ فرایندی که از آن با عنوان آنتروپی یاد می‌شود.

در مجموع، سطح آنتروپی جاناتان تقریباً همان مقداری بود که از یک جانور با این سن انتظار می‌رفت. اما هنگامی که پژوهشگران بخش‌های تنظیم‌کننده عملکرد میتوکندری‌ها، پردازش آر‌ان‌ای و ترمیم دی‌ان‌ای را بررسی کردند، با نتیجه‌ای شگفت‌انگیز روبه‌رو شدند. اپی‌ژنوم این بخش‌ها به‌طرز قابل‌توجهی جوان به نظر می‌رسید و شباهت بیشتری به نمونه لاک‌پشت پنج‌ساله حاضر در پژوهش داشت تا نمونه‌های مربوط به جانوران بالغ و مسن.

استیو هورواث درباره مهم‌ترین نتیجه این تحقیق گفت

اگرچه ما گونه‌های ژنتیکی متعددی را در جاناتان شناسایی کردیم که با مسیرهای شناخته‌شده پیری ارتباط دارند، مهم‌ترین یافته ما حفظ سطح پایین آنتروپی در بخش‌های مشخصی از نواحی تنظیم‌کننده ژن‌ها بود. فرضیه ما این است که حفظ این وضعیت با بی‌نظمی پایین می‌تواند تا حدی از جاناتان در برابر افت عملکرد بدن و پیامدهای ناشی از افزایش سن محافظت کند.

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