دانشمندان رازهای ژنتیکی طول عمر جاناتان، لاک‌پشت ۱۹۴ ساله، را کشف کردند

نمونه‌های DNA جاناتان، لاک‌پشت ۱۹۴ ساله، نشان می‌دهد برخی گونه‌های ژنی و تغییرات اپی‌ژنتیکی ممکن است در طول عمر خارق‌العاده او نقش داشته باشند.

جزیره دورافتاده سنت هلنا در اقیانوس اطلس جنوبی میزبان یکی از مشهورترین حیوانات جهان است؛ جاناتان، مسن‌ترین جانور خشکی‌زی زنده. او اکنون ۱۹۴ سال دارد و حدود یک قرن بیشتر از طول عمر مورد انتظار برای لاک‌پشت غول‌پیکر آلدابرا با نام علمی Aldabrachelys gigantea زندگی کرده. پژوهشگران اکنون مجموعه‌ای از ویژگی‌های ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی منحصربه‌فرد را شناسایی کرده‌اند که شاید بخشی از راز طول عمر این جانور را در خود داشته باشد.

پژوهش جدید به بررسی ژن‌های جاناتان و همچنین برچسب‌های شیمیایی قرارگرفته روی مولکول‌های DNA پرداخته است؛ این برچسب‌ها که نشانگرهای اپی‌ژنتیکی نام دارند، در کنترل فعال یا غیرفعال شدن ژن‌ها و میزان فعالیت آنها نقش دارند. نتایج نشان داد ژن‌های مرتبط با عملکرد میتوکندری در بدن جاناتان از نظر اپی‌ژنتیکی وضعیت بسیار مناسبی دارند و همین ویژگی احتمالا سهم مهمی در طول عمر این لاک‌پشت داشته.

استفان کلارک، دانشمند ارشد بنیاد کالل در نشویل که یک سازمان غیرانتفاعی فعال در زمینه بررسی اهداف دارویی برای افزایش طول عمر انسان است، گفت

ارتباط عملکرد میتوکندری با طول عمر از مدت‌ها پیش شناخته شده و اختلال در عملکرد میتوکندری نیز با بیماری‌ها ارتباط دارد، اما جاناتان دیدگاه تازه‌ای درباره این ارتباط در اختیار ما قرار می‌دهد.

کلارک و همکارانش نتایج پژوهش خود را روز چهارشنبه ۷ اکتبر در مجله Science Advances منتشر کردند.

رمزگشایی از راز طول عمر جاناتان

تقریبا یک دهه پیش، پژوهشگران از جو هالینز، دامپزشکی که مسئول مراقبت از جاناتان بود، خواستند از این حیوان رکوردشکن نمونه‌برداری کند. مقام‌های جزیره اجازه خون‌گیری از لاک‌پشت را ندادند، زیرا نگران بودند این کار خطر عفونت را برای جاناتان افزایش دهد.

کلارک گفت

نمی‌خواستم پزشکی باشم که جاناتان را می‌کشد.

در نتیجه، هالینز با استفاده از سواب از داخل دهان لاک‌پشت نمونه تهیه کرد. نمونه‌ها پس از رسیدن به آمریکا توالی‌یابی شدند، اما رایانه‌های پژوهشگران مرتب از کار می‌افتادند. بررسی‌های بعدی نشان داد DNA استخراج‌شده در واقع متعلق به باکتری‌های موجود در دهان جاناتان بوده، نه سلول‌های خود لاک‌پشت.

کلارک گفت

مجبور شدم دوباره برگردم و برای دریافت اجازه جمع‌آوری داده‌های بیشتر التماس کنم.

این بار دامپزشک نمونه‌هایی را با خراش دادن بافت داخل دهان تهیه کرد؛ روشی که ابزار متفاوتی نسبت به سواب دهانی دارد. این نمونه‌ها سرانجام DNA واقعی جاناتان را در اختیار پژوهشگران گذاشتند.

DNA به‌دست‌آمده از بافت دهان به اندازه DNA موجود در نمونه خون سالم و یکپارچه نبود. به همین دلیل، پژوهشگران برای تکمیل بخش‌های ناقص از ژنوم مرجع یک لاک‌پشت آلدابرا ۳۶ ساله به نام تانک استفاده کردند. آنها همچنین DNA جاناتان را با DNA یک لاک‌پشت گالاپاگوس با نام علمی Chelonoidis abingdoni مقایسه کردند؛ این جانور لونسوم جورج نام داشت و هنگام مرگ در سال ۲۰۱۲ تصور می‌شد بیش از ۱۰۰ سال عمر داشته باشد.

گروه پژوهشی دریافت که جاناتان در مقایسه با تانک و لونسوم جورج، دارای ۲۸۷ گونه ژنی منحصربه‌فرد است که پیش‌تر ارتباط آنها با مسیرهای زیستی مرتبط با پیری مشخص شده بود. این مجموعه شامل ژن‌های دخیل در ترمیم DNA و عملکرد تلومرها نیز می‌شد؛ تلومرها بخش‌های محافظ انتهای کروموزوم‌ها هستند که معمولا با افزایش سن کوتاه‌تر می‌شوند.

این مسیرهای زیستی در انسان نیز با فرایندهای پیری ارتباط دارند و همین موضوع نشان می‌دهد شاید میان سازوکارهای پیری در گونه‌های مختلف، یک الگوی گسترده‌تر وجود داشته باشد.

گریر دولبی، استادیار زیست‌شناسی در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام که در این مطالعه مشارکت نداشت، گفت

این یافته‌ها نشان‌دهنده یک امضای گسترده‌تر از روند پیری در میان گونه‌های مختلف است.

پژوهشگران همچنین تغییرات اپی‌ژنتیکی، از جمله متیلاسیون DNA، را بررسی کردند. در این فرایند، یک برچسب شیمیایی موسوم به گروه متیل به DNA متصل می‌شود. برخی الگوهای متیلاسیون DNA می‌توانند مانند یک ساعت زیستی عمل کنند و سن زیستی یک موجود را نشان دهند. دانشمندان در سال‌های اخیر نیز از این الگوها برای بررسی روند پیری انسان استفاده کرده‌اند.

در این پژوهش، تیم علمی الگوهای متیلاسیون DNA در سراسر ژنوم جاناتان را با الگوهای موجود در لاک‌پشت‌های جوان و پیر آلدابرا مقایسه کرد.

پژوهشگران دریافتند الگوهای متیلاسیون در لاک‌پشت‌های مسن‌تر بی‌نظم‌تر شده‌اند؛ تغییری که بازتاب جهش‌ها و تغییرات تصادفی انباشته‌شده در طول زمان است. دانشمندان این پدیده را آنتروپی متیلاسیون می‌نامند.

در بیشتر ژن‌ها، الگوهای متیلاسیون DNA جاناتان نسبت به لاک‌پشت‌های جوان بی‌نظم‌تر بود. با این حال، در مجموعه‌ای از ژن‌های مرتبط با عملکرد میتوکندری، به‌ویژه بخش‌هایی از این ژن‌ها که آنها را فعال می‌کنند، الگوهای متیلاسیون منظم‌تر باقی مانده بود. پژوهشگران احتمال می‌دهند این ویژگی به حفظ ثبات فعالیت این ژن‌ها در طول زمان کمک کرده باشد.

میتوکندری‌ها انرژی مورد نیاز سلول‌ها را تولید می‌کنند و برای عملکرد صحیح، ترمیم سلولی و کاهش آسیب بیشتر به DNA اهمیت دارند.

کلارک گفت

پایین نگه داشتن آنتروپی در این ژن‌های میتوکندریایی یا حفظ میتوکندری‌های سالم و دست‌نخورده، احتمالا یکی از عوامل مؤثر در طول عمر است.

با وجود این، نویسندگان پژوهش نتوانستند رابطه علت و معلولی مشخصی میان این ویژگی‌ها و طول عمر جاناتان اثبات کنند. آنها آزمایشی انجام نداده‌اند که بتواند به‌طور قطعی نشان دهد پایین بودن آنتروپی در این ژن‌ها دلیل عمر طولانی جاناتان بوده است. کلارک معتقد است بررسی یک نمونه خون از جاناتان می‌تواند اطلاعات جامع‌تری درباره ژنوم او فراهم کند.

وینسنت لینچ، استاد زیست‌شناسی دانشگاه بوفالو که در این مطالعه حضور نداشت، گفت

مشخصات ژنتیکی کامل جاناتان تا پس از مرگ او قابل شناسایی نخواهد بود، زیرا در آن زمان پژوهشگران می‌توانند از بافت‌های بیشتری نمونه DNA تهیه کنند.

لینچ همچنین توضیح داد که برخی اندام‌ها نسبت به اندام‌های دیگر بیشتر در معرض بیماری‌های دوران سالمندی قرار دارند و دلیل آن انباشته شدن جهش‌ها در طول زمان است.

او گفت

در حالت ایده‌آل، می‌خواهیم بدانیم این جهش‌ها دقیقا در کدام بافت‌های خاص رخ داده‌اند.

لینچ همچنین درباره استفاده از مفهوم آنتروپی برای توصیف الگوهای متیلاسیون DNA مرتبط با افزایش سن تردید داشت، زیرا الگوهای متیلاسیون همیشه قابل پیش‌بینی نیستند. با این حال، او پذیرفت ژن‌هایی که در این مطالعه شناسایی شده‌اند، داده‌های ارزشمندی برای پژوهش‌های آینده درباره طول عمر فراهم می‌کنند.

برای مشخص شدن اینکه آیا این ژن‌های میتوکندریایی واقعا در افزایش طول عمر همه لاک‌پشت‌های آلدابرا نقش دارند یا نه، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است. همچنین هنوز معلوم نیست این سازوکار در دیگر جانوران نیز وجود دارد یا اینکه جاناتان صرفا یک مورد استثنایی به شمار می‌رود.

لینچ گفت

شاید جاناتان فقط در پیر شدن واقعا مهارت زیادی دارد.

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