چرا گربه‌ها بیشتر از سگ‌ها عمر می‌کنند؟ نقش ژن‌ها در طول عمر حیوانات

1

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که پاسخ به این پرسش ممکن است در اعماق ژن‌های گربه‌ها نهفته باشد. پژوهشگران دانشگاه بث با بررسی الگوهای تکاملی در پستانداران، کشف کرده‌اند که اندازه مغز و پیچیدگی سیستم ایمنی ممکن است کلید طول عمر بیشتر باشند.

برخلاف مطالعات قبلی که تمرکز آن‌ها بر ژن‌های منفرد بود، این تحقیق به بررسی تغییرات گسترده‌تر ژنومی پرداخته که بر طول عمر تأثیر می‌گذارند.

اندازه مغز بزرگ‌تر، ژن‌های ایمنی بیشتر و عمر طولانی‌تر

بررسی حداکثر طول عمر پستانداران

پژوهشگران حداکثر طول عمر بالقوه (MLSP) را در ۴۶ گونه از پستانداران بررسی کردند. آن‌ها طولانی‌ترین عمر ثبت‌شده برای هر گونه را در نظر گرفتند تا عواملی مانند شکار شدن، کمبود غذا یا فشارهای محیطی در نتایج دخالت نداشته باشند. این روش امکان مشاهده تأثیرات مستقیم ژنتیکی را فراهم کرد.

ارتباط میان مغز، ایمنی و طول عمر

نتایج نشان داد که پستاندارانی با مغزهای بزرگ‌تر و عمر طولانی‌تر، تعداد بیشتری از ژن‌های مرتبط با سیستم ایمنی را دارا هستند. برای نمونه، دلفین‌ها با توانایی‌های شناختی پیچیده خود می‌توانند تا ۳۹ سال عمر کنند، در حالی‌که نهنگ‌ها که مغزهای بسیار بزرگ‌تری دارند، حتی تا ۱۰۰ سال هم زندگی می‌کنند.

در مقابل، موش‌ها با مغزهای کوچک‌تر به‌ندرت بیش از دو سال عمر می‌کنند. این الگو ارتباط میان پیچیدگی شناختی، مقاومت ایمنی و طول عمر بیشتر را تقویت می‌کند.

گسترش ژن‌های ایمنی و نقش آن‌ها در طول عمر

گسترش خانواده‌های ژنی

یکی از یافته‌های کلیدی تحقیق، گسترش اندازه خانواده‌های ژنی به‌عنوان عامل پیش‌بینی‌کننده مهم طول عمر در پستانداران بود. از میان ۴۱۳۶ خانواده ژنی مورد بررسی، ۲۳۶ مورد ارتباط مثبتی با طول عمر داشتند.

اکثر این خانواده‌های ژنی گسترش‌یافته حاوی ژن‌های سیستم ایمنی بودند، که نقش مرکزی این سیستم را در تنظیم طول عمر برجسته می‌سازد.

مغز، نه جرم بدن

تحلیل‌ها نشان داد که جرم بدن تأثیر چشمگیری در گسترش ژن‌ها نداشته؛ بلکه اندازه نسبی مغز عامل تعیین‌کننده اصلی بوده است. این نتیجه نشان می‌دهد که رشد شناختی و مقاومت ایمنی ممکن است مسیر تکاملی مشترکی داشته باشند.

استثناهایی با مغز کوچک و عمر طولانی

موش کور و خفاش‌ها: مغز کوچک، عمر بالا

همه گونه‌ها از الگوی “مغز بزرگ = عمر بیشتر” پیروی نمی‌کنند. برای نمونه، موش‌های کور با وجود مغزهای کوچک می‌توانند تا ۲۰ سال عمر کنند. همچنین خفاش‌ها، با مغزهای نسبتاً کوچک، طول عمر قابل‌توجهی دارند.

در هر دو گونه، پژوهشگران تعداد غیرعادی زیادی از ژن‌های ایمنی را یافتند. این یافته‌ها این پرسش را مطرح می‌کند:

آیا پیچیدگی سیستم ایمنی می‌تواند کمبودهای شناختی را در افزایش طول عمر جبران کند؟

پاسخ داده‌ها به این پرسش مثبت است: سیستم ایمنی پیشرفته می‌تواند راه دیگری برای رسیدن به عمر طولانی‌تر فراهم کند.

سیستم ایمنی؛ نگهبان طول عمر

سیستم ایمنی نقشی حیاتی در افزایش طول عمر ایفا می‌کند. از بین بردن سلول‌های پیر، مدیریت عفونت‌ها و جلوگیری از رشد تومورها، همگی از عملکردهای حیاتی ژن‌های ایمنی هستند که بدن را در برابر آسیب‌های ناشی از پیری محافظت می‌کنند.

«مدت‌هاست می‌دانیم که اندازه نسبی مغز با طول عمر مرتبط است – این دو ویژگی مسیر تکاملی مشترکی دارند، و مغز بزرگ‌تر مزایای رفتاری ایجاد می‌کند»، دکتر بنجامین پادیلا-مورالس از مرکز تکامل میلنر می‌گوید.

او می‌افزاید:

«اما یافته‌های ما نقش شگفت‌انگیز سیستم ایمنی را نه‌تنها در مقابله با بیماری، بلکه در پشتیبانی از طول عمر در سراسر تکامل پستانداران نشان می‌دهد.»

نقش تنظیم‌های ژنتیکی پیشرفته در افزایش طول عمر

اسپلایسینگ جایگزین و تنوع عملکردی

ژن‌های مرتبط با طول عمر در انسان‌ها سطوح بالاتری از بیان ژنی و اسپلایسینگ جایگزین نشان می‌دهند. این فرآیند به یک ژن اجازه می‌دهد چندین پروتئین مختلف تولید کند که عملکردهای متنوعی را ممکن می‌سازد.

در زمینه پیری، این ویژگی یک مزیت تطبیقی به‌شمار می‌آید؛ چرا که امکان پاسخ مؤثرتر به استرس، ترمیم آسیب و حفظ سلامت بافت‌ها را فراهم می‌کند.

برتری زیستی برخی حیوانات

در حالی‌که ژن‌های ایمنی بیشترین سهم را در یافته‌ها داشتند، اندازه مغز نیز عامل مهمی در تعیین طول عمر باقی ماند.

دلفین‌ها و فیل‌ها: مثال‌هایی از پیچیدگی و عمر بالا

گونه‌هایی با مغزهای بزرگ‌تر هم سطح بیان ژنی بیشتری داشتند، هم گسترش بیشتری در خانواده‌های ژنی. این الگو نشان می‌دهد که رشد شناختی و طول عمر زیربنای ژنتیکی مشترکی دارند.

برای نمونه، دلفین‌ها با توانایی‌های شناختی پیشرفته خود تا ۳۹ سال عمر می‌کنند. فیل‌ها نیز با ساختارهای اجتماعی پیچیده و توانایی‌های حافظه بالا، عمر حتی طولانی‌تری دارند.

ترمیم DNA؛ سازوکار کلیدی طول عمر

در کنار ژن‌های ایمنی، پژوهشگران ارتباط قوی‌ای میان طول عمر و ژن‌های ترمیم DNA یافتند. گونه‌هایی با عمر طولانی مانند نهنگ‌ها و فیل‌ها گسترش قابل‌توجهی در خانواده‌های ژنی مرتبط با ترمیم DNA نشان دادند.

همچنین این ژن‌ها میزان بالایی از اسپلایسینگ جایگزین را نشان دادند. این سازوکار دوگانه – گسترش خانواده‌های ژنی و تنوع نسخه‌های رونوشت‌شده – ممکن است دفاعی چندلایه در برابر آسیب‌های سلولی ایجاد کند و کارکرد بافت‌ها را در طول عمر حفظ نماید.

مقاومت در برابر سرطان؛ مرحله بعدی پژوهش

گروه پژوهشی اکنون به بررسی ژن‌های مرتبط با سرطان می‌پردازد. هدف آن‌ها درک این است که چه ژن‌هایی هم به افزایش طول عمر و هم به مقاومت در برابر سرطان کمک می‌کنند.

با بررسی گونه‌هایی مانند نهنگ‌ها و خفاش‌ها که عمر طولانی و مقاومت در برابر سرطان دارند، دانشمندان امیدوارند بتوانند اهداف ژنتیکی مشخصی را برای کاهش خطر سرطان در انسان شناسایی کنند.

تکامل، ژن‌های ایمنی و طول عمر

این مطالعه روایت پیچیده‌ای از تکامل را آشکار می‌کند. طول عمر در پستانداران نه‌تنها به اندازه مغز، بلکه به پیچیدگی سیستم ایمنی نیز وابسته است.

گسترش خانواده‌های ژنی، به‌ویژه ژن‌های ایمنی، نشان می‌دهد که انتخاب طبیعی ممکن است مقاومت ایمنی را به‌عنوان عاملی کلیدی برای افزایش طول عمر ترجیح داده باشد.

پژوهشگران معتقدند بررسی بیشتر ژن‌های سرطان و مسیرهای ترمیم DNA می‌تواند بینش عمیق‌تری درباره چگونگی دستیابی برخی گونه‌ها به طول عمر خارق‌العاده فراهم کند.

نتایج این تحقیق می‌تواند افق‌های تازه‌ای برای پژوهش در حوزه پیری انسان بگشاید.

این مطالعه در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است.