W wieku 190 lat Jonathan z Seszeli ogłosił niedawno, że jest „najstarszym żyjącym zwierzęciem lądowym na świecie”. Chociaż istnieją takie anegdotyczne dowody na to, że niektóre gatunki żółwi i innych organizmów zewnętrznych – lub zwierząt „zimnokrwistych” – żyją długo, dowody są niejednoznaczne i skupiają się głównie na zwierzętach żyjących w ogrodach zoologicznych lub kilku osobnikach żyjących na wolności . Teraz międzynarodowy zespół 114 naukowców, kierowany przez Penn State i Northeastern Illinois University, przedstawia najbardziej kompleksowe jak dotąd badanie starzenia się i długowieczności, obejmujące dane zebrane w naturze z 107 populacji 77 gatunków gadów i płazów na całym świecie.
Wśród wielu odkryć, które ogłosili dzisiaj (23 czerwca) w czasopiśmie Science, naukowcy po raz pierwszy udokumentowali, że żółwie, krokodyle i salamandry mają szczególnie niski wskaźnik starzenia i wydłużoną żywotność jak na swoje rozmiary. Zespół odkrył również, że fenotypy ochronne, takie jak twarda skorupa większości gatunków żółwi, przyczyniają się do wolniejszego starzenia się, a w niektórych przypadkach nawet „nieistotnego starzenia” – lub braku starzenia biologicznego.
„Istnieją anegdotyczne dowody na to, że niektóre gady i płazy starzeją się powoli i mają długą żywotność, ale do tej pory nikt tak naprawdę nie badał tego na dużą skalę wśród wielu gatunków na wolności” – powiedział David Miller, starszy autor i profesor ekologii populacji dzikich zwierząt. , Penn State. „Jeśli zrozumiemy, co pozwala niektórym zwierzętom wolniej się starzeć, będziemy mogli lepiej zrozumieć starzenie się ludzi, a także możemy opracować strategie ochrony gadów i płazów, z których wiele jest zagrożonych”.
W swoich badaniach naukowcy zastosowali porównawcze metody filogenetyczne – które umożliwiają badanie ewolucji organizmów – w celu oznaczenia i odzyskania danych – w których zwierzęta są schwytane, oznakowane, wypuszczone z powrotem na wolność i obserwowane. Ich celem była analiza zmienności starzenia się i długowieczności w środowisku naturalnym w porównaniu z endotermami (zwierzęta ciepłokrwiste) i zbadanie wcześniejszych hipotez związanych ze starzeniem się – w tym sposobu regulacji temperatury ciała oraz obecności lub braku ochronnych cech fizycznych.
Miller wyjaśnił, że „hipoteza trybu termoregulacji” sugeruje, że organizmy ektotermiczne – ponieważ wymagają temperatury zewnętrznej do regulowania temperatury ciała, a zatem często mają niższy metabolizm – starzeją się wolniej niż organizmy endotermiczne, które wewnętrznie wytwarzają własne ciepło i mają wyższy metabolizm. .
„Ludzie mają tendencję do myślenia, na przykład, że myszy starzeją się szybko, ponieważ mają wysoki metabolizm, podczas gdy żółwie starzeją się powoli, ponieważ mają niski metabolizm” – powiedział Miller.
Odkrycia zespołu ujawniają jednak, że tempo starzenia się i długość życia ektotermów waha się zarówno znacznie powyżej, jak i poniżej znanego tempa starzenia się endoterm o podobnej wielkości, co sugeruje, że sposób, w jaki zwierzę reguluje swoją temperaturę – zimnokrwisty kontra ciepłokrwisty – niekoniecznie wskazuje na tempo starzenia się lub długość życia.
„Nie znaleźliśmy poparcia dla pomysłu, że niższe tempo metabolizmu oznacza wolniejsze starzenie się organizmów ektotermicznych” – powiedział Miller. „Ten związek był prawdziwy tylko w przypadku żółwi, co sugeruje, że żółwie są wyjątkowe wśród organizmów ektotermicznych”.
Hipoteza ochronnych fenotypów sugeruje, że zwierzęta z cechami fizycznymi lub chemicznymi, które zapewniają ochronę – takimi jak zbroja, kolce, muszle lub jad – wolniej się starzeją i mają dłuższą żywotność. Zespół udokumentował, że te cechy ochronne rzeczywiście umożliwiają zwierzętom wolniejsze starzenie się i, w przypadku ochrony fizycznej, życie znacznie dłużej niż te, które nie posiadają ochronnych fenotypów.
„Możliwe, że ich zmieniona morfologia z twardymi skorupami zapewnia ochronę i przyczyniła się do ewolucji ich historii życia, w tym znikomego starzenia się – lub braku starzenia demograficznego – i wyjątkowej długowieczności” – powiedziała Anne Bronikowski, współautorka i współautorka. profesor biologii integracyjnej, stan Michigan.
Beth Reinke, pierwsza autorka i adiunkt biologii na Northeastern Illinois University, wyjaśniła dalej: „Te różne mechanizmy ochronne mogą zmniejszyć śmiertelność zwierząt, ponieważ nie są one zjadane przez inne zwierzęta. , a to wywiera presję na wolniejsze starzenie się. Największe poparcie dla hipotezy ochronnego fenotypu znaleźliśmy u żółwi. Ponownie pokazuje to, że żółwie jako grupa są wyjątkowe”.
Co ciekawe, zespół zaobserwował znikome starzenie się co najmniej jednego gatunku w każdej z grup ektotermicznych, w tym żab i ropuch, krokodyli i żółwi.
„Brzmi dramatycznie, gdy powiem, że w ogóle się nie starzeją, ale w zasadzie prawdopodobieństwo śmierci nie zmienia się wraz z wiekiem, gdy przestają się rozmnażać” – powiedział Reinke.
Miller dodał: „Znikome starzenie się oznacza, że jeśli prawdopodobieństwo śmierci zwierzęcia w ciągu roku wynosi 1% w wieku 10 lat, jeśli żyje w wieku 100 lat, szansa na śmierć nadal wynosi 1% (1). Dla kontrastu u dorosłych samic w USA ryzyko śmierci w ciągu roku wynosi około 1 na 2500 w wieku 10 lat i 1 na 24 w wieku 80 lat. Kiedy gatunek wykazuje znikome starzenie się (pogorszenie), starzenie się po prostu nie zachodzi”.
Reinke zauważył, że nowatorskie badanie zespołu było możliwe tylko dzięki wkładowi dużej liczby współpracowników z całego świata badających szeroką gamę gatunków.
„Możliwość zebrania tych autorów, którzy wykonali wiele lat pracy nad badaniem ich poszczególnych gatunków, umożliwiła nam uzyskanie bardziej wiarygodnych szacunków tempa starzenia i długowieczności, które są oparte na danych populacyjnych, a nie tylko na poszczególnych zwierzętach. ,” powiedziała.
Bronikowski dodał: „Zrozumienie porównawczego krajobrazu starzenia się zwierząt może ujawnić elastyczne cechy, które mogą okazać się wartościowymi celami badań biomedycznych związanych ze starzeniem się człowieka”.
Listę autorów i ich afiliacje można znaleźć w opublikowanym rękopisie w Science.
Badania te wspierały Narodowe Instytuty Zdrowia.
(1) Aktuarialna tabela okresu trwania ubezpieczenia społecznego w USA. https://www.ssa.gov/oact/STATS/table4c6.html#fn1 Dostęp 1 czerwca 2022