生于明代的圓蛤提供了長(zhǎng)壽秘密……

設(shè)置星標(biāo)★關(guān)注，從此你的世界多點(diǎn)科學(xué)~

對(duì)人類來說，活500年是歌詞里的幻想，但在蛤蜊界，500歲是一條實(shí)證紀(jì)錄，也是幫助科學(xué)家論證線粒體與長(zhǎng)壽關(guān)聯(lián)機(jī)制的絕佳起點(diǎn)。

一只出生明代、活到21世紀(jì)的冰島北極蛤，向我們展示了線粒體能以怎樣的強(qiáng)韌性和抗氧化力延長(zhǎng)生命。

在冰島語中，有一個(gè)叫作“Hafrún”的詞匯，意為“海洋之謎”，常用作女性名；有趣的是，這也是一只蛤蜊的昵稱。

該蛤蜊的大名為圓蛤/冰島北極蛤(

Arctica islandica

圓蛤是一種體型碩大的雙殼類軟體動(dòng)物，廣泛分布在北大西洋和北冰洋，習(xí)慣將自己埋棲于海底的泥與沙中。從加拿大魁北克省和挪威的北方寒冷海區(qū)，到美國(guó)佛羅里達(dá)與西班牙加的斯的南部溫暖水域，淺至潮間帶，深達(dá)海下數(shù)百米，都可見這些底棲生物的蹤跡。

圓蛤的殼上有類似樹干年輪的細(xì)密紋路，你可以像數(shù)年輪一樣數(shù)這些紋路從而判斷其年齡。負(fù)責(zé)測(cè)定“海洋之謎”年齡的保羅·巴特勒(Paul Butler)是一名硬化年代學(xué)專家。硬化年代學(xué)旨在分析生物硬組織的生長(zhǎng)紋路，測(cè)定其年齡，構(gòu)建生命以及生命所在環(huán)境的時(shí)間線。

巴特勒表示，他們最初公布的年齡為400多歲，但后續(xù)更為細(xì)致的紋路分析將這個(gè)擁有超長(zhǎng)生命的蛤判定為507歲！此外，巴特勒相信還有更長(zhǎng)壽的蛤蜊存在，尤其在冰島附近寒冷水域——那兒的圓蛤似乎生長(zhǎng)更緩慢且壽命更長(zhǎng)。

圓蛤的超長(zhǎng)壽命與其線粒體密切相關(guān)。倫敦大學(xué)學(xué)院研究員恩里克·羅德里格茲(Enrique Rodriguez)說道：“冰島北極蛤式的強(qiáng)壯線粒體是生命體健康老化的關(guān)鍵。我們能從多種模式生物身上看到這類關(guān)聯(lián)。”

那么，圓蛤的線粒體究竟強(qiáng)壯在哪兒呢？這就要從其線粒體膜非凡的抗損傷能力說起。

我們知道，線粒體內(nèi)膜上布滿了能處理電子和質(zhì)子并生成ATP的蛋白質(zhì)復(fù)合體（ATP是細(xì)胞通用的能量分子），這些蛋白質(zhì)則相當(dāng)于“產(chǎn)能”裝置。而在圓蛤的線粒體內(nèi)，生產(chǎn)ATP的蛋白質(zhì)復(fù)合體具有更大分子量，也聚集得更緊密，整套裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)更為穩(wěn)健可靠。

圓蛤的線粒體內(nèi)膜能以遠(yuǎn)超普通生物的精度管控穿梭膜內(nèi)外的質(zhì)子與電子(每秒數(shù)十億的活動(dòng)規(guī)模)，更好地規(guī)避電子泄漏情況及其有害影響。

當(dāng)電子泄漏時(shí)，會(huì)有活性氧(如過氧化氫)產(chǎn)生并導(dǎo)致?lián)p傷。

羅德里格茲以交通狀況打比方：電子就像車輛，蛋白質(zhì)復(fù)合體則是交通信號(hào)燈。在普通線粒體內(nèi)，交通信號(hào)燈總亮紅燈，結(jié)果車流停滯，有眾多車輛停留的細(xì)胞環(huán)境不斷受“尾氣”損害；而在圓蛤線粒體內(nèi)，信號(hào)燈總不亮紅，交通格外順暢，尾氣對(duì)環(huán)境的污染極小。

得益于上述機(jī)制，圓蛤線粒體的受損程度相較普通生物低得多。

不過強(qiáng)韌的線粒體膜并非圓蛤健康長(zhǎng)壽的唯一法寶。它們還具備強(qiáng)大的活性氧清除能力——用羅德里格茲的話說，這就好比能持續(xù)清理汽車尾氣的凈化系統(tǒng)。

羅德里格茲將圓蛤的抗氧化能力與多種壽命較短的近緣物種進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前者清除活性氧的效率高達(dá)后者的3~14倍。這無疑為“線粒體氧化應(yīng)激衰老理論”(MOSTA)提供了力證。MOSTA理論也可解釋裸鼴鼠為何享有動(dòng)輒四十年、達(dá)到其他同體型嚙齒類6倍以上的異常壽命。

魁北克大學(xué)學(xué)者皮埃爾·布利埃(Pierre Blier)長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室里養(yǎng)殖圓蛤并探究其長(zhǎng)壽機(jī)制。他的工作也表明圓蛤具備出眾的“氧化緩沖”能力，支持線粒體氧化應(yīng)激衰老理論。布利埃感嘆：“冰島北極蛤的線粒體對(duì)活性氧的抵抗力強(qiáng)太多了。”

不過或許有人要問：圓蛤是如何演化出這種特性的？或者說，是何種自然選擇壓力促使該物種的線粒體變得這么堅(jiān)韌、抗氧化？

我們可從蛤蜊所處的低氧環(huán)境里找線索。羅德里格茲指出：“圓蛤能緊閉外殼長(zhǎng)達(dá)一周，期間無需用鰓攝取氧氣。”因此，它們的線粒體既要扛住長(zhǎng)期低氧甚至無氧，又要應(yīng)對(duì)氧氣突然涌入并完成對(duì)氧化應(yīng)激的緩沖。

長(zhǎng)壽的裸鼴鼠也面臨相似情況。因長(zhǎng)期身處氧氣稀薄的地洞，它們的線粒體必須變得強(qiáng)韌，能夠抵御缺氧與復(fù)氧應(yīng)激。羅德里格茲認(rèn)為，對(duì)缺氧環(huán)境的適應(yīng)可能意外造就了長(zhǎng)壽“副作用”。

2005年，加州大學(xué)歐文分校的科學(xué)團(tuán)隊(duì)利用基因工程，使小鼠線粒體產(chǎn)生了更多能清除活性氧的過氧化氫酶，成功將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物壽命延長(zhǎng)約5個(gè)月——要知道正常小鼠的壽命僅兩年。

當(dāng)然，目前科學(xué)界雖已實(shí)現(xiàn)線粒體基因編輯，但距離以此延長(zhǎng)人類壽命的目標(biāo)仍太過遙遠(yuǎn)。布利埃則相信“守護(hù)線粒體健康就是守護(hù)生命的長(zhǎng)度”，而改善線粒體功能的方法包括堅(jiān)持鍛煉、健康飲食以及冷水浴。沒錯(cuò)，洗冷水澡似乎能激活線粒體的質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制！

另一有趣發(fā)現(xiàn)來自藏地夏爾巴人。這些高海拔地區(qū)居民也擁有異于普通人的線粒體。2017年的一項(xiàng)研究觀察了夏爾巴人與低海拔居民攀登5300米高峰時(shí)的生理反應(yīng)差別：前者不僅更高效地利用氧氣，還具備更強(qiáng)的抗氧化應(yīng)激能力——此能力之源就在強(qiáng)大的線粒體功能，而線粒體的強(qiáng)大有堅(jiān)實(shí)的遺傳基礎(chǔ)。

資料來源：

《世界科學(xué)》雜志版在售中 歡迎訂閱

月刊定價(jià)

15元/期

全年訂閱價(jià)

180元

點(diǎn)擊左側(cè)圖片或以下方訂閱方式選購(gòu)

方式一：

掃描二維碼，“雜志鋪”訂閱有折扣～

方式二：

全國(guó)各地郵局訂閱 郵發(fā)代號(hào)：4-263

方式三：

機(jī)構(gòu)訂閱，請(qǐng)撥打

021-53300839；

021-53300838