今日《自然》：小时候的氧化应激，可以让动物活得更久？
长寿是人类永恒的话题。今日，《自然》杂志在线发表的一篇论文，让我们对“怎样才能长寿”有了新的认识。来自密西根大学（University of Michigan）的一支团队使用线虫作为模型，发现生命早期的氧化应激（oxidative stress），会让它们活得更久。
说实话，这个研究结果挺反常识的。在很多人的印象里，氧化应激不是什么好东西——所有依赖氧气生存的生物，都会在体内产生活性氧类（reactive oxygen species，ROS）。这是一种氧化剂，可能会对细胞造成损害。而如果细胞内的氧化剂水平超出了细胞本身的处理能力，就会造成氧化应激。综合来看，ROS与其带来的氧化应激，与衰老有着密切的联系。
那为啥这个研究做出了看似矛盾的发现呢？这还要从具体的研究细节说起。在这项研究里，科学家们想要找到那些影响寿命的因素。我们知道，遗传和环境都会影响到寿命的长短：在遗传方面，如果家族里多有长寿的老人，那家族成员活更久的可能性也会相对更高；在环境方面，我们也知道特定的生活环境，特定的饮食习惯，可能与长寿有关。
▲遗传和环境都会影响到寿命（图片来源：Pixabay）
由于遗传和环境方面的影响因素实在太多，且互相交织，我们无法斩钉截铁地说，带有某个基因、采用某种生活方式，就一定会活得更久。那么在遗传和环境之外，还有没有和长寿有关的其他关键因子呢？在这个问题上，线虫是一种极佳的研究对象。一方面，线虫的生命周期并不长，很快就能看出长寿与短命的区别；另一方面，每一条雌雄同体的线虫可以产下数百条在遗传上理应一模一样的后代，这也方便我们控制变量，寻找其中的关键。
在这项研究里，科学家们把具有相同遗传背景的线虫，养在了同样的环境里。按照他们的设想，这些线虫的寿命应该差不多。然而通讯作者Ursula Jakob教授透露，这些线虫的寿命长短，有着极为明显的波动。
▲本研究的通讯作者Ursula Jakob教授（图片来源：密西根大学官方网站）
“如果寿命长短仅仅由基因和环境决定，那么我会期望看到，生长在同一个培养皿里，遗传背景一样的线虫，应该会在差不多的时刻死去，但这不是我们所看到的。一些线虫只能活3天，另一些在20天后还能到处游动，”Jakob教授说道：“那么问题来了。在遗传和环境之外，是什么导致了它们寿命的巨大差异？”
在后续的研究中，他们发现了一个意外的答案——ROS。在这些线虫发育过程中，尽管遗传背景与环境因素都一致，但它们体内的ROS水平却有明显变化。而且令人惊讶的是，产生较多ROS的线虫，寿命看起来更长。
为了确认他们的观察结果，研究人员们又做了另一个实验——他们让一群正在发育的年轻线虫，暴露在外部的ROS中。果不其然，这群线虫的寿命果然有了增加。
▲线虫里的这个发现，在哺乳动物细胞内同样存在（图片来源：The original uploader was Kbradnam at English Wikipedia.(Original text: Zeynep F. Altun, Editor of www.wormatlas.org) [CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)]）
这背后的关键是什么呢？科学家们分析了数千条线虫样本，并从“产生大量ROS”与“产生极少ROS”的两类线虫里，发现一种组蛋白修饰（H3K4me3）水平有着区别。如果线虫的ROS水平越高，该修饰就越少。研究人员们指出，在发育过程中产生的ROS，会改变线虫的组蛋白修饰。由于某种目前还未知的原因，这种修饰能持续维持，并延长它们的寿命。在HeLa细胞中，研究人员们也做出了同样的发现——H3K4me3的修饰对ROS非常敏感。而移除细胞里的H3K4me3，可以增加哺乳动物细胞对应激的耐受性。
“生命早期的事件能对生命后期产生如此深远和积极的影响，实在引人入胜，”Jakob教授说道：“考虑到应激、衰老和衰老相关疾病之间的关系，生命早期的事件可能也会影响到痴呆症或阿尔茨海默病等年龄相关疾病的易感性。”
根据密西根大学的新闻稿介绍，研究人员们计划研究这一修饰会造成哪些关键变化。或许，这些洞见会让我们找到延长寿命的方法。
参考资料：
[1] Daphne Bazopoulou et al., (2019), Developmental ROS individualizes organismal stress resistance and lifespan, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1814-y
[2] U-M researchers discover stress in early life extends lifespan, Retrieved December 4, 2019, from https://news.umich.edu/u-m-researchers-discover-stress-in-early-life-extends-lifespan/
