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科学家发现了蚁后长寿的分子秘密!

发布时间:2022-09-06 18:56:55      浏览:96

根据来自美国纽约大学研究人员领导的一项刚刚发表在Science上的研究报告,蚁后之所以能在具有强的繁殖能力的同时还能维持长寿,是通过产生一种胰岛素作用蛋白起作用的,但是这种蛋白质仅阻断胰岛素信号通路导致衰老的那一部分,这让其在不经历衰老的情况下表现出较高的繁殖能力。这项研究成果为探索其他物种的衰老机制提供了新的线索


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在许多动物物种中,高的繁殖能力(拥有许多后代)与较短的寿命有关。动物的生育能力和寿命之间的这种权衡被认为是营养和代谢资源分配方式的结果。

胰岛素作为一种促进合成代谢的激素,在代谢和衰老中都起着重要作用产卵是能量密集型的生命活动,需要额外的合成代谢,这会提高胰岛素平,但繁殖所需的胰岛素通路活性增加会导致大多数动物的寿命缩短。相比之下,饮食限制通过降低胰岛素水平来延长寿命。事实上,已有很多研究者在探索禁食是否可以延长寿命。


蚂蚁是繁殖和寿命之间权衡的一个显著例外,因为它们的蚁后——负责整个蚁群的繁殖,在共享相同基因组的情况下比工蚁寿命长得多。在像黑花园蚂蚁(black garden ant这样的蚂蚁中,一个蚁后可以产下 100 个卵并活 30 ,而她的不育工姐妹只能活一年。一种原产于印度的学名叫Harpegnathos saltator 跳跃蚂蚁是本研究的重点,这种蚂蚁的蚁后通常活五年,而工蚁只活七个月

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Harpegnathos saltator 工蚁

当这种蚂蚁的蚁后死掉之后,会发生了一件奇怪的事情雌性工蚁用触角互相决斗,争夺成为下一个蚁后。决斗获胜者在蚂蚁社会中改变“种姓”并成为伪蚁后,同时仍保留在较小的体型。伪蚁后获得像真蚁后一样的行为,包括产卵,它们的预期寿命从七个月大幅增加到四年。但是,如果不久被另一个真蚁后取代,它们就会恢复到工蚁的身份,停止产卵,寿命就会缩短回七个月

通过经历从工蚁到伪蚁后的可逆“种姓转换”(

caste switching,导致它们的寿命和繁殖能力显著增加,这一种蚂蚁为研究者提供了一个独特的机会来研究如何它们将衰老和繁殖脱节。


使用批量 RNA 测序,研究人员研究了来自工蚁假蚁后的组织样本,重点关注蚂蚁参与代谢和繁殖的部分,包括大脑脂肪体(昆虫的肝脏)和卵巢,结果发现,从工蚁转变为伪蚁后的蚂蚁会在大脑中产生更多的胰岛素来产卵。这种增加的胰岛素导致激活胰岛素信号通路的两个主要分支之一,即通过促分裂原活化蛋白激酶(MAPK来控制代谢和卵子形成

假蚁后中增加的胰岛素诱导卵巢发育然后开始产生一种称为 Imp-L2 胰岛素作用抑制蛋白 Imp-L2 的作用是阻断胰岛素信号通路的另一个分支 ——依赖蛋白激酶B(PKB,也叫AKT )的信号传导,AKT 控制衰老,其活性增加导致寿命缩短。


对此,参加研究的纽约大学格罗斯曼医学院教授兼霍华德休斯医学研究所研究员Danny Reinberg 表示:胰岛素信号通路的两个主要分支似乎对生育能力和寿命有不同的调节作用,其中一个信号分支增加有助于假蚁后的繁殖,而另一个信号分支减少与其延长寿命相一致。”

这种相互作用可能是在蚂蚁和其他一些昆虫进化中形成的,他们的工作还说明了使用适当的模型系统来询问有关生物学基本问题的重要性。例如,大多数对小鼠或果蝇等动物寿命的操纵通常会将它们的寿命延长 10% 到 20%。蚂蚁表现出惊人的 500%延长寿命,这使得研究它们变得更有意义!


来自:我爱生化


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