Geny związane z wcześniejszą i wyższą reprodukcją są powiązane z przyspieszonym starzeniem

streszczenie: W nowym badaniu, w którym wykorzystano dane od ponad 276 000 osób z brytyjskiej bazy danych Biobank, znaleziono dowody potwierdzające teorię polimorfizmów przeciwdziałających starzeniu się, zaproponowaną przez biologa George’a Williamsa w 1957 r. Teoria ta sugeruje, że mutacje genetyczne sprzyjające przedwczesnemu rozmnażaniu mogą również powodować: przyspiesza starzenie się.

Naukowcy odkryli silny negatywny związek między reprodukcją a długością życia człowieka, co sugeruje, że geny sprzyjające wyższemu współczynnikowi reprodukcji są powiązane z krótszą długością życia. Choć czynniki środowiskowe również odgrywają ważną rolę, niniejsze badanie dostarcza dowodów na poziomie genomu pozwalających na ewolucyjne wyjaśnienie starzenia się, podkreślając kompromis między reprodukcją a długowiecznością.

Kluczowe fakty:

1. Badanie wykazało, że geny powiązane z wyższym wskaźnikiem reprodukcji mają tendencję do skracania długości życia.
2. Mutacje, które zwiększają reprodukcję, ale skracają długość życia, są selektywnie preferowane zgodnie z teorią polimorfizmu antagonistycznego.
3. Badania dostarczają istotnych dowodów genetycznych potwierdzających teorię, że starzenie się powstaje jako produkt uboczny doboru naturalnego w celu wcześniejszej i zwiększonej reprodukcji.

źródło: Uniwersytet Michigan

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Michigan, oparte na przeglądzie informacji genetycznych i zdrowotnych ponad 276 000 osób, wykazało silne poparcie dla istniejącej od kilkudziesięciu lat teorii ewolucji, która miała wyjaśnić starzenie się i starzenie się.

W 1957 roku biolog ewolucyjny George Williams zaproponował, że dobór naturalny może faworyzować mutacje genetyczne przyczyniające się do starzenia się, jeśli na początku życia sprzyjają wczesnej reprodukcji lub produkowaniu większej liczby potomstwa. Williams był wówczas adiunktem na Uniwersytecie Stanowym Michigan.

Idea Williamsa, obecnie znana jako teoria starzenia się z antagonistycznym polimorfizmem, pozostaje dominującym ewolucyjnym wyjaśnieniem starzenia się, procesu starzenia się lub starzenia. Chociaż teorię potwierdzają indywidualne studia przypadków, brakuje jej jednoznacznych dowodów obejmujących cały genom.

W nowym badaniu, które ma zostać opublikowane 8 grudnia Postęp naukibiolog ewolucyjny Jianzhi Zhang i jego chiński kolega przetestowali hipotezę Williamsa, korzystając z informacji genetycznych, reprodukcyjnych i zarejestrowanych zgonów od 276 406 uczestników w brytyjskiej bazie danych biobanku.

Odkryli, że reprodukcja i długość życia człowieka są genetycznie ujemnie skorelowane, co oznacza, że ​​mutacje genetyczne sprzyjające rozmnażaniu zwykle skracają długość życia.

Ponadto, jak wynika z badania, osoby posiadające mutacje predysponujące je do stosunkowo wysokiego wskaźnika reprodukcji mają mniejsze szanse na dożycie 76. roku życia niż osoby posiadające mutacje predysponujące je do stosunkowo niskiego współczynnika reprodukcji.

Autorzy ostrzegają jednak, że geny i środowisko wpływają na reprodukcję i długość życia. Zdaniem autorów w porównaniu z czynnikami środowiskowymi – w tym wpływem antykoncepcji i aborcji na reprodukcję oraz postępem medycyny na średnią długość życia – czynniki genetyczne omówione w badaniu odgrywają stosunkowo niewielką rolę.

„Wyniki te mocno potwierdzają hipotezę Williamsa, że ​​starzenie się powstaje jako produkt uboczny doboru naturalnego w celu wcześniejszej reprodukcji i nie tylko” – powiedział Chang, profesor Uniwersytetu Marshalla W. Nirenberga na Wydziale Ekologii i Biologii Ewolucyjnej na UCLA. ponieważ o naszej sprawności w dużej mierze decyduje koniec reprodukcji”.

Sprawność fizyczna to pojęcie stosowane przez biologów do opisania stopnia, w jakim cechy organizmu zwiększają liczbę jego potomstwa.

„Co ciekawe, odkryliśmy, że jeśli uwzględni się genetycznie oczekiwaną ilość i czas reprodukcji, posiadanie dwójki dzieci oznacza najdłuższą długość życia” – powiedział Zhang. „Posiadanie większej lub mniejszej liczby dzieci skraca średnią długość życia”. Wynik ten potwierdza wyniki kilku wcześniejszych badań.

Zhang jest współautorem Postęp nauki Artykuł nadesłali Erping Long z Chińskiej Akademii Nauk Medycznych i Peking Union Medical College. Long był studentem wizytującym na UM, kiedy rozpoczęły się zajęcia.

W genetyce koncepcja plejotropii zakłada, że ​​pojedyncza mutacja może wpływać na wiele cech. Pomysł, że ta sama mutacja może być zarówno korzystna, jak i szkodliwa, w zależności od sytuacji, jest znany jako plejotropia antagonistyczna i został zaproponowany przez Williamsa w celu potwierdzenia pochodzenia starzenia się w artykule zatytułowanym „Pleiotropia, dobór naturalny i ewolucja starzenia się”. .” „

Dla biologa starzenie się odnosi się w szczególności do stopniowego pogarszania się funkcji organizmu, objawiającego się zmniejszoną wydajnością rozrodczą i wzrostem śmiertelności wraz z wiekiem.

Baza danych brytyjskiego Biobanku umożliwiła Zhangowi i Longowi ocenę związku genetycznego między reprodukcją a długością życia na poziomie genomu.

Naukowcy sprawdzili w bazie danych częstość występowania 583 wariantów genów związanych z reprodukcją i odkryli, że w ostatnich dziesięcioleciach kilka wariantów związanych z wyższą reprodukcją stało się bardziej powszechnych, pomimo ich jednoczesnego powiązania z krótszą długością życia. Zakłada się, że zwiększona częstotliwość wariantów jest wynikiem doboru naturalnego mającego na celu większą powtarzalność.

„Hipoteza antagonistycznej plejotropii przewiduje, że większość mutacji, które zwiększają reprodukcję, ale skracają długość życia, ma więcej zalet w zakresie sprawności niż wad, dlatego są one selektywnie faworyzowane” – powiedział Zhang.

Jednakże oczekiwana długość życia człowieka, wskaźnik urodzeń i zachowania reprodukcyjne zmieniły się radykalnie w ciągu ostatnich kilku dekad. W szczególności, jak wynika z nowego badania, ponad połowa ludzkości żyje w obszarach świata, w których spadł wskaźnik urodzeń, a także wzrosła liczba przypadków stosowania antykoncepcji, aborcji i zaburzeń rozrodczości.

Z drugiej strony średnia długość życia ludzkiego w chwili urodzenia na całym świecie stale rośnie z 46,5 lat w 1950 r. do 72,8 lat w 2019 r.

„Trendy te wynikają przede wszystkim z dużych zmian środowiskowych, w tym zmian w stylu życia i technologii, i są niezgodne ze zmianami spowodowanymi naturalną selekcją wariantów genetycznych zidentyfikowanych w tym badaniu” – powiedział Zhang.

„Ta rozbieżność sugeruje, że w porównaniu z czynnikami środowiskowymi czynniki genetyczne odgrywają niewielką rolę w badanych tutaj zmianach fenotypowych człowieka”.

Finansowanie: Finansowanie badania zapewniły amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia, Chińska Narodowa Fundacja Nauk Przyrodniczych oraz Fundusz Innowacji Chińskiej Akademii Nauk Medycznych.

Wiadomości z badań nad genetyką, starzeniem się i reprodukcją

autor: Jamesa Ericksona
źródło: Uniwersytet Michigan
Komunikacja: James Erickson – Uniwersytet Michigan
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News

Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Dowody na rolę selekcji alleli korzystnych reprodukcyjnie w starzeniu się człowieka„Przez Jianzhi Zhanga i in. Postęp nauki

podsumowanie

Dowody na rolę selekcji alleli korzystnych reprodukcyjnie w starzeniu się człowieka

Hipoteza antagonistycznej plejotropii zakłada, że ​​dobór naturalny pod kątem mutacji plejotropowych, które powodują jedną lub więcej wczesnej reprodukcji, ale upośledzają życie poreprodukcyjne, powoduje starzenie się. Hipotezę dotyczącą ewolucyjnego pochodzenia starzenia potwierdzają studia przypadków, brakuje jednak jednoznacznych dowodów genomicznych.

Tutaj testujemy tę hipotezę genetycznie, używając genotypów, fenotypów reprodukcyjnych i danych dotyczących śmiertelności 276 406 uczestników brytyjskiego Biobanku. Obserwujemy silny i negatywny związek genetyczny między cechami rozrodczymi a długością życia.

Osoby z wysokimi wynikami w zakresie wielu genów reprodukcyjnych (PGS_R(Ich wskaźnik przeżycia jest niższy do 76. roku życia)SV₇₆), I PGS_R Wzrosła w porównaniu z kohortami urodzeniowymi od 1940 do 1969. Podobne tendencje zaobserwowano badając poszczególne warianty genetyczne. Antagonistyczne warianty plejotropowe są często powiązane z efektami cis-regulacyjnymi w wielu tkankach lub w wielu genach docelowych.

Te i inne odkrycia potwierdzają hipotezę o SNP przeciwdziałających starzeniu się u ludzi i wskazują na potencjalne mechanizmy molekularne SNP przeciwdziałające starzeniu się przez całe życie.