专家认为：人类DNA中隐藏着“冬眠开关”

参考消息网报道 美国《大众机械》月刊网站5月11日刊登题为《你的DNA中藏着一个古老的冬眠开关，科学家们正试图发掘它的力量》的文章，作者是丹尼尔·齐克勒，内容编译如下：

想象一下，如果你每年冬天都能冬眠几个月——蜷缩在床上，心率、体温和大脑活动都非常低。然后你在春天醒来，几乎马上就从这些生理变化中恢复过来，回归正常生活。对于熊、蛇和蝙蝠等动物来说，这是常态。但对于人类来说，这将被视为一个医学奇迹。

然而，根据两项发表在《科学》杂志上的研究，冬眠动物迅速恢复的超能力可能并不像我们想象的那么陌生。事实上，这些动物拥有的基因指令，可能就隐藏在我们自己的脱氧核糖核酸(DNA)中。

为了充分理解为什么会出现这种情况，了解冬眠动物如何从极端生理变化中恢复是很重要的。

美国犹他大学卫生中心神经生物学和人类遗传学教授、这两项新研究的资深作者克里斯托弗·格雷格说：“冬眠动物会经历剧烈的生理变化。它们的体温可能下降到接近周围环境的水平，心率会急剧减慢，新陈代谢会下降到正常水平的百分之几，大脑活动也会大大减少。对人类来说，这些变化会造成严重伤害。而在冬眠动物中，这种变化是暂时的、完全可逆的。”

格雷格解释说，让它们恢复的不是某个特殊的“冬眠器官”，而是一个“高度协调的基因程序”。

他说：“当冬眠动物体温回升并开始重新进食时，它们的大脑，尤其是控制新陈代谢的下丘脑区域会迅速激活成千上万段基因。我们发现，这个再进食和恢复阶段实际上是分子变化最大的时候。”

根据格雷格的说法，这些动物拥有被称为“顺式调控元件”的调控性DNA开关，它们控制着基因在禁食和恢复期间如何开启和关闭。经过数百万年的演化，冬眠动物在这些开关上产生了细微的变化，其中许多变化消除了正常情况下维持全年代谢稳定的限制。

格雷格说：“结果就是产生了非凡的灵活性：它们能够安全地抑制新陈代谢，然后在不造成损伤的情况下重新启动。简而言之，冬眠动物不仅仅是熬过了冬眠，它们的基因程序就是为安全恢复而设计的。”

了解冬眠动物如何从上述生理变化中恢复，最终可能有助于开发帮助逆转2型糖尿病等健康问题的治疗方法。

格雷格说：“2型糖尿病本质上是一种代谢灵活性紊乱。身体很难在禁食和进食状态之间转换。胰岛素信号传导失调，能量储存和利用失衡，组织逐渐积累损伤。”

格雷格解释说，冬眠动物表现出相反的模式。它们会在冬眠前主动产生胰岛素抵抗，抑制新陈代谢，然后在恢复进食时逆转这些变化，且不会造成长期伤害。他说：“这告诉我们，代谢灵活性的生物学机制本来就存在于哺乳动物中。”

为了得出这一结论，格雷格及其同事分析了多个冬眠物种的基因组，并将它们与包括人类在内的非冬眠哺乳动物进行了比较。

他说：“我们重点关注那些保留了约一亿年的DNA区域，这意味着它们在生物学上具有重要性。然后我们提出疑问：在这些保留的调控区域中，哪些在各自独立演化出冬眠能力的不同哺乳动物物种中，以相似的方式发生了变化？”

当他和同事们找到了这些重叠的基因变化时，他们追踪到它们在小鼠大脑中所调控的基因。他解释说，其中许多基因控制着机体对禁食和再进食的代谢反应。重要的是，同样的调控性DNA区域也存在于人类大脑中。

他说：“这意味着人类早已拥有大部分相同的基因回路。冬眠动物并没有发明新的基因，而是对已有的调控开关进行了精细调整。代谢灵活性的框架在进化上是古老的，并且是共有的。区别在于它们如何连接和部署。”

他说，如果科学家能够理解并安全调节这些调控开关，未来或许能够实现以下目标：提高身体在不同代谢状态之间转换的能力；增强恢复期间的胰岛素敏感性；减少长期代谢压力造成的损害；在不极端节食的情况下，模拟禁食所带来的保护性效果。（编译/卢荻）