雙殼類動(dòng)物。圖片來源：pixabay

這只出生于明朝的蛤蜊壽命長達(dá) 507 年，被認(rèn)為是可以確定具體年齡的，世界上最長壽的個(gè)體動(dòng)物。它最終為科學(xué) " 獻(xiàn)身 "，而這或許可以讓人類一窺長壽的秘密。

撰文｜Steven N. Austad

翻譯｜孟凡瓊

審校｜王昱

有一天，我突然接到一通來自威爾士的電話。我記得對(duì)方說：" 您好，奧斯塔德（Austad）博士。我們是兩名海洋生物學(xué)家，現(xiàn)在正在研究一種壽命很長的蛤蜊，您愿意和我們合作，一起探究它們是如何做到的嗎？"

作為一名研究衰老的生物學(xué)家，我最出名的一句話大概是曾經(jīng)打賭時(shí)說的：第一個(gè)能活到 150 歲的人已經(jīng)出生了。我因此接到過不少惡作劇電話和郵件，有些來自想要長生不老的人，還有的說自己已經(jīng)知道永生的方法了，只希望我?guī)退麖V而告之。所以出于禮貌，我記得我在電話里回答說：" 或許可以，但你說的這種蛤蜊，壽命是有多長呢？"" 幾個(gè)世紀(jì)。" 對(duì)方回答道。我把電話拿遠(yuǎn)了一點(diǎn)，這是一通來自大西洋彼岸的電話，或許我聽錯(cuò)了。" 抱歉，你剛剛是說幾個(gè)世紀(jì)嗎？"" 是的，你沒聽錯(cuò)，幾個(gè)世紀(jì)。"

幾個(gè)月后，這兩位來自英國班戈大學(xué)（Bangor University）的科學(xué)家坐在了我的辦公室里，跟我描述著長壽的雙殼類（bivalve）動(dòng)物。這種動(dòng)物有一對(duì)相連的殼，蛤蜊、牡蠣、扇貝和硨磲都屬于此類。我了解到，研究人員可以利用 " 硬化年代學(xué) "（Sclerochronology）測(cè)算任意一只蛤蜊的年齡，能具體到它出生的年份。顧名思義，" 硬化年代學(xué) " 就是利用生物的堅(jiān)硬部分追溯其年代。這個(gè)詞仿造了 " 樹輪年代學(xué) "（Dendrochronology），后者是通過分析樹木年輪測(cè)定年代的方法。由于水溫或食物資源的季節(jié)性變化，雙殼類動(dòng)物的殼上每年會(huì)形成粗細(xì)不一的生長線。如果兩只蛤蜊生活的年代有重疊，科學(xué)家可以對(duì)準(zhǔn)它們殼上的這部分生長線，來追溯它們出生和死亡的時(shí)間。通過與更久遠(yuǎn)的殼進(jìn)行比較，科學(xué)家已經(jīng)追溯到了在公元 649 年出生的蛤蜊的殼。

雙殼類動(dòng)物的殼上每年會(huì)形成粗細(xì)不一的生長線。圖片來源：pixabay

硬化年代學(xué)幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了已知壽命最長的蛤蜊—— " 明 "（Ming）。" 明 " 是一只北極蛤（Arctica islandica），這一物種生活在北大西洋兩側(cè)的大陸架上。它們似乎更喜歡較冷的水，很少居住在海水溫度超過 16°C 左右的地方。這只壽命極長的蛤蜊在被發(fā)現(xiàn)后，被新聞媒體稱為軟體動(dòng)物 " 明 "，因?yàn)樗錾?1499 年，那時(shí)是中國明朝。在 " 明 " 出生時(shí)，達(dá) · 芬奇剛完成他的名作《最后的晚餐》；哥倫布正在駛向所謂的 " 新世界 " 的第三次途中；哥白尼還沒發(fā)表顛覆性的日心說；而莎士比亞要 65 年后才會(huì)出生。

" 明 " 的貝殼。圖片來源：BangorUniversity

" 明 " 在剛開始與其他蛤蜊類似，漫無目的地在不同的水層間穿梭，最終定居在冰島北岸 80 米下的水中。它經(jīng)歷了小冰期的結(jié)束，見證了冰島在幾個(gè)世紀(jì)間從人煙稀少的鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜缟峡萍甲钕冗M(jìn)的國家之一，也目睹了科學(xué)的崛起，直到科學(xué)家在 2006 年為提取歷史信息殺死了它——硬化年代學(xué)需要研究雙殼類動(dòng)物的殼橫截面，而這只能在殼里的部分被移除后才能進(jìn)行，" 明 " 的剩余部分最終被埋葬于海底。" 明 " 在為科學(xué)犧牲時(shí)，已經(jīng)活了 507 年。

作為群體，雙殼類也許是最長壽的一種動(dòng)物，其中的許多物種都有活到一百年以上的記錄，包括淡水珍珠貽貝（190 年）、太平洋潛泥蛤（168 年），它也被稱為象拔蚌，有著極長的水管，和近些年發(fā)現(xiàn)的巨型深海牡蠣，這種牡蠣的殼上并沒有生長線，但利用放射性碳的測(cè)算方法，科學(xué)家認(rèn)為其年齡達(dá)到了 500 年以上。這些物種長壽的原因一直是個(gè)謎，對(duì)我來說更是如此。這一現(xiàn)象有很多解釋，而每種可能都為長壽的基礎(chǔ)提供了令人著迷的線索。解開這個(gè)問題可以幫助我們揭示許多動(dòng)物避開衰老的方式，從雙殼類動(dòng)物到管蟲，再到鯊魚等。而它們的秘密或許能夠指導(dǎo)我們，尋找用科學(xué)延長人類生命的可能。

在大西洋東北部的北海發(fā)現(xiàn)的一只北極蛤，正準(zhǔn)備對(duì)其生長線進(jìn)行研究。圖片來源：Hannes Grobe/AWI

雙殼類動(dòng)物的長壽有可能得益于它們的自然特征、生活環(huán)境、行為模式，或者更有可能是這三者共同的結(jié)果。與許多其他長壽的動(dòng)物類似，雙殼類也是變溫動(dòng)物，它們需要從外部環(huán)境中吸收熱量。變溫動(dòng)物，尤其是生活在較冷的環(huán)境中的變溫物種，可能回避了衰老的兩個(gè)關(guān)鍵步驟。一些生物學(xué)家認(rèn)為由于它們無法自己產(chǎn)生熱量，因此產(chǎn)生了更少的氧自由基，這些有害的分子是線粒體活動(dòng)的副產(chǎn)品，一直被認(rèn)為是衰老的原因之一。另外，雙殼類動(dòng)物的蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊率或許也更低。（蛋白質(zhì)需要復(fù)雜的折疊才能正常工作，而這種精確的折疊會(huì)隨著時(shí)間喪失，這也可能會(huì)導(dǎo)致衰老。）

此外，雙殼類新陳代謝率更低，這很有可能會(huì)讓它們活得更久，而且大多數(shù)雙殼類動(dòng)物在成年后會(huì)潛伏下來，很少活動(dòng)。北極蛤的新陳代謝率即使在雙殼類中也屬于比較低的，是已知生長最慢的物種之一。在低氧水平下，它的存活能力也比其他雙殼類動(dòng)物更強(qiáng)：北極蛤可以降低自己的新陳代謝水平，或許能低至平時(shí)的 1%，時(shí)間長達(dá)一周。得益于此，北極蛤可以在無氧狀態(tài)下生存兩個(gè)月之久。

在寒冷的環(huán)境中生活可以降低氧自由基的產(chǎn)生，減少蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，這或許也對(duì)某些蛤蜊的長壽起到了關(guān)鍵作用。" 明 " 生活的水溫大約就只有 6-7 ℃。在更溫暖的水中，北極蛤的壽命似乎會(huì)減少。例如，它們?cè)跍囟雀叩牟_的海中似乎活不到 50 歲，但還不能確定這是水溫造成的。有很多其他因素，如注入波羅的海的河流導(dǎo)致海中鹽度較低且多變，同時(shí)也帶來了污染；波羅的海也較淺，平均深度只有 55 米，這可能會(huì)導(dǎo)致海水環(huán)境不穩(wěn)定。在更深的地方，如冷泉（cold ceep）的周圍或大西洋的海底可能有未發(fā)現(xiàn)的比 " 明 " 更長壽的蛤蜊，我們還不能確定。

雙殼類動(dòng)物長壽的另一個(gè)可能原因是它們通常有非常安定的生活。一旦你深入海洋的表層以下，那里就是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的居住環(huán)境了。下潛越深，意外的環(huán)境變化就越少。此外，隨著雙殼類動(dòng)物的年齡增長，它們的殼會(huì)變大變厚，能夠破殼的捕食者也逐漸減少。很多雙殼類物種也會(huì)將身體的一部分或全部沒入海底的污泥中，這使它們愈發(fā)安全。

如果這些因素能夠解釋一些雙殼類物種不同尋常的壽命，那么我們可以推測(cè)，那些擁有相反特征的物種壽命會(huì)更短，甚至是雙殼類物種本身也不例外。例如，如果有種雙殼類動(dòng)物生活在溫暖、比較淺、不穩(wěn)定的表層海水中，同時(shí)還將自己暴露在危險(xiǎn)下，比如通過積極游動(dòng)（這同時(shí)也需要更高的新陳代謝率），那么你可以預(yù)測(cè)它或許活不長。答案是肯定的，這樣的蛤蜊也確實(shí)存在：海灣扇貝（bay scallop）就生活在溫暖的淺水中，而它們的壽命實(shí)際上也只有一到兩年。

海灣扇貝的貝殼。圖片來源：Hectonichus

不論長壽與否，雙殼類動(dòng)物的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以被帶到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行研究。我和同事已經(jīng)著手于此有一段時(shí)間了。雖然還沒能發(fā)現(xiàn)它們長達(dá) 500 年的生命秘密，但我們探究了兩個(gè)現(xiàn)存的理論。

第一，如果抵抗氧自由基的傷害的能力與長壽有關(guān)，就像許多科學(xué)家相信的那樣，那么 " 明 " 確實(shí)應(yīng)該得到了很好的保護(hù)。我們知道這一點(diǎn)，是因?yàn)樵谝粋€(gè)夏天，我和學(xué)生們?cè)诿绹R薩諸塞州的海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MBL）研究了雙殼類物種在氧自由基壓力下的存活能力。那里附近的漁船賣給了我們一些北極蛤，我們也買了分別能活到 100 年和 20 年的蛤蜊，和只有一兩年壽命的海灣扇貝。之后，我們往這些蛤蜊的水缸中加入了能產(chǎn)生氧自由基的化學(xué)物質(zhì)并做了記錄。結(jié)果很驚人：壽命較短的海灣扇貝在兩天內(nèi)就都死亡了；有 20 年壽命的蛤蜊活到了第五天；100 年壽命的蛤蜊在 11 天后還有一半的存活率；而北極蛤看起來并沒有受到影響，甚至在兩周后的狀態(tài)依然很好。我們嘗試了其他幾種通過不同方式破壞細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)，都得到了相似的結(jié)果。這些發(fā)現(xiàn)佐證了在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物中的發(fā)現(xiàn)：壽命更長的動(dòng)物對(duì)氧自由基等有害的生命副產(chǎn)物有更好的耐受性。理解這種耐受性的原理或許可以教會(huì)我們?nèi)绾谓】档鼗畹酶谩?/p>

第二有些出乎意料。雖然蛤蜊沒有能被稱為大腦的結(jié)構(gòu)，但北極蛤或許對(duì)阿爾茨海默病的治療有著關(guān)鍵的意義。我們想要探究北極蛤是否能更好地防止蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)錯(cuò)誤折疊時(shí)，它們不僅無法發(fā)揮正常的細(xì)胞功能，還會(huì)變粘而聚在一起。阿爾茨海默病的特征——大腦中常見的斑塊和纏結(jié)現(xiàn)象，就是一塊塊粘在一起的錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)。我們使用了幾種常見的方法，使蛤蜊的液體細(xì)胞提取物中的蛋白質(zhì)發(fā)生錯(cuò)誤折疊，并在不同壽命（7 年、30 年、100 年和北極蛤）的蛤蜊中進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在我們使用的所有方法中，北極蛤的蛋白質(zhì)都對(duì)錯(cuò)誤折疊有極強(qiáng)的抵抗能力，優(yōu)于所有其他蛤蜊的蛋白質(zhì)保護(hù)機(jī)制。實(shí)際上，這比我們從類似的人類組織提取物中嘗試的任何蛋白質(zhì)都更好，這也包括導(dǎo)致阿爾茨海默病斑塊的蛋白質(zhì)—— β- 淀粉樣蛋白（A-beta）。

這些發(fā)現(xiàn)使我們都感到非常激動(dòng)。如果可以分離出北極蛤蛋白維護(hù)機(jī)制中負(fù)責(zé)抵御錯(cuò)誤折疊的分子，那么針對(duì)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊引發(fā)的疾病，如阿爾茨海默病和帕金森病等，或許我們就可以開發(fā)出新的治療方法。在過去的七年中，我們一直在尋找北極蛤防止蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊的秘密。雖然還未能找到具體的答案，但我們已經(jīng)排除了一些可能的原因。我們會(huì)繼續(xù)研究，畢竟在科學(xué)中很少存在便捷的途徑。