揭開格陵蘭鯊數百年壽命的基因秘密

近期，科學家新發現了一些與格陵蘭鯊長壽有關的基因線索。雖然這些研究成果無法讓人類壽命延長至400年，但能提供寶貴的科學藍圖，或許能幫助我們在未來維持更長期的健康。

格陵蘭鯊能潛入兩千多公尺深的海底，並長到一輛汽車那麼大──但體型再龐大仍無法阻止人類的捕撈。數十年來，格陵蘭、加拿大和冰島的因紐特人（Inuit）持續獵捕格陵蘭鯊，並從其肝臟中提取脂肪。 PHOTOGRAPH BY SERGIO RICCARDO

怎麼捕捉龐大的格陵蘭鯊

阿恩・薩姆（Arne Sahm）從2021年起開始探索格陵蘭鯊長壽的秘密。他的研究不僅是為了了解這種鯊魚，還希望比較格陵蘭鯊與其他長壽動物（如裸鼴鼠）在生物學上的異同。

「如果某些共同的演化機制能讓長壽物種活得更久，那麼了解這些機制可是非常有價值。」德國萊布尼茲老化研究所──弗里茨・利普曼研究所（Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute）的生物資訊學家薩姆表示。

為了展開研究，薩姆需要格陵蘭鯊的全基因體資訊──然而在這項研究之前，科學家們從未建立過完整的基因體資料。想拼湊出全基因體資訊，薩姆得先採集新鮮的鯊魚樣本。只是，要捕捉一條能潛入兩千多公尺深、體重高達一噸的巨型鯊魚，談何容易。

「你得在長線上裝上十個魚鉤。」丹麥哥本哈根大學的海洋生物學家約翰・史帝芬森（John Steffensen）說。史帝芬森為了學術，累積了20年的格陵蘭鯊捕捉經驗，並在此次與薩姆合作研究計劃。「這些魚鉤被稱為『鯊魚鉤』，超大的。」鯊魚鉤會掛上臭氣熏天的腐肉，並用結實的繩索和鐵鍊沉入數百多公尺深的海底；收回魚線後，有時能捕獲一條以上的鯊魚。

為了薩姆的研究，史帝芬森與其他漁民在格陵蘭南部峽灣捕捉格陵蘭鯊，並將牠們的腦部樣本寄送給研究團隊；研究人員隨後從樣本中提取DNA，來拼湊並分析格陵蘭鯊的基因體。最終，研究成果於9月以預印本的形式發表在《bioRxiv》資料庫上。

揭開格陵蘭鯊長壽秘密的兩條基因線索

如果將基因體比喻為一本說明書，那麼DNA就是書中的「詞彙」，而基因則像是「段落」。在研究團隊首次成功拼裝出格陵蘭鯊完整的「基因之書」──也就是染色體基因體──之後，他們發現這本「書」的厚度大約是人類的兩倍：包含2萬2634個基因，總計約64.5億個鹼基對。鹼基對是組成DNA雙螺旋結構的「階梯」，就像一頁頁DNA上的「字母」一樣。

擁有完整的基因體後，研究團隊開始尋找格陵蘭鯊長壽的線索，其中「跳躍基因」（jumping genes）──又稱轉座子（transposons），引起了他們的注意。包括人類在內，幾乎所有生物身上都有跳躍基因：跳躍基因能自我複製，並插入基因序列中的其他位置。雖然跳躍基因能促進基因多樣性，但如果它們嵌入的位置干擾了既有的基因序列，反而可能造成問題。薩姆解釋，這就像把一個句子從他處剪貼到另一個句子的中間，會導致語意混亂。

話雖如此，但格陵蘭鯊的跳躍基因似乎帶來了好處。研究顯示，格陵蘭鯊的許多跳躍基因和DNA的修復有關，因此這些跳躍基因非但沒有造成破壞，反而可能額外產生了許多有用的基因，進而延緩了老化過程。畢竟未能修復的DNA壞損，有可能造成癌症等細胞問題。研究人員推測，基因體維持的愈完整，生物的壽命可能就愈長。

其中T53基因引起了研究團隊的重視。這個基因被譽為「基因體守護者」，對癌症預防至關重要。人類、大象和鯨魚等許多動物都擁有TP53，它的主要功能是製造p53蛋白，負責抑制腫瘤並修復DNA。當DNA受損時，這種蛋白能暫停細胞分裂，讓DNA有機會修復，或直接讓細胞凋亡，防止細胞增生失控進而形成腫瘤。

在格陵蘭鯊體內，TP53基因的部分序列與在其他動物身上不同。研究團隊利用AI模型預測，這種突變可能改變p53蛋白的結構及處理DNA的能力，從而延長壽命。不過薩姆強調，目前這只是推測，還需要進一步的細胞實驗來驗證。

這些發現將如何幫人類健康一把？

格陵蘭鯊的研究有助於科學家理解其他動物的長壽機制，甚至可能對人類健康帶來啟發。不過，這並不意味著能讓我們能活上幾百歲。

薩姆指出，鯊魚不僅人類親緣甚遠，生理系統也迥然不同，二者難以直接比擬。雖然格陵蘭鯊的基因體並非「長生不老藥」，但它可以補充其他長壽動物的基因數據，幫助科學家比較這些長壽動物與人類的差異，從而了解老化的過程。舉例來說，科學家可以找出長壽動物有，而短命動物缺乏的基因，有助於預防與老化相關的疾病。

「研究的重點不是讓人活得更久，而是讓人健康的活得更久。」並未參與此次研究的明尼蘇達大學分子生物學家保羅・羅賓斯（Paul Robbins）表示。人類長壽研究的核心目標是延長「健康期」（healthspan），也就是一生中維持良好健康的時間，比如「如何兼顧長壽與防癌」就是其該領域的研究方向之一。羅賓斯說，由於人類與格陵蘭鯊在某些長壽相關基因上有相似之處──例如TP53對二者而言都很重要，因此研究鯊魚的基因體，可能有助於開發新的健康期拓展療法，如藥物或基因治療等等。

細胞生物學家安德莉亞・博德納（Andrea Bodnar）補充，除了格陵蘭鯊，還有許多長壽動物也正研究中，研究成果同樣能推進相關領域進展。例如，科學家可以比對格陵蘭鯊與老鼠等壽命較短的動物，找出牠們之間的基因差異；又或者，也可以比對格陵蘭鯊與其他鯊魚的基因體，或弓頭鯨等長壽海洋生物，來尋找共通點。

「這個新的鯊魚基因體，對我們可是強而有力的研究工具。」博德納表示：「每種長壽動物，都有自己獨特的方式來維持健康老化與抗癌能力。」博德納也是麻省格洛斯特海洋基因體學研究所的科學總監，專攻海洋生物的長壽機制，包括壽命長達200年的加州紅海膽（Mesocentrotus franciscanus）。

目前，仍需要更多研究來確認格陵蘭鯊基因體中某些蛋白質的功能。下一步可能是透過細胞培養，或是將基因移植到其他模式動物中，來觀察基因的表現。

「擁有基因體數據真是太好了，這會是未來研究的重要資源。」博德納說：「一切都才剛剛開始呢。」

延伸閱讀：遠洋鯊魚和魟魚族群在半世紀內減少了近 70% / 這種深海鯊魚是已知最大型的發光脊椎動物