สัตว์รับการกลายพันธุ์ในอัตราที่แตกต่างกัน
illustration of a clock with various animal species depicted on its face, instead of numbers(เครดิตภาพ: ภาพประกอบนาฬิกา: ได้รับความอนุเคราะห์จาก Alex Cagan; กราฟิกพื้นหลัง: ห้องสมุดภาพ TEK / วิทยาศาสตร์ผ่าน Getty Images)
สัตว์มี “นาฬิกากลายพันธุ์” ในเซลล์ของพวกเขาที่กําหนดว่าดีเอ็นเอของพวกเขารับการกลายพันธุ์เร็วแค่ไหน และข้ามสายพันธุ์สัตว์มีแนวโน้มที่จะตายเมื่อพวกเขาได้ตีจํานวนของการกลายพันธุ์การวิจัยใหม่พบ
ปรากฎว่าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุยืนยาวเช่นมนุษย์นาฬิกากลายพันธุ์เหล่านี้เห็บช้ากว่าที่พวกเขาทําในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุสั้นเช่นหนูซึ่งหมายความว่ามนุษย์ถึงจํานวนการกลายพันธุ์ที่เกณฑ์นั้นในวัยต่อมากว่าหนู การค้นพบนี้นักวิจัยกล่าวว่าสามารถช่วยแก้ปัญหาความลึกลับในชีววิทยามายาวนาน
ความลึกลับนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อความขัดแย้งของ Peto อธิบายถึงปรากฏการณ์ที่น่างวยซึ่งท้าทายคําอธิบายตั้งแต่ทศวรรษที่ 1970 ในเวลานั้นนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าเซลล์สัตว์มีการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอของพวกเขาเมื่อเวลาผ่านไปและเมื่อจํานวนการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้นก็เช่นกันความเสี่ยงของเซลล์เหล่านั้นจะเปลี่ยนเป็นมะเร็ง บนกระดาษสิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์ที่มีอายุยืนและใหญ่ที่สุดในโลกควรเผชิญกับความเสี่ยงสูงสุดของโรคมะเร็งเพราะโอกาสในการรับการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปและเมื่อจํานวนเซลล์ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตเพิ่มขึ้น
แต่น่าแปลกที่สัตว์ขนาดใหญ่ที่มีอายุยืนยาวจะพัฒนามะเร็งในอัตราที่ใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีอายุสั้น – นี่คือความขัดแย้งของ Peto ตอนนี้ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 13 เมษายนในวารสาร Nature นักวิทยาศาสตร์เสนอวิธีแก้ปัญหาที่มีศักยภาพบางส่วนสําหรับปริศนานี้: พวกเขาค้นพบว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีอายุสั้นและยาวนานทั้งสองสะสมการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมจํานวนใกล้เคียงกันในช่วงอายุขัย ของพวกเขา แต่สัตว์ที่มีอายุยืนยาวทําเช่นนั้นในอัตราที่ช้ากว่ามาก
”ฉันรู้สึกประหลาดใจจริงๆ” ที่ความแข็งแรงของความสัมพันธ์ระหว่างอายุการใช้งานและอัตราการกลาย
พันธุ์ในสายพันธุ์ที่แตกต่างกันอเล็กซ์คาแกนนักวิทยาศาสตร์พนักงานที่สถาบัน Wellcome Sanger ในอังกฤษและผู้เขียนคนแรกของการศึกษา ผลการศึกษาช่วยอธิบายแง่มุมหนึ่งของความขัดแย้งของ Peto โดยแสดงให้เห็นว่าการมีอายุการใช้งานที่ยาวนานไม่ได้ทําให้สัตว์มีความเสี่ยงสูงต่อการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็ง อย่างไรก็ตามผู้เขียนไม่พบการเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งระหว่างมวลกายของสัตว์และนาฬิกากลายพันธุ์ของพวกเขาดังนั้นผลลัพธ์ของพวกเขาจึงไม่ได้กล่าวถึงคําถามว่าทําไมสัตว์ใหญ่จึงไม่มีอัตราการเป็นมะเร็งสูง
ผลการศึกษาสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าสัตว์อายุอย่างน้อยส่วนหนึ่งเนื่องจากการสะสมของการกลายพันธุ์ในเซลล์ของพวกเขาเมื่อเวลาผ่านไป – แม้ว่าการศึกษาไม่ได้เปิดเผยว่าการกลายพันธุ์มีส่วนช่วยในกระบวนการชราอย่างไร Cagan กล่าวว่า
”จากผลลัพธ์ของเราใช่คุณสามารถบอกได้ว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอยู่ใกล้กับจุดสิ้นสุดของอายุขัยของสายพันธุ์เมื่อมี [ประมาณ] การกลายพันธุ์ 3,200 ครั้งในเซลล์ต้นกําเนิดเยื่อบุผิวลําไส้ใหญ่” ซึ่งเป็นประชากรเฉพาะของเซลล์ที่ทีมวิเคราะห์ “แต่เราไม่คิดว่าเป็นเพราะที่ 3,201, สัตว์จะลดลงตายจากการกลายพันธุ์มากเกินไป,”Cagan กล่าวว่า. แต่ผู้เขียนคิดว่าความสัมพันธ์ระหว่างนาฬิกากลายพันธุ์ของสัตว์และริ้วรอยอาจแตกต่างกันเล็กน้อย
ไมโครกราฟแสงนี้แสดงหน้าตัดของห้องใต้ดินโครงสร้างแบบพับที่ปรากฏในเยื่อบุของลําไส้ (เครดิตภาพ: สตีฟ GSCHMEISSNER / ห้องสมุดภาพวิทยาศาสตร์ผ่าน Getty ภาพ)
ทีมได้วิเคราะห์สารพันธุกรรมจาก 16 ชนิด: มนุษย์, ลิงโคโลบัสดําและขาว, แมว, วัว, สุนัข, พังพอน, ยีราฟ, ปลาโลมาศ, ม้า, สิงโต, หนู, หนู, หนูตัวตุ่นเปลือยกาย, กระต่าย, หนู, ค่างหางแหวนและเสือ ในบรรดาสายพันธุ์เหล่านี้มนุษย์มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุดที่ประมาณ 80 ปี หนูและหนูมีอายุการใช้งานสั้นที่สุดระหว่างประมาณ 3 ถึง 4 ปี
จากแต่ละสายพันธุ์เหล่านี้นักวิจัยรวบรวมดีเอ็นเอจาก “crypts” ซึ่งเป็นรอยพับเล็ก ๆ ที่พบในเยื่อบุของลําไส้เล็กและลําไส้ใหญ่ เซลล์ในแต่ละห้องใต้ดินทั้งหมดลงมาจากเซลล์ต้นกําเนิดเดียว ซึ่งหมายความว่าพวกมันเป็นโคลนของเซลล์ต้นกําเนิดนั้นทั้งหมด การศึกษาที่ผ่านมาชี้ให้เห็นว่าอย่างน้อยในมนุษย์เซลล์ crypt รับการกลายพันธุ์ในอัตราคงที่เมื่อคนอายุ
โดยรวมแล้วนักวิจัยวิเคราะห์ตัวอย่างเนื้อเยื่อ crypt มากกว่า 200 ตัวอย่างจาก 16 สายพันธุ์ แต่ละตัวอย่างมีไม่กี่ร้อยเซลล์ Cagan ตั้งข้อสังเกต ”ความสามารถในการจัดลําดับจีโนมของประชากรเซลล์ขนาดเล็กมาก (เช่นที่พบภายในห้องใต้ดินเดียว) ค่อนข้างใหม่ดังนั้นการศึกษานี้ไม่สามารถทําได้อย่างง่ายดายเมื่อ 20 ปีที่แล้ว” Kamila Naxerova ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่โรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ดและนักวิจัยหลักที่ศูนย์ชีววิทยาระบบโรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์กล่าว ที่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการศึกษา
