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通过密切监测鱼类的一生,研究人员发现,中年时期的一些简单行为,比如运动和睡眠,可以预测它们的寿命。保持活跃且主要在晚上睡觉的鱼往往活得更久,而那些更早停止活动的鱼寿命更短。令人惊讶的是,衰老并不是平稳展开的,而是在不同阶段之间突然跳跃。这项研究表明,追踪人类的日常习惯可以揭示我们如何衰老的早期线索。
当动物进入中年时,它们的日常习惯可以提供它们可能活多久的线索。
这一结论来自斯坦福大学吴仔神经科学研究所奈特脑弹性倡议的一项新研究。研究人员持续监测几十条短命鱼的一生,以更好地了解行为与衰老之间的关系。
尽管这些鱼有着相似的基因,生活在相同的控制条件下,但它们的衰老方式却截然不同。到成年早期,这些差异在游泳和休息方式上已经很明显了。这些模式的强度足以预测一条鱼最终的寿命是更短还是更长。
虽然这项研究的重点是鱼类,但研究结果表明,追踪细微的日常行为,如运动和睡眠,现在通常由可穿戴设备记录,可以提供对人类衰老过程的洞察。
这项研究发表在2026年3月12日的《科学》杂志上,由神经博士后学者Claire Bedbrook和Ravi Nath领导。这项研究是由斯坦福大学遗传学家安妮·布鲁内(Anne Brunet)和生物工程师卡尔·戴瑟罗斯(Karl deisserth)的实验室在奈特倡议(Knight Initiative)的支持下进行的,他们是这项研究的资深作者。
实时跟踪老化
大多数关于衰老的研究都将年轻的动物与年老的动物进行比较。这种方法虽然有用,但可能忽略了衰老是如何随着时间的推移在个体内部展开的,以及个体之间的差异是如何形成的。
贝德布鲁克和纳特希望在整个生命周期中持续跟踪衰老。即使是在几乎相同的条件下饲养的动物,它们的年龄也会不同,寿命也会大不相同。该团队旨在确定自然行为是否可以揭示这些差异何时开始。
为了做到这一点,他们使用了非洲绿松石鳉,一种寿命只有4到8个月的物种。尽管它的寿命很短,但它与人类有着重要的生物学特征,包括复杂的大脑,这使它成为衰老研究的一个有价值的模型。
布鲁内实验室在确立鳉鱼作为模式生物方面发挥了主导作用。这项研究首次在脊椎动物的整个成年生活中,不分昼夜地连续追踪单个脊椎动物。
研究人员设计了一个自动化系统,在这个系统中,每条鱼都生活在自己的鱼缸里,并受到摄像头的持续监控。类似于现实版的《楚门的世界》,这个装置记录了每只动物生命中的每一刻。研究小组总共跟踪了81条鱼,收集了数十亿帧视频。
从这个庞大的数据集中,他们分析了姿势、速度、休息和运动。他们确定了100个不同的“行为音节”,这些音节是短暂的、重复的动作,构成了鱼如何移动和休息的基本要素。
斯坦福大学医学院的米歇尔和蒂莫西·巴拉克特遗传学教授布鲁内说:“行为是一个奇妙的综合读出器,反映了大脑和身体发生的事情。”分子标记是必不可少的,但它们只能捕捉生物学的片段。通过行为,你可以看到整个有机体,持续的,非侵入性的。
有了这些详细的记录,研究人员开始提出新的问题:个体何时开始以不同的方式衰老?哪些早期特征定义了这些路径?单单行为就能预测寿命吗?
长寿的早期行为信号
最引人注目的发现之一是早期衰老的路径是如何开始分化的。在跟踪了每条鱼的整个生命之后,研究小组按寿命对它们进行了分组,然后回顾以确定行为差异首次出现的时间。他们发现,在中年早期(70到100天),后来寿命更长或更短的鱼的行为已经有所不同。
睡眠模式是一个关键因素。最终寿命较短的鱼不仅在晚上睡觉,而且越来越多地在白天睡觉。相比之下,寿命较长的鱼大多在晚上睡觉。
活动水平也起到了一定作用。寿命较长的鱼在鱼缸里游得更猛,速度也更快。他们在白天也更活跃。这种自发运动也与其他物种的长寿有关。
重要的是,这些行为差异是预测性的,而不仅仅是描述性的。利用机器学习模型,研究人员表明,中年鱼的几天行为数据就足以估计其寿命。贝德布鲁克说:“生命早期的行为改变会告诉我们未来的健康状况和寿命。”
衰老发生在不同的阶段
研究还表明,衰老并不是缓慢、稳定地进行的。相反,大多数鱼经历了两到六次快速的行为转变,每次只持续几天。这些转变之后是持续数周的更长的稳定时期。鱼类通常按顺序通过这些阶段,而不是来回切换。
贝德布鲁克说:“我们原以为衰老是一个缓慢而渐进的过程。”相反,动物在很长一段时间内保持稳定,然后很快过渡到一个新的阶段。看到这种分阶段的建筑从连续的行为中出现,是最令人兴奋的发现之一。
这种循序渐进的模式与人类研究的发现相一致,这些研究表明,衰老过程中的分子变化是呈波状发生的,尤其是在中年和晚年。对鳉鱼的研究结果为这一现象提供了一个行为学的视角。
研究人员提出,衰老可能包括长期的相对稳定,被短暂而迅速的变化所打断。他们将其比作叠叠游戏塔,在叠叠游戏中,移除许多砖块几乎没有什么效果,直到一个关键的改变触发了突然的转变。
为了探索这些模式背后的生物学,研究小组在行为可以可靠地预测寿命的阶段检查了八个器官的基因活性。他们没有关注单个基因,而是研究了参与共享过程的基因群之间的协调变化。
最明显的差异出现在肝脏。与蛋白质生产和细胞维护相关的基因在寿命较短的鱼类中更为活跃。这表明,随着年龄的增长,内部生物学变化与行为差异同时发生。
行为为研究衰老提供了一扇窗
“行为被证明是对衰老极其敏感的一种解读,你可以观察两只实足年龄相同的动物,单从它们的行为就可以看出它们的衰老过程非常不同。”
这种敏感性在日常生活的许多方面都很明显,尤其是睡眠。在人类中,睡眠质量和睡眠-觉醒周期往往随着年龄的增长而下降,而这些变化与认知能力下降和神经退行性疾病有关。Nath计划调查改善睡眠是否可以支持更健康的衰老,以及早期干预是否可以改变衰老轨迹。
研究人员还计划探索是否可以通过有针对性的策略来改变衰老路径,包括可能影响衰老速度的饮食改变和基因干预。
对贝德布鲁克来说,这些发现提出了更广泛的问题,即是什么驱动了衰老阶段之间的转变,以及这些转变是否可以推迟或逆转。她还对搬到更自然的环境感兴趣,在那里动物可以进行社交互动,体验更现实的环境。
“我们现在有工具来绘制脊椎动物的连续衰老图,”她说。“随着可穿戴设备和人类长期追踪的兴起,我很高兴看到同样的原则——早期预测、分阶段衰老、不同轨迹——是否也适用于人类。”
另一个关键的研究领域涉及大脑。deisserth的实验室正在开发一种工具,可以长时间连续监测神经活动,从而揭示大脑的变化是如何与身体其他部位的衰老相一致的,或者是如何潜在地影响其速度的。
贝德布鲁克和纳特将继续这项工作,他们将于今年7月在普林斯顿大学建立自己的实验室,以斯坦福大学开发的工具和见解为基础。
最终,这项研究旨在解释为什么衰老差异如此之大,并发现支持更健康、更长寿的新方法。
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