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两篇Science:冬眠动物的“超能力”或许也隐藏在人类的DNA中

  1. 基因组
  2. 冬眠
  3. FTO基因
  4. 保守顺式调控元件

来源:生物谷原创 2025-08-05 11:33

来自犹他大学等机构的科学家们通过分析冬眠动物的基因表达和染色质动态变化,识别出了与冬眠相关的保守顺式调控元件(CREs)和代谢程序。

在自然界的神奇舞台上,冬眠动物无疑是一群令人惊叹的 “超级英雄”。数月间,它们能在不吃不喝的状态下,肌肉不萎缩,体温可降至接近冰点,代谢和大脑活动近乎停滞。而当春天来临,从冬眠中苏醒的它们,瞬间恢复活力,仿佛那些漫长的沉睡时光从未存在。更令人称奇的是,有研究发现冬眠动物似乎能逆转类似 2 型糖尿病、阿尔茨海默病和中风等危险的健康变化。这种超凡能力,不禁让科学家们脑洞大开:人类是否也能拥有这般 “超能力” 呢?​

近年来,随着对冬眠机制研究的步步深入,科学家们惊喜地发现,冬眠动物的这些神奇能力,或许与人类基因有着千丝万缕的联系。最新研究更是精准定位到冬眠动物基因中的特定区域,这些区域在调控代谢和冬眠进程中,扮演着举足轻重的角色。更让人兴奋的是,在人类庞大的基因组中,竟也存在与之类似的区域。这一发现,宛如一道曙光,照亮了科研的新方向 —— 如果能成功解锁这些基因的调控机制,或许就能为治疗神经退行性疾病和糖尿病等,开辟出全新的路径。​

日前,两篇重磅研究成果在《科学》(Science)杂志上发表,为我们探索这一神秘领域提供了关键线索。在第一篇题为 “Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus” 的研究中,来自犹他大学等顶尖科研机构的科学家们,运用前沿技术,深入分析冬眠动物的基因表达和染色质动态变化,他们成功识别出了与冬眠紧密相关的保守顺式调控元件(CREs)和代谢程序。

研究人员以小鼠为模型,详细表征了小鼠下丘脑在进食、禁食和再喂养状态下的基因表达情况。通过将冬眠动物与非冬眠动物的基因组进行细致比对,他们发现了在冬眠动物中具有趋同变化的顺式元件。在禁食后的再喂养阶段,这些元件在调节下丘脑反应时,发挥着关键作用,相关分子过程更是发生了显著的趋同进化变化。​

而在第二篇题为 “Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice” 的研究里,犹他大学的研究团队进一步深挖这些顺式元件的功能。他们发现,冬眠动物的基因组中存在一些特殊的 DNA 区域,这些区域就像一个个精准的 “调控开关”,能通过调节邻近基因的活性,来影响代谢反应以及冬眠相关的各项生理过程。

以与肥胖紧密相关的 FTO 基因座附近区域为例,研究人员在其中发现了多个冬眠动物特有的顺式元件。这些元件与邻近基因形成复杂而精妙的调控联系,从而精准调节机体的代谢反应。为了验证这些区域的功能,研究人员在小鼠身上进行了敲除实验。当特定区域被敲除后,小鼠机体的体重和代谢出现了明显变化,这有力地表明,这些区域在代谢调节中,确实起着不可或缺的重要作用。

此外,这些研究还暗示,冬眠动物的基因组中可能暗藏着一些 “解锁机制”,能让它们灵活自如地调节机体代谢。令人惊喜的是,人类基因组中同样存在类似区域,只是目前这些区域的功能,可能受到了某些限制。但这并不能阻挡科研人员探索的脚步,通过进一步深入研究这些区域,或许就能找到解除限制的方法,赋予人类类似冬眠动物的 “超能力”。​

如今,借助对冬眠动物机体基因组的深入研究,科学家们已经找到了一些关键的调控元件,它们在代谢调节和冬眠进程中,发挥着重要作用。这些发现,不仅为我们理解冬眠机制提供了全新视角,更为开发治疗人类代谢性疾病的新方法,点燃了希望之火。在未来的研究中,研究人员将继续深耕这些基因调控机制。或许在不久的将来,我们真的能解锁人类基因中的 “冬眠模式”,从而改善机体健康、延缓衰老,甚至攻克一些目前难以治愈的顽疾。让我们共同期待这一激动人心的科学突破吧!(生物谷Bioon.com)

参考文献:

ELLIOTT FERRIS,JOSUE D. GONZALEZ MURCIA,ADRIANA CRISTINA RODRIGUEZ, et al. Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp4025.

SUSAN STEINWAND,CORNELIA STACHER HÖRNDLI,ELLIOTT FERRIS, et al. Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice, Science (2025). DOI:10.1126/science.adp4701.

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