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第 15 章 表觀遺傳時鐘

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表觀遺傳時鐘

我們過去相信,一旦細胞成熟並且其DNA被適當甲基化以鎖定其專門功能,事情就此定案。如今我們知道,我們的「表觀基因組」,即細胞中甲基化標記的模式,是一個動態系統,會對外界刺激作出反應。表觀遺傳學讓生物體能更快適應不斷變化的環境條件。

基因密碼的大規模變化可能需要漫長的時間,但現有基因可以在數小時內被開啟或關閉。當綠色蚱蜢在火災後變黑以更好地偽裝於焦黑的地面上,或當我們的身體根據出生於熱帶或較寒冷地區決定皮膚中活躍汗腺的數量時,表觀遺傳學正在發揮作用。表觀遺傳學是好事,這意味著DNA不會將我們的命運鐫刻成石。完全不論家族史,我們選擇採取的生活方式都能開啟或關閉某些基因,影響不僅是我們自己,甚至可能影響我們的子孫後代。

在「營養與生活方式干預調節基因表達」(GEMINAL)研究中,Dean Ornish博士及其同事在參與者進行為期三個月的密集生活方式改變(包括全食物植物性飲食)前後採集組織活檢。科學家發現500個不同基因的基因表達出現有益變化。促進了防病基因的表達,並抑制了例如促進乳腺癌和前列腺癌的癌基因。無論我們從父母繼承了什麼基因,我們都能透過飲食和生活方式影響這些基因如何影響我們的健康。這就是表觀遺傳學的力量。同樣的DNA,卻有不同的結果。

飲食對壽命表觀遺傳效應最令人印象深刻的例子來自不起眼的蜜蜂。蜂后和工蜂基因完全相同,但蜂后可活三年,每天可產卵多達2000枚,而工蜂僅活三週且功能上不育。若基因無異,這怎麼可能?原因在於飲食不同。當蜂群的蜂后死亡時,護理蜂會挑選一隻幼蟲並餵食一種稱為蜂王漿的分泌物。(工蜂通常只吃一種名為蜂麵包的蜂蜜和花粉混合物。)當被選中的幼蟲吃下蜂王漿時,抑制蜂后基因的酶被關閉,新的蜂后便誕生。蜂后與工蜂擁有完全相同的基因,但僅因飲食不同,表達了不同基因,導致其生命和壽命發生巨大變化。壽命增加了50倍,這都要歸功於表觀遺傳學。

皇室生活?

如果蜂王漿能將一隻普通幼蟲變成壽命超過50倍的蜂后,我們是否也應該考慮食用蜂王漿?在see.nf/royaljelly我詳細探討了現有證據。劇透警告:雖然蜂王漿對蜜蜂是極佳的,但人類在罕見情況下服用含蜂王漿的膳食補充劑後會出現腸道出血性炎症。因此,如果你在花生醬三文治上塗抹蜂王漿,可能會適得其反。

表觀遺傳時鐘

我們的染色體上有某些DNA位點,隨著生命歷程會像時鐘般可預測地被甲基化或去甲基化,從而構成「人類老化的分子水晶球」。在一項卓越的數據分析中,從DNA中數百萬個甲基化位點中,有一小部分隨時間變化極為可靠,僅需策略性測量幾百甚至幾十個位點的甲基化模式,就能在包含三十億個基因字母的人類基因組中預測一個人的年齡,誤差僅數年。

近年來,這些「表觀遺傳時鐘」已被證明是可靠的年齡測量工具,並取代端粒長度(見端粒章節)成為最佳年齡指標。為何要發明昂貴且不必要複雜的測試來估計年齡,當你可以直接問人?當然,法醫學應用如從血液或組織樣本判斷未識別受害者年齡只是冰山一角。關鍵是表觀遺傳時鐘不僅測量我們的實際年齡,還能反映我們的真實生物年齡。換言之,我們的表觀遺傳年齡比日曆年齡更準確地預測剩餘壽命。詳情請見see.nf/clock

這就像科幻小說。將一滴血放入未來機器,測量DNA鏈上的化學標記位置,機器便會吐出你的真實年齡,反映你整個生活方式的故事。除了預測剩餘壽命,表觀遺傳時鐘還似乎能指示健康期的標記,如認知衰退、虛弱、關節炎,以及阿茲海默症和帕金森氏症等疾病的進展。可想而知,保險業已經開始利用這項技術,不久你的表觀遺傳年齡可能會影響保費。但這並非算命師鐫刻的詛咒。你可以改變老化速度,並可能很快用表觀遺傳時鐘測量進展——這可能是測試抗老化干預的極速且廉價方法。

生物學上老化快或慢

百歲老人的研究顯示,有些人老化極慢,一位105歲老人其DNA甲基化年齡僅相當於60歲。難怪他能活這麼久!我們能做什麼來放慢表觀遺傳時鐘,延緩老化?表觀遺傳時鐘分析顯示,女性老化速度比男性慢,這合情合理,因為女性普遍壽命較長——這一模式如此穩固,以致有研究人口學者開玩笑說:「做男人是一種遺傳疾病。」為了追趕,男性必須在飲食和生活方式上做出更健康的改變。

香煙煙霧與生物學老化加速有關,即使暴露量很少也有明顯影響。相反,運動的頻率和強度都與老化過程放緩相關。冥想呢?兩個月的每日練習對老化速度沒有顯著影響,長期冥想者的老化速度與不冥想的對照組相同。不過,平均累積6000小時冥想的修行者可能會減緩表觀遺傳老化的加速。

直到最近,熱量限制尚未在人類中測試,但我們已知它能減緩老鼠和猴子的表觀遺傳老化。中年恆河猴在15至20年內減少30%食物攝取,表觀遺傳老化似乎減少了7年。更戲劇性的是,熱量減少40%的老鼠在約三年內只增加約一歲的生物年齡。2018年,CALERIE研究的老化分析發表。這是首個針對人類熱量限制的大型隨機研究,使用非表觀遺傳估計測定生物學老化。對照組的老化速度約為一年一年地增加,而飲食限制組在同一期間的老化速度僅約一個月。且熱量限制僅12%,相當於每天少吃一個甜甜圈。