Jak długo żyje człowiek – i dlaczego jedni dożywają sędziwego wieku, a inni umierają znacznie wcześniej? Przez dekady nauka skłaniała się ku odpowiedzi, że o długości życia decydują głównie czynniki środowiskowe i styl życia, a rola genów jest ograniczona. Najnowsze badania opublikowane w Science podważają ten paradygmat. Wyniki sugerują, że genetyka odpowiada nawet za 50% zmienności długości życia człowieka, czyli dwukrotnie więcej, niż wcześniej zakładano.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jakie znaczenie ma genetyka dla długości życia człowieka i dlaczego jej rola była dotąd systematycznie niedoszacowana,
- Czym jest śmiertelność zewnętrzna i w jaki sposób maskowała rzeczywiste korelacje długości życia w badaniach populacyjnych,
- Jak naukowcy wykorzystali dane bliźniąt i modele matematyczne, aby oddzielić starzenie biologiczne od czynników losowych,
- Jakie konsekwencje mają te ustalenia dla badań nad starzeniem się, długowiecznością i przyszłych strategii zdrowia publicznego.
Długowieczność pod lupą genetyki
Dotychczasowe szacunki dziedziczności długości życia oscylowały wokół 20–25%, a niektóre analizy populacyjne wskazywały nawet na wartości poniżej 10%. Nowe badanie zespołu z Weizmann Institute of Science pokazuje, że takie wyniki mogły być istotnie zaniżone.
Pracami kierował Ben Shenhar z laboratorium prof. Uri Alon, specjalizującego się w biologii systemowej i modelowaniu procesów złożonych. Naukowcy postawili pytanie: czy to możliwe, że genetyczne podobieństwo długości życia było „maskowane” przez czynniki niezwiązane ze starzeniem biologicznym?
Śmiertelność zewnętrzna jako czynnik zakłócający
Kluczowym pojęciem w badaniu jest śmiertelność zewnętrzna – zgony spowodowane wypadkami, infekcjami, urazami czy zagrożeniami środowiskowymi. Zjawiska te szczególnie silnie wpływały na dane historyczne, zwłaszcza w pierwszej połowie XX wieku.
Analiza krzywych umieralności pokazuje, że po 15. roku życia występuje plateau śmiertelności związane właśnie z czynnikami zewnętrznymi, a dopiero później pojawia się wykładniczy wzrost ryzyka zgonu opisany prawem Gompertza, charakterystyczny dla biologicznego starzenia się. Wysoki poziom wczesnej śmiertelności rozmywał korelacje długości życia między bliźniętami, prowadząc do zaniżonych szacunków dziedziczności.
Bliźnięta i matematyczne „odfiltrowanie” śmierci losowej
Zespół badawczy przeanalizował trzy duże bazy danych bliźniąt ze Szwecji i Danii, w tym – po raz pierwszy w tym kontekście – dane bliźniąt wychowywanych oddzielnie. To pozwoliło lepiej oddzielić wpływ genów od wspólnego środowiska.
Ponieważ historyczne rejestry nie zawierały informacji o przyczynach zgonu, naukowcy opracowali innowacyjne ramy matematyczne, obejmujące symulacje tzw. wirtualnych bliźniąt. Modele te umożliwiły rozdzielenie:
- zgonów wynikających z wewnętrznego, biologicznie uwarunkowanego starzenia się,
- od zgonów spowodowanych czynnikami losowymi i środowiskowymi.
Po „odfiltrowaniu” śmiertelności zewnętrznej okazało się, że odziedziczalność długości życia sięga około 50%, co jest wartością porównywalną z dziedzicznością innych złożonych cech ludzkich, takich jak wzrost czy masa ciała, oraz zgodną z wynikami badań na modelach zwierzęcych.
Konsekwencje dla biologii starzenia i zdrowia publicznego
Wyniki badania mają istotne znaczenie zarówno dla nauk podstawowych, jak i dla przyszłych strategii zdrowotnych. Jak podkreśla Shenhar:
Przez wiele lat uważano, że długość życia człowieka jest kształtowana niemal wyłącznie przez czynniki niegenetyczne, co prowadziło do znacznego sceptycyzmu co do roli genetyki w starzeniu się i możliwości zidentyfikowania genetycznych determinantów długowieczności.
Zmiana tego spojrzenia otwiera nowe kierunki badań – od poszukiwania wariantów genów sprzyjających długowieczności, po lepsze zrozumienie mechanizmów molekularnych starzenia się. Jak dodaje autor badania:
Z drugiej strony, jeśli dziedziczność jest wysoka, jak wykazaliśmy, stwarza to zachętę do poszukiwania wariantów genów, które wydłużają życie, aby zrozumieć biologię starzenia się i potencjalnie znaleźć sposób na jego leczenie.
Główne wnioski
- Geny odpowiadają za ok. 50% zmienności długości życia człowieka, czyli dwukrotnie więcej, niż wskazywały wcześniejsze szacunki (20–25% lub mniej).
- Śmiertelność zewnętrzna (wypadki, infekcje, czynniki środowiskowe) zaniżała wcześniejsze analizy, maskując wpływ biologicznego starzenia.
- Wykorzystanie danych bliźniąt ze Szwecji i Danii, w tym bliźniąt wychowywanych oddzielnie, pozwoliło precyzyjniej oddzielić wpływ genów od środowiska.
- Wysoka dziedziczność długości życia otwiera nowe perspektywy badań nad genami długowieczności i biologicznymi mechanizmami starzenia się.
Źródło:
- Weizmann Institute of Science
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz1187
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.aee3844
