超级英雄最容易患什么病?
为了回答这个问题,让我们先来分析超级英雄的生活环境与生理特点。
大多数的超级英雄,不是有很高的代谢率(例如能发出能量场、能飞行或行动非常迅速),就是能承受很强的辐射(吸收了某种能量场、身上带着核发动机)。
这说明这些超级英雄因为某种原因而有很强大的线粒体和DNA修复能力。可能是某种遗传突变,也有可能因为他们还是胚胎时就被疯狂科学家植入了鸟类/蝙蝠线粒体[1]和水熊虫基因[2] [3]。当然,其实鸟类/蝙蝠线粒体与水熊虫基因还是不足以维持超级英雄的代谢率和抗辐射能力,所以超级英雄应该携带的是比这些更强大的基因。
在自然界中高代谢并有较强基因修复功能的物种大多都是飞行的物种,可能因为飞行需要消耗较高的能量同时进食却较少,导致细胞必须能更高效利用能量,并临时“关闭”防止基因突变的机制。如果这些动物携带的线粒体不够强,在休息时没有基因修复机制来弥补,这个动物就会死亡而无法留下后代,因此这些动物中后代存活到现在的都有强大的线粒体和基因修复功能。
鸟类和蝙蝠的寿命通常远远高于基于体重、代谢率等各项指标通过公式算出来的预期寿命,很多体型很小的鸟类和蝙蝠能够活接近60年,这说明强大的线粒体和基因修复功能,同时会带来长寿。其实我们人类也是这样,相对于其它类人猿更长寿,只不过导致高代谢的是大脑而不是翅膀。
但是这会带来另一个问题,高代谢、基因复制中更高的容错率和较长的生存时间,都会提高蛋白质发生错误折叠的概率,从而提高蛋白质发生聚集的概率。
在这些高代谢的飞行动物中,有机制阻止蛋白质的聚集吗?
答案竟然是否定的。这些动物的细胞中,HSP70被调高以修复一部分蛋白质错误折叠,但是清除不可修复的错误折叠蛋白防止蛋白聚集的根本机制——蛋白酶体的活性,却被调低了[4]。
虽然缺乏更多的研究揭示蝙蝠等动物神经退行性疾病的患病情况,但这显然不完全是一个好消息。通过HSP70稳定蛋白可以在早期防止蛋白质聚集,但错误折叠的蛋白质积累到一定程度,蛋白酶体活性的降低就会变成问题。
我们人类的情况可能也是类似的,并且由于人体中高代谢的是大脑,这进一步加重了人类相对于其它动物患神经退行性疾病的可能性。
可以推断,即使拥有更强线粒体和基因修复能力的超级英雄,最终也会栽在这件事上。他们也会在高龄患上痴呆症。
研究神经退行性疾病的治疗是一项重要的工作,不论从哪种意义来说都是这样,不论是面对无数患者家庭的痛苦,还是甚至包括让超级英雄保证健康从而继续拯救世界。
而以上关于蝙蝠的研究也提供了一个启发:高HSP70表达通常是与蛋白酶体活性增高相关的,而此处反而发生了蛋白酶体活性降低[4],如果我们能研究清楚其中的机制,或许也可以从中开发出一种新药,造福世界。
英文版:
What disease is the most common in superheroes?
参考文献
[1] http://nautil.us/issue/36/aging/ingenious-nick-lane
[3] Horikawa D D, Cumbers J, Sakakibara I, et al. Analysis of DNA repair and protection in the Tardigrade Ramazzottius varieornatus and Hypsibius dujardini after exposure to UVC radiation[J]. PLoS One, 2013, 8(6): e64793.
[4] Salmon A B, Leonard S, Masamsetti V, et al. The long lifespan of two bat species is correlated with resistance to protein oxidation and enhanced protein homeostasis[J]. The FASEB Journal, 2009, 23(7): 2317-2326.