
記者 吳昱賢/綜合報導
科學家一直想找一個「早知道」的方法,在動物族群還沒崩壞前,就能察覺牠們的健康危機。如今,他們或許找到了這個「鬧鐘」——不是會響的那種,而是一個藏在DNA裡的「表觀遺傳時鐘(epigenetic clock)」。
這個分子時鐘不看牆上的日曆,而是讀出生物體的「生理年齡」。它能顯示一隻北極熊、海豚或狒狒的身體老化速度,比牠的實際年齡更誠實,也更能揭露環境壓力正在如何耗損生命力。
表觀遺傳時鐘的原理,其實是觀察DNA上的化學標記——甲基化(DNA methylation)模式。隨著年齡增長,這些甲基標籤會以可預測的方式增加或減少,像在基因上刻下時間的痕跡。研究人員只要從血液或皮膚樣本分析這些變化,就能推估個體的生理年齡。
這項技術特別適合那些不容易觀察的長壽動物,例如北極熊、鯨魚或靈長類。傳統的估齡方法往往得拔牙或解剖,不僅殘酷,也不準確。現在只需少量樣本,就能得知牠們是否「超齡」,也就是比實際年齡老得快,這往往意味著壓力、疾病或棲地惡化正在侵蝕牠們的健康。
加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)的演化生態學家柯林・蓋羅威(Colin Garroway)與團隊,最近利用這項技術分析了北極熊的DNA,發現一個令人心驚的現象:近年出生的熊,生理年齡普遍超前。換句話說,牠們比上一代更早衰老。
原因不難想像。隨著北極海冰融化期拉長,熊被困在陸地的時間變多,無法捕食海豹,體脂肪減少、能量不足。這些壓力全被「寫」進DNA裡。共同作者、加拿大環境與氣候變遷部的極地熊學者伊凡・理查森(Evan Richardson)直言:「變化太快、太劇烈,連北極熊也撐不住。」
研究團隊希望這種分子訊號能讓保育決策者提早採取行動,不再等到族群數量下滑、繁殖率降低時才發現為時已晚。「這是少數能往前看的指標。」蓋羅威說。
表觀遺傳時鐘最初其實是為人類健康而設。美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)生物老化學家史蒂夫・霍瓦斯(Steve Horvath)在2010年代建立了第一個「人類時鐘」,後來更與全球研究者合作,為超過350種哺乳類建構「通用哺乳動物時鐘」。研究對象從大象到鼴鼠全都包含在內。
德國馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)的人類學家珍妮・唐(Jenny Tung)則在肯亞的野生狒狒族群中,觀察到社會階級竟會影響老化速度。高階雄狒狒雖然地位顯赫,生理年齡卻普遍超前,顯示「當老大也很傷身」。
而在巴西南部,僅存不到600隻的瀕危「拉希爾氏寬吻海豚(Lahille’s bottlenose dolphin,Tursiops truncatus gephyreus)」也出現加速老化現象。研究團隊懷疑,這與農業及工業污染有關。研究者形容,這些DNA上的「歲月痕跡」就像動物界的健康體檢報告,一旦指針加速,代表壓力正在逼近臨界點。
更令人振奮的是,這個時鐘也許不是單向的。唐的研究顯示,當雄性狒狒失去支配地位後,牠們的表觀遺傳時鐘竟變慢,甚至在少數案例中「倒轉」——生理年齡變得比以前年輕。這暗示老化速度可能並非固定,而是可被環境與壓力影響,甚至修復。
換句話說,如果我們能讓北極熊重新捕到海豹、讓海豚遠離污染,牠們或許真的能「變年輕」。
當前挑戰仍在成本:每次DNA甲基化檢測約需200美元,對保育單位而言開銷不小。但全球團隊正努力開發更便宜、快速的版本。
這場「與時間賽跑」的研究,也讓保育學有了新的思考方向。過去我們總在數量下降後才行動,如今科學家希望能透過這個分子時鐘,在滅絕警報響起前,就聽見生命的微弱滴答聲。