به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از نیچر، به نظر می‌رسد خفاش‌های دارای طول عمر بالا، دفاع ایمنی قدرتمندی را با استراتژی‌های غیرمعمول برای از بین بردن سلول‌های آسیب‌دیده ترکیب می‌کنند که به طور بالقوه به آنها کمک کرده تا برای دهه‌ها از سرطان و بیماری در امان بمانند. محققان امیدوارند که این ترفندهای ژنتیکی در نهایت بتواند راه‌های جدیدی را برای محافظت از سلامت انسان در دوران پیری آشکار کند.

برخی از بهترین سرنخ‌ها برای داشتن یک زندگی طولانی و سالم ممکن است در DNA خفاش‌ها پنهان باشد؛ پستاندارانی که می‌توانند برای مدت زمان بسیار طولانی نسبت به اندازه بدنشان زنده بمانند.

این ایده، «خوان مانوئل وازکز» را در حالی که دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دانشگاه شیکاگو بود، مجذوب خود کرد. با این حال، در آن زمان، اطلاعات ژنومی منتشر شده کمی در مورد خفاش‌ها وجود داشت که می‌توانست به پرسش های مربوط به طول عمر پاسخ دهد. پس از تبدیل شدن به یک محقق فوق دکترا در دانشگاه برکلی در سال ۲۰۲۰، او شروع به جستجو در سراسر غرب ایالات متحده برای گونه‌های خفاشی کرد که می‌توانستند نمونه‌های بافتی برای تعیین توالی DNA ارائه دهند.

واازکز با کمک دانشجویان کارشناسی برکلی، در سراسر منطقه سفر کرد و شب‌ها روی نهرها، برکه‌ها و رودخانه‌ها تله های مخصوصی نصب می کرد. این پژوهشگران پس از گرفتن خفاش‌ها، از آنها نمونه برداری کرده سپس حیوانات را آزاد می کردند. بخش عمده‌ای از کار آنها روی گونه های جنس Myotis متمرکز بود که شامل برخی از گونه‌ها با طول عمر فوق‌العاده طولانی هستند. یکی از آنها با گونه «Myotis brandtii»، در اروپا شناسایی شده بود که پس از ۵۰ سال بعد دوباره صید شد.

ژنوم‌های خفاش، ارتباط طول عمر را آشکار می‌کنند

در این پژوهش، وازکز و همکارانش اولین تجزیه و تحلیل هشت ژنوم میوتیس را ارائه می‌دهند. نتایج آنها به ارتباط قوی بین طول عمر و عملکرد سیستم ایمنی اشاره دارد. خفاش‌های با طول عمر بیشتر، سطوح بالاتری از ژن‌های مرتبط با مبارزه با سرطان داشتند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که طول عمر ممکن است تا حدی به سیستم ایمنی بستگی داشته باشد که در برابر ارگانیسم‌های عفونی و سرطان بسیار مؤثر باقی می‌ماند. محققان همچنین همپوشانی قابل توجهی بین ژن‌های مرتبط با پیری و ژن‌های دخیل در دفاع از بیماری یافتند که نشان می‌دهد مطالعه یک فرآیند می‌تواند به توضیح دیگری کمک کند.

وازکز گفت: "خفاش‌ها برای زندگی طولانی مدت بدون ابتلا به بیماری تکامل یافته‌اند، که نشان می‌دهد لزوماً نیازی نیست که به بیماری‌های پیری و بیماری‌های عفونی به عنوان زمینه‌های کاملاً جداگانه نگاه کنیم. ما می‌توانیم با نگاه به این خفاش‌ها سعی کنیم بفهمیم که چگونه، همان طور که می‌توان سیستم ایمنی بدن خود را برای مبارزه با ویروس‌ها بهبود بخشید، شاید بتوان سیستم ایمنی بدن خود را بهبود بخشید تا در پیری از بین نرود. یا شاید خفاش‌ها بتوانند به ما در یافتن راه‌هایی برای مبارزه با تومورها کمک کنند تا سیستم ایمنی بدن ما خسته نشود و این نیز می‌تواند به ما کمک کند تا با سایر استرس‌های زندگی کنار بیاییم و ایمنی خود را از بین نبریم.»

سلول‌های آسیب‌دیده خفاش، خودنابودی را انتخاب می‌کنند

به عنوان بخشی از مطالعه، وازکز سلول‌های جمع‌آوری‌شده از نمونه های بافت بال خفاش را در آزمایشگاه پرورش داد. (او در حال حاضر کشت سلولی از ۲۵۹ فرد از ۳۲ گونه دارد.) سپس سلول‌های کشت‌شده را در معرض مواد شیمیایی سمی قرار داد تا ببیند چگونه به آسیب شدید واکنش نشان می‌دهند.

خفاش قهوه‌ای کوچک (Myotis lucifugus) که بیشترین طول عمر را در بین نمونه های او داشت، به شیوه‌ای غیرمنتظره واکنش نشان داد. سلول‌ها به جای روشن کردن ژن‌هایی که پروتئین‌های ترمیم DNA تولید می‌کنند، فعالیت ژن‌هایی را افزایش دادند که باعث مرگ سلولی می‌شوند.

این نتیجه نشان می‌دهد که حیوانات ممکن است استراتژی‌های بسیار متفاوتی را برای جلوگیری از خطرناک شدن سلول‌های آسیب‌دیده تکامل داده باشند. به گفته «پیتر سودمنت»، دانشیار زیست‌شناسی تلفیقی برکلی که ژنتیک پیری و طول عمر را مطالعه می‌کند، درک این استراتژی‌ها می‌تواند سرنخ‌های ارزشمندی در مورد طول عمر ارائه دهد.

او گفت: "با نگاهی به تنوع حیات و طول عمر قابل توجه گونه‌های مختلف، امیدواریم بتوانیم تعامل بین آسیب DNA و سیستم ایمنی را بهتر درک کنیم تا بتوانیم طول عمر کامل و سالمی داشته باشیم."

وازکز افزود: "اگر شروع به بررسی گونه‌های با طول عمر بالا مانند فیل‌ها، نهنگ‌ها و خفاش‌ها کنید، شروع به یافتن راه‌هایی می‌کنید که طبیعت در واقع بسیاری از این مشکلات را در سلامت انسان حل کرده است."

طول عمر، سبک زندگی فعال و سیستم ایمنی در حالت آماده‌باش

خفاش‌ها از زمان ظهور اولیه خود در حدود ۶۰ میلیون سال پیش، به طرز چشمگیری موفق بوده‌اند. امروزه، آنها 20 درصد از کل گونه‌های پستانداران را تشکیل می‌دهند، زیستگاه‌هایی را در هر قاره‌ای به جز قطب جنوب اشغال کرده و با طیف وسیعی از زیستگاه‌های اکولوژیکی سازگار شده‌اند.

در میان ۱۵۱۱ گونه شناخته‌شده خفاش در جهان، حدود ۱۳۹ گونه متعلق به جنس میوتیس هستند. این خفاش‌ها به ویژه جالب توجه هستند زیرا گونه‌های نزدیک به هم می‌توانند طول عمر بسیار متفاوتی داشته باشند. میوتیس برانت می‌تواند نیم قرن زنده بماند، در حالی که میوتیس سیاه، میوتیس نیگریکانس از آمریکای جنوبی و مرکزی، تنها حدود هفت سال عمر می‌کند.

وازکز این مقایسه را با یک وضعیت فرضی مقایسه کرد که در آن خویشاوند نزدیک ما انسان ها یعنی Homo neanderthalensis، نُه برابر بیشتر از گونه ما انسان های مدرن (Homo sapiens) عمر می‌کرد.

یکی دیگر از ویژگی‌های غیرمعمول خفاش‌ها، سیستم ایمنی آنهاست. دانشمندان دریافته‌اند که این سیستم در سطح غیرمعمول بالایی عمل می‌کند و به خفاش‌ها کمک می‌کند تا التهاب آسیب‌زا را کنترل کنند، در حالی که با عفونت‌های ویروسی مداوم زندگی می‌کنند بدون اینکه بیمار شوند.

این توانایی به خفاش‌های سالم اجازه می‌دهد تا میزبان انواع فوق‌العاده‌ای از ویروس‌ها باشند. برخی از این ویروس‌ها، از جمله ویروس‌های مرتبط با علت کووید-۱۹ می‌توانند به انسان سرایت کنند.

محققان پیشنهاد کرده‌اند که سیستم ایمنی قدرتمند خفاش‌ها ممکن است با فعالیت بدنی شدید آنها مرتبط باشد. وازکز پروازهای شبانه خفاش‌ها هنگام شکار حشرات را با دویدن چندین مسابقه فوق ماراتن در روز مقایسه می‌کند.

او گفت: «خفاش‌ها این ظرفیت تناسب اندام عجیب و این توانایی باورنکردنی برای مقابله با بیماری و این توانایی شگفت انگیز برای پیشگیری از سرطان را تکامل داده‌اند. این بدان معناست که با درک چگونگی تکامل خفاش‌ها برای انجام همه این کارهایی که سایر پستانداران انجام نداده‌اند، می‌توانیم راه‌های کاملاً جدید و غیرمنتظره‌ای برای مقابله با عوامل طبیعی که باعث بیماری‌های انسان می‌شوند، پیدا کنیم.»

ژن‌های طول عمر همچنین به خفاش‌ها در مبارزه با ویروس‌ها کمک می‌کنند

تجزیه و تحلیل ژنومی جدید، ارتباط جذاب دیگری را ارائه می‌دهد. هر زمان که وازکز ژنی مرتبط با طول عمر خفاش‌ها را شناسایی می‌کرد، همکارش «الیز لاوتربور» که در آن زمان در دانشگاه آریزونا بود، اغلب همان ژن را به عنوان ژنی که در تعاملات بین خفاش‌ها و ویروس‌ها دخیل است، شناسایی می‌کرد.

او گفت: "بین ژن‌های مرتبط با طول عمر و ژن‌های مرتبط با تعاملات ویروسی، همپوشانی بسیار بیشتری از آنچه که فقط به صورت تصادفی انتظار می‌رود، وجود دارد."

محققان همچنین دریافتند که خفاش‌های میوتیس دارای تعداد غیرمعمول زیادی ژن هستند که پروتئین‌هایی را تولید می‌کنند که با DNA ویروس‌هایی مانند ویروس‌های هرپس تعامل دارند که اطلاعات ژنتیکی خود را در DNA حمل می‌کنند.

این پروتئین‌ها می‌توانند به عفونت ویروسی کمک کنند یا به محافظت از حیوان کمک کنند. به عنوان مثال، یک عملکرد محافظتی می‌تواند شامل افزایش تولید اینترفرون باشد؛ یک پروتئین سیگنالینگ ضد ویروسی باشد که به هماهنگی دفاع ایمنی کمک می‌کند.

انسان‌ها و سایر نخستی‌سانان الگوی متفاوتی را نشان می‌دهند. آن‌ها در مقایسه با DNA ویروس‌ها، ژن‌های بیشتری برای تولید پروتئین‌هایی دارند که با RNA ویروس‌ها از جمله ویروس‌هایی مانند کووید و  HIVتعامل دارند.

چرا ویروس‌های خفاش می‌توانند برای انسان‌ها بسیار خطرناک باشند؟

این عدم تطابق تکاملی بین دفاع ایمنی خفاش و انسان می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چرا برخی از ویروس‌هایی که از خفاش‌ها به انسان منتقل می‌شوند، می‌توانند باعث بیماری‌های مشترک بین انسان و حیوان شوند.

وازکز گفت: «انسان‌ها و خفاش‌ها به شدت با یکدیگر سازگار هستند. این یکی از دلایلی است که ما باید در کار با خفاش‌ها محتاط باشیم؛ این یک خیابان دو طرفه برای بیماری‌های مشترک بین انسان و حیوان است. ما نمی‌خواهیم چیزی به خفاش بدهیم و نمی‌خواهیم چیزی از خفاش بگیریم. این عدم تطابق قطعاً چیزی است که باید بیشتر به آن توجه کنیم.»

وازکز در سمت جدید هیئت علمی خود در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، همچنان به بررسی مکانیسم‌های ژنتیکی کنترل ‌کننده طول عمر با استفاده از کشت سلولی ادامه می‌دهد. در همین حال، سودمانت با دقت بیشتری بر چگونگی تنظیم پاسخ‌های ایمنی توسط این سلول‌ها تمرکز می‌کند.

او گفت: «چیزی که واقعاً در مورد آن هیجان‌زده‌ام، بده‌بستان بین چگونگی محافظت خفاش از خود با تولید پروتئین‌هایی است که به ژنوم ویروس‌ها حمله می‌کنند، اما همچنین از ژنوم خود در برابر حمله آن پروتئین‌ها محافظت می‌کند.»

سومانت در حال حاضر کشت‌های سلولی را از گونه‌های متعدد نخستی‌سانان نگهداری می‌کند و از آنها برای بررسی ژنتیک طول عمر و رابطه بین طول عمر و ژن‌های ترمیم DNA استفاده می‌کند.