Geheimnisse des Alterns enthüllt in größter Studie über Langlebigkeit, Alterung bei Reptilien und Amphibien

Mit 190 Jahren machte Jonathan, die Riesenschildkröte der Seychellen, kürzlich Schlagzeilen, weil sie das „älteste lebende Landtier der Welt“ ist. Obwohl es anekdotische Beweise wie diesen gibt, dass einige Arten von Schildkröten und anderen Wechselwarmen – oder „kaltblütigen“ Tieren – lange leben, sind die Beweise lückenhaft und konzentrieren sich hauptsächlich auf Tiere, die in Zoos leben, oder auf einige wenige Individuen, die in freier Wildbahn leben. Jetzt berichtet ein internationales Team von 114 Wissenschaftlern unter der Leitung der Penn State und der Northeastern Illinois University über die bisher umfassendste Studie über Alterung und Langlebigkeit, die Daten umfasst, die in freier Wildbahn von 107 Populationen von 77 Arten von Reptilien und Amphibien weltweit gesammelt wurden.

Darunter ihre vielen Erkenntnisse, über die sie heute im Fachblatt berichten Wissenschaftdokumentierten die Forscher erstmals, dass Schildkröten, Krokodile und Salamander für ihre Größe besonders niedrige Alterungsraten und eine längere Lebensdauer aufweisen. Das Team fand auch heraus, dass schützende Phänotypen wie der harte Panzer der meisten Schildkrötenarten zu einer langsameren Alterung und in einigen Fällen sogar zu einer „vernachlässigbaren Alterung“ – oder einem Mangel an biologischer Alterung – beitragen.

„Es gibt anekdotische Beweise dafür, dass einige Reptilien und Amphibien langsam altern und eine lange Lebensdauer haben, aber bis jetzt hat niemand dies in großem Umfang bei zahlreichen Arten in freier Wildbahn untersucht“, sagte David Miller, leitender Autor und außerordentlicher Professor für Populationsökologie von Wildtieren , Pennsylvania. „Wenn wir verstehen können, warum einige Tiere langsamer altern, können wir das Altern beim Menschen besser verstehen und wir können auch Schutzstrategien für Reptilien und Amphibien informieren, von denen viele bedroht oder gefährdet sind.“

In ihrer Studie wendeten die Forscher vergleichende phylogenetische Methoden an, die die Untersuchung der Evolution von Organismen ermöglichen, um Rückfangdaten zu markieren, bei denen Tiere gefangen, markiert, wieder in die Wildnis entlassen und beobachtet werden. Ihr Ziel war es, die Variation der ektothermen Alterung und Langlebigkeit in freier Wildbahn im Vergleich zu Endothermen (warmblütigen Tieren) zu analysieren und frühere Hypothesen im Zusammenhang mit dem Altern zu untersuchen – einschließlich der Art der Körpertemperaturregulierung und des Vorhandenseins oder Fehlens schützender körperlicher Merkmale.

Miller erklärte, dass die „Thermoregulationsmodus-Hypothese“ darauf hindeutet, dass Ektothermen – weil sie externe Temperaturen benötigen, um ihre Körpertemperatur zu regulieren und daher oft einen niedrigeren Stoffwechsel haben – langsamer altern als Endothermen, die intern ihre eigene Wärme erzeugen und einen höheren Stoffwechsel haben.

„Die Leute denken zum Beispiel, dass Mäuse schnell altern, weil sie einen hohen Stoffwechsel haben, während Schildkröten langsam altern, weil sie einen niedrigen Stoffwechsel haben“, sagte Miller.

Die Ergebnisse des Teams zeigen jedoch, dass die Alterungsraten und die Lebensdauer von Ektothermen sowohl deutlich über als auch unter den bekannten Alterungsraten für ähnlich große Endothermen liegen, was darauf hindeutet, dass die Art und Weise, wie ein Tier seine Temperatur reguliert – kaltblütig versus warmblütig – dies nicht ist notwendigerweise ein Hinweis auf seine Alterungsrate oder Lebensdauer.

„Wir fanden keine Unterstützung für die Idee, dass eine niedrigere Stoffwechselrate bedeutet, dass Wechselwärme langsamer altern“, sagte Miller. „Diese Beziehung galt nur für Schildkröten, was darauf hindeutet, dass Schildkröten einzigartig unter den Wechselwarmen sind.“

Die Hypothese der schützenden Phänotypen legt nahe, dass Tiere mit physikalischen oder chemischen Merkmalen, die Schutz verleihen – wie Panzerung, Stacheln, Panzer oder Gift – langsamer altern und länger leben. Das Team dokumentierte, dass diese schützenden Eigenschaften es Tieren tatsächlich ermöglichen, langsamer zu altern und im Fall von physischem Schutz für ihre Größe viel länger zu leben als Tiere ohne schützende Phänotypen.

„Es könnte sein, dass ihre veränderte Morphologie mit harten Schalen Schutz bietet und zur Entwicklung ihrer Lebensgeschichten beigetragen hat, einschließlich vernachlässigbarer Alterung – oder fehlender demografischer Alterung – und außergewöhnlicher Langlebigkeit“, sagte Anne Bronikowski, Co-Senior-Autorin und Professorin für Integrative Biologie, Staat Michigan.

Beth Reinke, Erstautorin und Assistenzprofessorin für Biologie an der Northeastern Illinois University, erklärte weiter: „Diese verschiedenen Schutzmechanismen können die Sterblichkeitsrate von Tieren verringern, da sie nicht von anderen Tieren gefressen werden. Daher leben sie mit größerer Wahrscheinlichkeit länger , und das übt Druck aus, langsamer zu altern. Wir fanden die größte Unterstützung für die Hypothese des schützenden Phänotyps bei Schildkröten. Auch dies zeigt, dass Schildkröten als Gruppe einzigartig sind.“

Interessanterweise beobachtete das Team eine vernachlässigbare Alterung bei mindestens einer Art in jeder der ectothermen Gruppen, einschließlich bei Fröschen und Kröten, Krokodilen und Schildkröten.

„Es klingt dramatisch zu sagen, dass sie überhaupt nicht altern, aber im Grunde ändert sich ihre Wahrscheinlichkeit zu sterben nicht mit dem Alter, wenn sie die Reproduktion überschritten haben“, sagte Reinke.

Miller fügte hinzu: „Vernachlässigbares Altern bedeutet, dass, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass ein Tier in einem Jahr im Alter von 10 Jahren stirbt, 1 % beträgt, wenn es mit 100 Jahren lebt, die Wahrscheinlichkeit zu sterben immer noch 1 % beträgt (1). Im Gegensatz dazu bei erwachsenen Weibchen In den USA beträgt das Risiko, innerhalb eines Jahres zu sterben, etwa 1 zu 2.500 im Alter von 10 Jahren und 1 zu 24 im Alter von 80 Jahren. Wenn eine Art eine vernachlässigbare Alterung (Verschlechterung) aufweist, findet Alterung einfach nicht statt.

Reinke merkte an, dass die neuartige Studie des Teams nur aufgrund der Beiträge einer großen Anzahl von Mitarbeitern aus der ganzen Welt möglich war, die eine große Vielfalt von Arten untersuchten.

„Die Möglichkeit, diese Autoren zusammenzubringen, die alle jahrelang an der Untersuchung ihrer einzelnen Arten gearbeitet haben, hat es uns ermöglicht, diese zuverlässigeren Schätzungen der Alterungsrate und Langlebigkeit zu erhalten, die auf Populationsdaten und nicht nur auf einzelnen Tieren basieren ,“ Sie sagte.

Bronikowski fügte hinzu: „Das Verständnis der vergleichenden Landschaft des Alterns bei Tieren kann flexible Merkmale aufdecken, die sich als würdige Ziele für biomedizinische Studien im Zusammenhang mit dem Altern des Menschen erweisen könnten.“