Science | 一种激素，两条通路，不仅让寿命延长五倍以上，还获得超级生育能力

在大多数生物体中，繁殖往往与较短的寿命相关。然而，蚂蚁等昆虫是个例外，它们的繁殖活动仅限于一个或几个“蚁后”，蚁后的寿命比不繁殖的“工蚁”要长得多。一种名为跳蚁，学名猎镰猛蚁（Harpegnathos saltator），这种蚁类的工蚁寿命仅7个月左右，而蚁后则能活长达5年之久。与其他蚁类不同，跳蚁的社会等级在成年后可以发生改变：当蚁后死去或者被移出群体之后，该群体的工蚁之间会展开决斗，获胜者将肩负起繁殖重担，这类获胜者也被称为“新晋蚁后” （gamergates）。升级后的“新晋蚁后”将摒弃工蚁的习性，在群体中起到决定性的作用，完美实现“打工人”向“老板”的转变，其寿命也延长五倍以上！那么，这种等级身份转变（繁殖）直接影响寿命的原因究竟是什么？

2022年9月1日，来自纽约大学的Danny Reinberg教授和Claude Desplan教授合作在Science 杂志在线发表题为“Insulin signaling in the long-lived reproductive caste of ants”的研究论文，为了探索繁殖与长寿之间的关系，研究人员比较了种姓转换期间的基因表达。该研究发现“新晋蚁后”产生了更多的胰岛素，卵巢在胰岛素的诱导下发育以促进生殖，并产生胰岛素抑制蛋白Imp-L2。

有趣的是，该蛋白仅阻止AKT信号通路，即激活胰岛素信号通路中控制衰老的分支，而另一条通路MARK通路则不被Imp-L2抑制，也就是激活后导致大脑配合繁殖产生更多胰岛素的通路分支，这可能是“新晋蚁后”延长寿命的原因。

物种内寿命的差异为研究衰老所涉及的调节过程提供了机会。生殖对长寿有重要影响：有利于生殖健康的基因通常会缩短寿命，因为动物以长寿为代价分配营养代谢资源进行繁殖。有利于繁殖的性状在群居昆虫中特别重要，因为整个群体的繁殖责任都放在一个或几个多产的雌性身上。这些个体很难或不可能在不破坏殖民地的情况下被替换，因此自然选择导致蚁后的寿命延长。胰岛素是一种有助于将食物转化为能量的激素，在新陈代谢和衰老中都起着重要作用。

跳蚁社会等级的转变（图源自Science ）该研究以猎镰猛蚁为研究对象，采集了工蚁和新蚁后的组织样本，并重点关注参与新陈代谢和繁殖的部分，包括大脑、脂肪体（昆虫的肝脏）和卵巢。他们发现，从工蚁转变为伪蚁后的蚂蚁会在大脑中产生更多的胰岛素来产卵。这种增加的胰岛素导致激活胰岛素信号通路的两个主要分支之一——MAPK，它控制新陈代谢和卵子形成。

蚂蚁繁殖相关寿命的模型（图源自Science ）有趣的是，新晋蚁后一边分泌更多的胰岛素诱导卵巢发育，一边产生一种称为Imp-L2 的胰岛素抑制蛋白。Imp-L2 阻断胰岛素信号通路另一个主要分支 AKT 中的信号传导，AKT 控制衰老，其活性增加导致寿命缩短。总的来说，该研究揭示了胰岛素信号通路的两个主要信号分支对生育能力和寿命进行了不同的调节，其中AKT信号增加有助于假女王的繁殖，而另一个MARK信号减少与其延长寿命相一致。这种在蚂蚁和其他群居昆虫中进化的相互作用可能有助于在生殖蚂蚁中观察到的与高繁殖率相关的异常长寿。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8767

转自：“iNature”微信公众号

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