近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的迅速發(fā)展，高齡產(chǎn)婦的比例大大增加。一方面，二胎、三胎政策的開放使得許多高齡的母親傾向于再次生育;另一方面，女性受教育年限延長等原因?qū)е律挲g推遲。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國2016年高齡孕婦人數(shù)比例已從2011年的10.1%上升至19.9%，其中40歲以上的比例大幅增加。

以上海地區(qū)為例，2022年女性的平均初育年齡已經(jīng)從已經(jīng)從1980年的26.6歲上升至30.36歲。這種生育推遲的現(xiàn)象實(shí)際上在全世界都很普遍。然而，這一現(xiàn)象對下一代的長遠(yuǎn)影響有哪些呢?對人類的健康繁殖會帶來什么樣的影響呢?

近日，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院吳連鋒、馬仙玨和楊劍團(tuán)隊(duì)合作在Cell Research雜志發(fā)表了一篇題為 "Maternal aging increases offspring adult body size via transmission of donut-shaped mitochondria"的最新研究成果。該研究在線蟲、果蠅和人類中得出了一致的結(jié)論：“母親”的生育年齡會影響“孩子”成年后的身高等特征。他們發(fā)現(xiàn)，高齡“母親”生育的“孩”子可能在成年后身高會更高。

自然界：“母親”的生育年齡會影響“孩子”的身高

西湖大學(xué)吳連鋒團(tuán)隊(duì)長期從事衰老相關(guān)研究，其中他們一直關(guān)注生殖衰老對后代健康的影響。在一次偶然的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：年老線蟲子代的身體總是很長。這種現(xiàn)象與衰老是否直接相關(guān)?這個(gè)問題激發(fā)了研究人員極大的好奇心。

線蟲作為一種特殊的模式生物，有兩種性別：雌雄同體和雄蟲。在平常的科研中，研究人員主要利用雌雄同體進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此這樣很難控制雄蟲年齡對子代體長的影響。

為了探究雄蟲的生育年齡是否也會影響子代的體長，研究團(tuán)隊(duì)利用雌雄雜交的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步觀察了來自年老雄蟲的子代體長，令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)子代的體長并沒有受到雄蟲生育年齡的影響，而完全取決于“母親”的生育年齡。

為了驗(yàn)證這一現(xiàn)象是否普遍存在于動物界，吳連鋒團(tuán)隊(duì)與馬仙玨和楊劍團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作探究。馬仙玨博士是果蠅方面的專家，長期利用果蠅來研究器官大小和癌癥的分子機(jī)制;楊劍博士則是人類遺傳學(xué)專家，主要通過遺傳分析手段研究人類復(fù)雜性狀和疾病的關(guān)系。他們在三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)(線蟲、果蠅和人類)中一致地證明了這一保守現(xiàn)象：“母親”(而不是“父親”)的生育年齡會影響“孩子”的身高。

西湖大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)甜甜圈線粒體的神秘功能

既然“母親”的生殖衰老會影響“孩子”的成年體長，那么是否在“母親”的生殖系統(tǒng)中早就存在了導(dǎo)致“孩子”體長差異的證據(jù)呢?

研究人員通過電鏡觀察年輕和年老線蟲的生殖系統(tǒng)差異后驚訝地發(fā)現(xiàn)：年老線蟲“母親”的生殖系統(tǒng)和后期胚胎中都有很多甜甜圈樣的線粒體。他們隨后追蹤了“孩子”的發(fā)育過程，發(fā)現(xiàn)這種甜甜圈線粒體直到子代線蟲的性成熟階段才完全消失。因此，他們將重點(diǎn)放在了這種甜甜圈線粒體上。

什么是甜甜圈線粒體?線粒體是細(xì)胞制造能量的結(jié)構(gòu)。甜甜圈線粒體就是線粒體的一種形態(tài)。一般認(rèn)為，這種線粒體是低能“靜息態(tài)”，在應(yīng)激信號消失后，它們會恢復(fù)為棒狀的正常形態(tài)，并重新恢復(fù)正常功能4。

研究顯示，在年輕線蟲“母親”的“孩子”身上誘導(dǎo)產(chǎn)生這種甜甜圈線粒體可以讓孩子的體長增加。而敲除負(fù)責(zé)甜甜圈線粒體形成的關(guān)鍵基因則會阻斷甜甜圈線粒體的形成，同時(shí)也阻斷了“母親”年齡效應(yīng)的傳遞，充分證明了甜甜圈線粒體在“母親”年齡效應(yīng)傳遞中扮演著決定性的角色。

截至目前，在動物水平上研究甜甜圈線粒體的文獻(xiàn)相對較少。本研究首次在年老線蟲的性腺中發(fā)現(xiàn)了甜甜圈線粒體的存在，并證實(shí)其可以通過卵子傳給后代。這也是動物水平上揭示甜甜圈線粒體生理功能的第一個(gè)研究報(bào)告。

值得一提的是，該研究探討了“母親”年齡對子代性狀形成的長遠(yuǎn)影響，并利用體長這一表型解析了其背后的生物學(xué)機(jī)制。然而，相關(guān)機(jī)制在進(jìn)化上是否高度保守?是否可以用來解釋高齡“母親”子代在成年期其他性狀的形成以及幼年時(shí)期的健康狀況?甜甜圈線粒體能否作為生殖衰老的生物標(biāo)志物等這些重要問題，仍需進(jìn)一步的研究加以解析。