近年來，隨著經濟和社會的迅速發(fā)展，高齡產婦的比例大大增加。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導致生育年齡推遲。統(tǒng)計數(shù)據顯示，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從已經從1980年的26.6歲上升至30.36歲。這種生育推遲的現(xiàn)象實際上在全世界都很普遍。然而，這一現(xiàn)象對下一代的長遠影響有哪些呢?對人類的健康繁殖會帶來什么樣的影響呢?

近日，西湖大學生命科學學院吳連鋒、馬仙玨和楊劍團隊合作在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

西湖大學吳連鋒團隊長期從事衰老相關研究，其中他們一直關注生殖衰老對后代健康的影響。在一次偶然的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(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?這個問題激發(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行生物學實驗，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，研究團隊利用雌雄雜交的實驗進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。

為了驗證這一現(xiàn)象是否普遍存在于動物界，吳連鋒團隊與馬仙玨和楊劍團隊進行合作探究。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制;楊劍博士則是人類遺傳學專家，主要通過遺傳分析手段研究人類復雜性狀和疾病的關系。他們在三個獨立的系統(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。

西湖大學研究團隊發(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)中早就存在了導致“孩子”體長差異的證據呢?

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?線粒體是細胞制造能量的結構。甜甜圈線粒體就是線粒體的一種形態(tài)。一般認為，這種線粒體是低能“靜息態(tài)”，在應激信號消失后，它們會恢復為棒狀的正常形態(tài)，并重新恢復正常功能4。

研究顯示，在年輕線蟲“母親”的“孩子”身上誘導產生這種甜甜圈線粒體可以讓孩子的體長增加。而敲除負責甜甜圈線粒體形成的關鍵基因則會阻斷甜甜圈線粒體的形成，同時也阻斷了“母親”年齡效應的傳遞，充分證明了甜甜圈線粒體在“母親”年齡效應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研究報告。

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影響，并利用體長這一表型解析了其背后的生物學機制。然而，相關機制在進化上是否高度保守?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期的健康狀況?甜甜圈線粒體能否作為生殖衰老的生物標志物等這些重要問題，仍需進一步的研究加以解析。