为了看起来更爷们儿,雄性可能要付一点寿命的代价
2020-04-29 20:05

为了看起来更爷们儿,雄性可能要付一点寿命的代价

本文来自微信公众号:我是科学家iScientist(ID:IamaScientist),作者:李珩,头图来源:IC photo


“女性比男性更长寿”早不是新鲜话题了。无论是坊间闲谈,还是来自官方组织的调查数据,都指向这一观点。根据世界卫生组织2019年公布的数据,全球224个国家和地区的女性,平均寿命都要高于当地的男性。


根据都要这其中的原因是什么?科学家们试图弄清楚这个答案,也不是一天两天了。


首先,从社会学的角度,生存环境的差异会导致寿命的差异吗?


科学家们对此进行过广泛的调查研究。比如,香港城市大学社会与行为学科学系的罗谢尔(T. L. Rochelle)等人,在全球的54个国家展开了研究,证实在全世界范围内,年龄超过110岁的高寿者中有90%是女性这些研究指向了一个结论——即便是在同样的生存环境中以相似的习惯生活,女性的平均寿命依然明显高于男性。


是基因差异?


那么,从生物学的角度看:会不会是女性乃至雌性的基因都具有明显的健康优势?


科学家们研究的目光转向了更广泛的生物范围——哺乳类动物。


为了研究这个问题,法国科学研究中心生物统计学和进化生物学实验室的研究员让·弗朗索瓦·勒梅特雷(Jean-François Lemaître)对101个物种在内的134个哺乳动物种群进行了数据收集统计。结果发现,这些野生哺乳动物种群中雌性的平均寿命,比同种雄性的长18.6%,而人类女性的平均寿命只比男性长7.8%。


在这项发表于《美国国家科学院院刊》上的文章中,研究者表示,这种性别差异导致的寿命差距不仅广泛存在于各物种间,并且这种差距在物种间的区别也大得令人惊讶。


关于这一差异,科学界曾提出过两个假说——“异配性假说”(heterogametic sex hypothesis)“线粒体DNA不对称遗传假说”(asymmetric inheritance of mitochondrial DNA )


有两个和基因相关的假说 | Pixabay


“异配型性假说”是指某个物种内异形配子性别(两条性染色体在形状、大小等方面有差异。比如哺乳动物中,性染色体为XY的雄性)更容易遭受基因层面的损害,从而降低存活率。


“线粒体DNA不对称遗传假说”是指母亲可能会将一些突变线粒体遗传给后代,但是突变的线粒体只会对雄性后代产生影响,而不会给雌性后代带来影响。因此,这条假说也被形象地称为“母亲的诅咒假说”(the mother’s curse hypothesis)


许多研究者都尝试过验证这些假说:法国国家科研中心马莱( G. Marais)教授等人建立了死亡率模型,试图从性染色体研究入手解释性别差异对死亡率的影响;蒙纳士大学生物科学学院加缪(M. F. Camus)博士的研究小组以及乌普萨拉大学衰老研究小组的马克拉科夫(A. A. Maklakov)分别在不同的论文中探究了遗传线粒体对男性老化率的影响。


然而,到目前为止,这些验证都主要在实验室的条件下进行,并不能对野外的哺乳动物进行大规模的研究和分析。


莫非雄性老得快?


那么,有没有可能因为不同性别的基因差异加速了雄性衰老速度,或者减缓了雌性衰老速度,从而造成了寿命的差异?


于是,让·弗朗索瓦·勒梅特雷带领的研究团队提出了另一个概念——“随年龄增长而指数增长的死亡风险率”,简称老化速率。他们推测雌性的老化速率低于雄性,并尝试用这个速率差异来解释性别差异导致的寿命差异。


但是,经过漫长的调查和复杂的分析计算,他们发现:哺乳动物的老化速率和他们之前推测的不一样。


野生哺乳动物老化速率分布图,B:亚洲象;C:草原狒狒;D:马鹿|参考文献[1]


在他们绘制的野生哺乳动物老化速率分布图中,红色表示雌性的相关数据,蓝色表示雄性的。在选出的三个具有代表性的种群中,雌性亚洲象(Elephas maximus)比雄性的老化速率更快,雌性草原狒狒(Papio cynocephalus)和雄性老化速率没有明显区分,雌性马鹿(Cervus elaphus)比雄性的老化速率低。但这三个种群中,成年雌性的平均寿命都比成年雄性长。


这个结果表明,异配性染色体和线粒体与老化速率并不必然相关,并且老化速率快的性别也不一定短命。


雄性代价高,因为它得像个爷们儿


就在研究陷入困境的时候,弗朗索瓦的团队又提出了一种新的设想:如果哺乳动物的老化速率与性别差异导致的寿命差异没有必然关系,那么会不会有这种可能——当地的环境条件与性别选择的特定成本相互影响,从而决定了这种差异?


为了排除外部环境条件对动物寿命的影响,他们先将目光转移到了动物园的圈养动物身上:在动物园里,动物的生存环境能够得到保障,且差异不大,因此,比起野外的哺乳动物,圈养动物由于环境原因造成的死亡风险会大大降低。如果圈养动物也表现出明显的性别差异导致的寿命差异,就说明动物本身的生理结构可能对寿命的影响更大。


紧接着,研究者们发现了一个有趣的现象:在动物园圈养的动物中,一夫多妻制的动物,性别差异导致的寿命差异明显高于一夫一妻制的动物。比如狮子和山羊,都是雌性平均寿命比雄性长,不过,雄狮与雌狮的寿命差异比雄性山羊和雌性山羊的寿命差异更大——换句话说,雄狮比雄性山羊更容易“短命”。


雄狮比雄性山羊更容易“短命” | Pixabay


研究者在论文中指出,在其他条件相同的情况下,雄性在大量雄性激素的驱使下,为了维持自己第二性征的生长和威力,会分配大量的生命资源在第二性征上,比如作为装饰品和武器的鹿角。这使得雄性在恶劣环境面前比雌性更脆弱。


另外,激素也担负着调节免疫系统的责任,过高的雄性激素水平会损害免疫系统,使雄性更容易遭受致病菌的困扰。


实际上,在对实验室大鼠和小鼠的实验中,科学家们也发现,生理层面上的激素分布差异会引发性别特异性反应,从而影响不同性别的大鼠和小鼠的寿命。


雄性山魈(左)面部颜色比雌性(右)更丰富 | Wikipedia


那么,如果是在生存环境更为恶劣的野外,哺乳动物性别差异导致的寿命差异会更明显吗?


答案是:会。


在134个哺乳动物种群数据集中,研究者注意到了三个盘羊(Ovis canadensis)种群的监测数据。这种一夫多妻制的盘羊,在资源丰富的美国国家野牛保护区(National Bison Range),雌性和雄性的寿命基本上没有差别。然而生活在冬季极其寒冷的Ram山区中的族群中,雄性比雌性的寿命就短得多了。


雄性盘羊(左)和雌性盘羊(右) | Pixabay


生活在严苛环境中的雄性们……还真是难上加难啊。


参考文献:

[1] Lemaître, Jean-François et al "Sex differences in adult lifespan and aging rates of mortality across wild mammals." Proceedings of the National Academy of Sciences (2020): 201911999. Web. 07 April. 2020.

[2] T. L. Rochelle, D. K. Yeung, M. H. Bond, L. M. W. Li, Predictors of the gender gap in life expectancy across 54 nations. Psychol. Health Med. 20, 129 138 (2015). 

[3] V. Zarulli et al., Women live longer than men even during severe famines and epidemics. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 115, E832 E840 (2018).

[4] G. Marais et al., Sex-specific differences in aging and longevity: Can sex chromosomes play a role? Biol. Sex Differ. 9, 33 (2018).

[5] A. A. Maklakov, V. Lummaa, Evolution of sex differences in lifespan and aging: Causes and constraints. BioEssays 35, 717 724 (2013).

[6] M. F. Camus, D. J. Clancy, D. K. Dowling, Mitochondria, maternal inheritance, and male aging. Curr. Biol. 22, 1717 1721 (2012).


本文来自微信公众号:我是科学家iScientist(ID:IamaScientist),作者:李珩

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