引言
我们的寿命,究竟在多大程度上是由基因决定的?
在深入探讨这项新研究之前,我们先来看看为什么之前的估算值会那么低。是之前的数据错了吗?还是分析方法出了问题?
在数量遗传学中,遗传力(h^2)是一个核心概念,它描述的是在一个群体中,表型(Phenotype)的变异有多少比例可以归因于遗传变异。对于身高、智商这些性状,遗传力通常在 50% 到 80% 之间。相比之下,寿命 15% 到 25% 的遗传力显得格格不入。
这项发表于 Science 的研究由魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的 Uri Alon 团队领衔。研究人员敏锐地指出,之前的研究可能犯了一个视角的错误:它们混淆了“死亡”与“衰老”。
● 外在死亡率 (Extrinsic Mortality):
源于外部因素,如车祸、战争、烈性传染病(如霍乱、天花)或环境灾害。这类死亡很大程度上是随机的。
● 内在死亡率 (Intrinsic Mortality):
源于机体内部的生理衰退、累积的分子损伤以及与年龄相关的退行性疾病(如心脏病、阿尔茨海默病)。
当我们通过历史数据,比如 18 世纪或 19 世纪出生的双胞胎队列,来估算遗传力时,我们实际上是在处理一个充满了“噪音”的数据集。在那个年代,外在死亡率极高。想象一下,双胞胎的研究中,一场流感或饥荒可能随机夺走其中几人的生命,强行切断了基因表达的路径。
这直接导致了双胞胎之间寿命相关性的崩塌。这就是为什么历史数据的估算值如此之低:基因的声音,被时代的苦难淹没了。
重构死亡曲线:一场数学上的“去噪”行动
面对历史数据中死因记录缺失的困境,研究人员构建了两个精密的数学模型(MGG模型和SR模型)来模拟人类的死亡过程。拟合结果显示,模型对历史死亡率曲线的解释度极高(R^2 > 0.977)。
接下来,最精彩的一步出现了:反事实模拟。
研究人员在计算机中进行“思想实验”,保持所有代表遗传差异的内在生理参数不变,逐步降低外在死亡率参数 m_{ex},直到将其降为零。结果令人震惊:
以丹麦出生于 1870 年至 1900 年的双胞胎数据为例,在原始数据中,同卵双胞胎的寿命相关性仅为 0.23。然而,当模拟移除了外在死亡率的影响后,相关性飙升至 0.50 左右。
基于此,研究人员利用经典的 Falconer 公式重新计算遗传力。结果显示,一旦消除了外在死亡率的混杂影响,人类内在寿命的遗传力(HIL)稳定在 0.55 ± 0.01 的水平。
这个数字比之前的共识翻了一倍还多。它告诉我们,基因并非是寿命这场游戏的旁观者,而是核心玩家之一。
历史的自然实验:来自 SATSA 的铁证
数学模型的推演固然优雅,但生物学研究往往需要现实世界的证据。研究人员深入分析了瑞典的 SATSA 双胞胎队列(包含分开抚养的双胞胎)。数据分析的结果完美契合了预测:
外在死亡率下降:
从 1900-1910 年出生组到 1920-1935 年出生组,该人群估算的外在死亡率下降了约 3 倍。
遗传力上升:
与之相对应,未经修正的寿命遗传力估算值在同一时期内上升了约 2 倍,从不足 0.20 攀升至 0.40 以上。
这揭示了一个深刻的社会生物学现象:环境越优化,基因的差异就越明显。 当生存环境变得优越且安全时,基因层面的优劣才开始主导个体的衰老进程。
此外,SATSA 细分数据显示,不同疾病的遗传力存在显著差异:
癌症 (Cancer)
遗传力相对稳定,保持在 0.3 左右。
心血管疾病 (CVD)
在 80 岁左右遗传力高达 0.5,随后随年龄下降。
痴呆症 (Dementia)
表现出最强的遗传倾向。在 80 岁时遗传力高达 0.7。
“截断年龄”的非线性陷阱
研究人员还发现,“截断年龄”(Cutoff Age,即只统计活过某岁数的样本)的操作是一把双刃剑,其效果取决于外在死亡率的水平:
高外在死亡率时期 (如19世纪):
提高截断年龄确实能提高遗传力估算值,因为剔除了意外或感染导致的早夭“噪音”。
低外在死亡率时期 (如现代):
此时若盲目提高截断年龄,反而会降低遗传力估算。因为在现代医疗条件下,早逝往往是极强的遗传信号(如早发性遗传病),剔除它们等于丢失重要的遗传信息。
基于此,研究人员提出了标准化的内在寿命遗传力(HIL)指标,定义为在零外在死亡率且截断年龄为 15 岁的条件下的遗传力估算值。在这个标准下,各个人群数据惊人地一致指向了 55%。
走出斯堪的纳维亚:美国百岁老人的佐证
为了证明这一发现不仅仅局限于北欧人群,研究人员分析了美国百岁老人的兄弟姐妹数据(2092名个体)。
数据显示,“沾光”效应非常显著。对于拥有百岁同胞的男性,其生存优势随着年龄的增长呈指数级上升。通过模型反推,在这个美国队列中,当外在死亡率被修正为零时,其内在寿命的遗传力同样指向了 50% 左右。
这一结果有力地反驳了“遗传力低是受限于特定人群结构”的质疑。当我们剥离运气的成分,剩下的遗传核心都指向了同一个量级。
55% 的遗传力意味着什么?
从 25% 到 55%,这不仅仅是一个数字的修正。
首先,它为寻找长寿基因提供了理论自信。 过去我们找不到太多长寿基因,是因为信号被噪音掩盖了。现在我们知道,还有大量的遗传变异等待挖掘,这可能涉及成百上千个微效基因的复杂相互作用。
其次,它重新定义了环境与基因的关系。 55% 的遗传力并不意味着环境不重要,恰恰相反,它揭示了环境的“许可”作用。
“这就好比一辆赛车(基因)和赛道(环境)。在路况极差的赛道上,法拉利和拖拉机的表现可能差不多。但是,当我们修好了路(降低外在死亡率),路况平滑如镜,法拉利的性能优势就暴露无遗了。”
现代社会的进步,实际上是在为我们的基因提供一个展示潜力的舞台。
在必然与偶然之间
Uri Alon 团队的这项研究告诉我们,生命并非完全是一场掷骰子的游戏。55% 的遗传力,将人类寿命这一性状拉回了生物学研究的主流视野。
但这并不意味着宿命论。剩下的 45% 依然掌握在环境、生活方式以及那些随机的生物学过程手中。我们花了几千年的时间降低了外在死亡率,现在的挑战在于,我们能否利用这重新发现的“高遗传力”线索,去破译那 55% 背后的分子机制?
如果说过去的低遗传力估算让我们感到迷茫,那么这项研究则是递给我们的一张藏宝图。宝藏确实存在,而且比我们想象的要丰厚得多。
参考文献
Shenhar B, Pridham G, De Oliveira TL, Raz N, Yang Y, Deelen J, Hägg S, Alon U. Heritability of intrinsic human life span is about 50% when confounding factors are addressed. Science. 2026 Jan 29;391(6784):504-510. doi: 10.1126/science.adz1187. Epub 2026 Jan 29. PMID: 41610249.
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