饶议科学

父母对你寿命有多大影响?遗传与寿命

【遗传对寿命的贡献相当不容易研究。而且出人意料,早期遗传与寿命关系不是很大,而60之后遗传对寿命对贡献度显著增加。寿命与遗传的关系,在高龄人口增加、更多准确记录出现后,还会有更好的分析】

17.2    寿命与遗传

不同种的动物显然寿命不同,但不一定差别全部都是遗传所造成。人类的一般性状,都有遗传影响。检测遗传影响的标准方法是比较同卵双生子(monozygotic twins,MZ)和同性别的异卵双生子(dizygotic twins,DZ)的差别,从而推论遗传因素的贡献。

Image
Image
Image
Image

严格的比较是用分在不同家庭的MZ与在同一家的DZ进行比较。当然这样的样本不容易获得。很多性状有40%左右的遗传贡献,当然具体每一个性状的遗传贡献不同。

研究遗传因素的影响,还需要排除环境因素的影响。在1900年之前,全世界大多数人难以丰衣足食,很多人因为食物就干扰了遗传的分析,难以获得足够的双生子进行客观分析。何况还有其他多种当时影响很大的环境因素。美国人的平均寿命从1900年到1950年就从49岁提高到66岁、同期65岁以上的人从4%提高到7%(Kallmann and Sander, 1948)。

早期的研究依赖公布的家谱,数据非常有限,而且常有明显的环境干扰,例如英国1899年研究的谱系中有16%的人不到20岁就去世,显然不是人类正常寿命(Beeton and Pearson, 1899)。双生子不够的时期,只能分析父母和子女、祖父母与孙辈之间死亡年龄的相关性(Bell,1918;Pearl,1931),甚至单独一个家庭跨近六百年19代七千多成员之间寿命相关性(Yuan, 1931)。早期有些明显在取样和统计都不够严格(Beeton and Pearson, 1899;Bell,1918),不过到1960年代还有霍普金斯大学的科学家在总结分析(Cohen,1964)。

Image

德国出生和教育的Franz J. Kallmann(1897-1965),其父亲已放弃犹太教而成为基督教徒,但他仍然被认为是犹太人而不得不移民美国。他在德国就开始对精神分裂症的遗传因素感兴趣。在美国纽约州立精神病研究所工作后,他用双生子研究了寿命的遗传影响(Kallmann and Sander,1948,1949)。他们获得纽约州1602对年过60的白人双生子的数据。初期分析933对(697为男性、905位女性,237对MZ和548对DZ)双生子见MZ的寿命差别为36.9个月而DZ的差别为78.3个月(Kallmann and Sander,1948,1949)。他们追踪12年获得更多60岁之后死亡的数据,进一步支持DZ的寿命差别大于MZ的寿命差别,认为肯定有遗传的影响(Javik et al., 1960)。

Image

1992年,日本科学家研究135对年过50的双生子,在头发发白和谢顶的相关性上MZ大于DZ,而184对40岁以后死亡的双生子中MZ对死亡年龄的差别也小于DZ对(Hayakawa et al.,1992)。

Image

1993年,美国和丹麦科学家得到数量年龄足够大的双生子记录,分析了1870年至1880年间出生的218对MZ和382对DZ丹麦双生子后,他们估算遗传贡献度约20%至35%(McGue et al., 1993)。样本扩大到1870年至1996年的2872对双生子之后,遗传贡献度约20%至26%(Heskind et al., 1996)。样本量扩大、多个北欧和意大利等国的双生子分析,大约在25%左右(Ljungquist et al., 1998;Skytthe et al., 2003)。

有趣的是,分析丹麦、芬兰和瑞典出生于1870至1910、跟踪到2003年的20502位双生子之后,发现:在60岁之前的遗传影响不大,而60以后遗传的影响逐年增加,支持长寿与基因的关系(Hjelmborg et al., 2006)。

Image

美国的队列分析也观察到,65岁之后遗传率升高为36%、85岁之后为40%(Murabito, Yuan and Lunetta, 2012)。

寿命有遗传因素影响,但60岁以前遗传影响不算高的,至少迄今能够分析的寿命属于遗传因素不是特别高的人类性状。但之后遗传影响提高。

因为人类高龄历史时间短、准确记录有限,所以随着以后高龄人口增加、大规模记录准确,对于遗传和寿命的关系应该还有更好的分析。

Beeton M and Pearson K (1899). Data for the problem of evolution in man. II. a first study of the inheritance of longevity and the selective death-rate in man. Proceedings of the Royal Society of London 65:290-305.

Bell AG (1918). The duration of life and conditions associated with longevity. A study of the Hyde genealogy. Genealogical Record Office, Washington, DC.

Christensen K, Doblhammer G, Rau R and Vaupel JW (2009). Ageing populations: the challenges ahead. Lancet 374:1196-1208. 

Cohen BH (1964). Family patterns of mortality and life span. Quarterly Review of Biology 39:130-181.

Hayakawa K, Shimizu T, Ohba Y, Tomioka S, Takahasi S, Amano K, Yura A, Yokoyama Y and Hayakata Y (1992). Intrapair differences of physical aging and longevity in identical twins. Acta Geneticae Medicae et Gemellologiae 41:177-185.

Herskind AM, McGue M, Holm NV, Sørensen TI, Harvald B and Vaupel JW (1996). The heritability of human longevity: a population-based study of 2872 Danish twin pairs born 1870-1900. Human Genetics 97:319-323.

Hjelmborg JV, Iachine I, Skytthe A, Vaupel JW, McGue M, Koskenvuo M, Kaprio J, Pedersen NL and Christensen K (2006) Genetic influence on human lifespan and longevity. Human Genetics 119:312-321.

Jarvik LF, Falek A, Kallmann FJ and Lorge I (1960). Survival trends in a senescent twin population. American Journal of Human Genetics 12:170-179.

Kallmann FJ and Sander G (1948). Twin studies on aging and longevity. Journal of Heredity 39:349-357.

Kallmann FJ and Sander G (1949). Twin studies on senescence. American Journal of Psychiatry 106:29-36.

Ljungquist B, Berg S, Lanke J, McClearn GE and Pedersen NL (1998). The effect of genetic factors for longevity: a comparison of identical and fraternal twins in the Swedish twin registry. Journal of Gerontology: Medical Sciences 53A:M441-M446.

McGue M, Vaupel JW, Holm N and Harvald B (1993). Longevity is moderately heritable in a sample of Danish twins born 1870-1880. Journal of Gerontology: Medical Sciences 48:B237-244.

Murabito JM, Yuan R and Lunetta KL (2012) The search for longevity and healthy aging genes: insights from epidemiological studies and samples of long-lived individuals. Journal of Gerontology: Medical Sciences 67:470-479.

Oeppen J and Vaupel JW (2002). Demography. Broken limits to life expectancy. Science 296:1029-1031.

Pearl R (1931). Studies on human longevity. IV. The inheritance of longevity preliminary report. Human Biology 3:245-269. 

Skytthe A, Pedersen NL, Kaprio J, Stazi MA, Hjelmborg JvB Iachine I, Vaupel JW and Cristensen K (2003). Longevity studies in GenomEUtwin. Twin Research 6:448-454.

Vaupel JW, Carey JR, Christensen K, Johnson TE, Yashin AI, Holm NV, Iachine IA, Kannisto V, Khazaeli AA, Liedo P, Longo VD, Zeng Y, Manton KG and Curtshiger JW (1998). Biodemographic trajectories of longevity. Science280:855-860.

Yuan I-C (袁贻瑾) (1931). Life tables for a southern Chinese family from 1365 to 1849. Human Biology 3:157-179.

Image

Franz Josef Kallman是复杂的人。一方面他被纳粹迫害,一方面居然因为支持过优生学而对纳粹的坏事有协助作用。