格里菲斯教授的研究揭示了动物王国中代谢策略的惊人一致性,尽管生命形式各异。
这项发表在《科学进展》上的研究指出,尽管动物的外观差异显著,但它们在细胞内能量生成的线粒体代谢策略上却有着共同之处。
澳大利亚河流研究所的名誉教授布莱恩·弗莱表示:“研究团队采用了一种名为‘同位素学’的碳同位素技术,分析了在代谢过程中最活跃的氨基酸的碳化学信号(13C/12C比率),以探讨动物新陈代谢的变化。”
“我们运用Isotomics方法对多种真核生物(包括人类、有蹄类动物、鲸鱼以及多种鱼类和无脊椎动物)进行代谢和代谢策略的指纹识别。”
“通过分析氨基酸、脂肪和碳水化合物的同位素值,我们发现了在生长和繁殖等关键生命阶段中代谢的共同生化指纹。”
这项研究是解码新陈代谢同位素密码的第一步。就像几十年前遗传密码揭示了生命的基本蓝图一样,染色体组学也揭示了生命的基本生化途径。
弗莱教授指出:“代谢同位素学的广阔领域尚待开发,这项研究已经揭示了其中的部分密码,我们现在可以开始利用这些知识。”
“我们的新Isotomics技术非常可靠,能够追踪男性与女性、年轻人与老年人以及不同物种之间的已知差异。”
一些物种的代谢指纹令人惊讶地相似。例如,牡蛎与人类的代谢指纹非常接近,因为两者都展现出极为平衡的新陈代谢。
弗莱教授表示:“通过碳同位素,我们追踪了动物的饮食及其代谢反应,以及饮食如何在基本层面上影响健康。”
“这项突破性技术能够让我们深入了解各种动物如何获取所需能量。”
“我们的研究结果显示,像人类这样的哺乳动物在广泛的吸热代谢中利用脂肪作为热调节的储存,而莫尔顿湾的鱼和对虾则采取了一些戏剧性且意想不到的策略。”它们快速生长,但在新陈代谢的盛衰交替中,消耗自身的蛋白质来合成生殖脂质。”
通过为我们认为正常的现代代谢奠定基础,这项技术的未来应用可能包括研究异常代谢的潜在问题,或作为癌症等疾病中人类代谢的早期预警指标。
“这项技术将开启众多令人兴奋的研究领域,”弗莱教授说。“我们可以探讨新陈代谢指纹与饮食之间的关系,例如肥胖或饥饿,警方对被迫挨饿者的法医案件表现出了浓厚的兴趣。”
“我们还可以通过分析古人类和其他动物的骨胶原蛋白样本,研究过去新陈代谢的变化。”
这项研究对未来的野生动物研究也具有重要启示。“我们可以寻找类似的代谢问题或代谢策略的一般差异,这将有助于追踪其他生物对人类引发的压力源(如气候变化或导致藻类繁殖的水道营养过剩)的反应,”澳大利亚河流研究所的合著者兼研究员凯特琳·奥马拉博士说。
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