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生命全程行为图谱揭示衰老并非渐进,而是“阶段性跳跃”

2026-03-23 14:03 泉水 未知

通过对非洲绿松石鳉鱼进行全天候、全生命周期的连续监测,斯坦福大学的研究团队发现,个体的衰老轨迹并非平缓的斜坡,而是一系列快速、离散的转变。更关键的是,在生命早期,动物的日常行为(如白天是否“打盹”)就能预示其最终寿命。这项研究于2026年3月12日发表在顶级期刊《科学》杂志上。

我们常常将衰老想象成一个缓慢、平稳的衰退过程。但一项全新的研究颠覆了这一传统认知:衰老更像是一系列突然的“阶段性跳跃”。科学家们通过构建一个“鱼类版楚门的世界”,对非洲绿松石鳉鱼进行了从成年到死亡的全程无间断监控,发现个体的行为模式在生命早期就已分化,并能准确预言其寿命长短。

这项研究由斯坦福大学吴蔡神经科学研究所“奈特大脑韧性计划”支持,由遗传学家安妮·布鲁内特与生物工程师卡尔·戴瑟罗斯的实验室合作完成。研究团队跟踪了81条鳉鱼,生成了数十亿帧视频画面,从中提取出100种代表运动和休息的“行为音节”。

生命轨迹的早期分岔

研究的核心发现之一是:个体的衰老路径在生命早期就已截然不同,即使它们拥有相似的基因并生活在完全相同的环境中。

通过回顾整个生命周期的数据,研究人员发现,在成年早期(约70-100日龄),那些最终寿命较短的鱼,其行为已显露出明显信号。最显著的差异在于睡眠:短命鱼不仅在夜间睡觉,白天也开始频繁“打盹”。而长命鱼则主要保持夜间睡眠,日间活跃。

此外,长命鱼在游动时更有活力,速度更快,并且在白天更加活跃。这些差异并非事后描述,而是具有预测性——机器学习模型仅用几天的行为数据,就能准确预测哪条鱼将活得更久。

衰老的“积木塔”结构

研究中最令人意外的发现是衰老的阶段性。鳉鱼的整个成年期并非缓慢退化,而是呈现2-6次快速的行为转变,每次转变仅持续数天,随后进入长达数周的稳定期。这些阶段按顺序推进,不会倒退。

“我们本以为衰老是缓慢、渐进的,”论文第一作者克莱尔·贝德布鲁克表示,“但现实是,动物在长时间内保持稳定,然后迅速进入一个新阶段。仅通过连续行为就能观察到这种阶段性结构,是此次最激动人心的发现之一。”

研究人员形象地将此比作“叠叠乐”(Jenga)积木塔:许多积木被抽走时塔身仍能保持稳定,直到某一块积木的移除引发整个结构的突然重组。衰老正是如此,在相对稳定的平台期之后,是短暂的快速转变期。

从鱼到人的启示:可穿戴设备或成“衰老监测器”

虽然研究在鱼类中进行,但它提出了一个对人类极具吸引力的可能:如今可穿戴设备已能轻松追踪日常活动与睡眠,这些数据或许能揭示人类衰老的个体化轨迹。在鳉鱼身上,睡眠是关键的预测信号,这与人类中睡眠质量下降、昼夜节律紊乱往往先于认知衰退和神经退行性疾病的观察高度一致。

研究还揭示了行为背后的分子线索。在行为差异足以预测寿命的节点,研究人员在鱼的肝脏中发现了协调的基因活动变化——短命鱼体内与蛋白质生产和细胞维护相关的基因更为活跃。

“行为是一个绝妙的综合性读数,它反映了大脑和身体中正在发生的一切,”布鲁内特教授说,“分子标记不可或缺,但它们只捕捉生物学的片段。通过行为,你可以持续、非侵入性地观察整个有机体。”

未来的方向:能否改写衰老轨迹?

论文共同第一作者拉维·纳特正计划探索是否可以通过干预睡眠本身来促进健康衰老,以及能否在衰退开始前就进行早期介入,改变个体的衰老路径。研究团队还计划测试通过饮食或基因干预,能否延缓甚至逆转这些快速转变阶段。

“我们现在拥有了在脊椎动物中连续绘制衰老图谱的工具,”贝德布鲁克说,“随着可穿戴设备和人类长期追踪数据的兴起,我十分兴奋地想知道,相同的原理——早期预测信号、阶段性衰老、分岔的轨迹——是否同样适用于人类。”

两位主要研究者将于今年七月在普林斯顿大学建立自己的实验室,继续推动这一研究方向。他们希望,最终能以如此精细的分辨率绘制衰老地图,从而明确个体间衰老差异巨大的原因,并为促进健康衰老指明新路径。

关于本研究
该研究题为“Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging”(终身行为筛查揭示脊椎动物衰老的结构),由斯坦福大学、普林斯顿大学等多机构合作完成,得到了美国国立卫生研究院、奈特大脑韧性计划、格伦医学研究基金会等机构的资助。

Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging” by Claire N. Bedbrook, Ravi D. Nath, Libby Zhang, Scott W. Linderman, Anne Brunet, and Karl Deisseroth. Science
DOI:10.1126/science.aea9795


您可能关心的问题

问:白天打盹是否意味着我衰老得更快?
答:在鳉鱼中,白天“打盹”是短寿命的强烈信号,这暗示生物钟或能量调节开始出现紊乱。虽然人类情况更复杂,但该研究与大量数据显示的睡眠-觉醒周期紊乱是认知衰退早期征兆的结论是一致的。

问:为什么要用鱼来研究人类衰老?
答:非洲绿松石鳉鱼是研究衰老的“生物学捷径”。它的寿命仅为4-8个月,却拥有与人类相似的复杂脊椎动物大脑和许多衰老标志物。这让科学家能在数月内观察完“一生”,而非数十年。

问:我能改变自己的“衰老轨迹”吗?
答:这正是当前研究的核心问题。既然能识别出这些“衰老阶段”,斯坦福团队正试图探究:是否可以通过干预(如饮食或光照疗法),在转变发生前就阻止甚至逆转它。如果能在“积木塔”倒塌前发现并稳住那块关键的积木,或许我们就能改写衰老的剧本。

(责任编辑:泉水)
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