海膽是迷人的生物，有紅、紫、綠、黑等多種顏色，分布在世界各地的海洋中，身體呈五輻射對稱，并以其球形、多刺的外觀而聞名。它們主要以藻類為食，但也吃浮游動物、軟體動物等小動物，這有助于控制藻類和其他植物的生長并維持生態系統的健康平衡。曾經有報道稱，人們在夏威夷海域引入海膽以幫助珊瑚抵御藻類入侵。海膽有數百個管足，用于運動、進食和呼吸，也用于附著在巖石和其他底質上。更為重要的是，管足有著獨特的光感受器，可以對光線做出反應。海膽也很聰明，雖然自己有管足，但是經常“偷懶”，有視頻拍到它們經常“騎”著螃蟹去“旅游”找覓食地。

星肛海膽 Astropyga radiata 搭便車“騎”螃蟹。兩者互惠互利，海膽成為螃蟹的“盾牌”，螃蟹則帶海膽到達新的覓食地 / Sarah Gibbens，www.nationalgeographic.com

現存大約有 1000 種海膽，它們的壽命差異較大，包括一些壽命特別長、衰老可以忽略不計的物種。它們是如何做到長壽的呢？接下來以紅海膽Mesocentrotus franciscanus為例來探討。

紅海膽Mesocentrotus franciscanus /Extemporalist，CC0 1.0

紅海膽是地球上最長壽的動物之一。據報道，它的壽命超過 100 歲，終生繁殖，死亡率也不隨年齡增長而升高。研究人員對 4 種不同壽命海膽的基因編碼區做了進化選擇分析，在長壽的紅海膽中發現 216 個受正選擇影響的基因。這些基因與基因組調控、mRNA 轉錄保真、蛋白質表達平衡和線粒體代謝有關。這是一個特別有趣的基因集合，因為已知這些過程的失調是衰老的標志，而基因組完整、蛋白質表達平衡、線粒體功能正常行使和 mRNA 正確加工有助于細胞穩態和動物體長壽。進一步的蛋白互作網絡分析結果顯示，這些正選擇下的基因產物具有生物學上的聯系，這表明一個相互連接的分子網絡途徑有助于紅海膽長壽和忽略衰老。

紅海膽基因組正選擇基因富集結果（A）及蛋白互作分析結果（B） /Polinski等，2024

接著對紅海膽基因組中擴張的基因家族進行分析，發現這些家族主要涉及免疫、神經系統和核酸代謝。與免疫相關的擴張基因家族預計發揮兩個不同但互補的作用：檢測和響應病原微生物、維持組織穩態。與神經系統相關的擴展基因家族則增強了紅海膽感受和響應各種環境刺激的能力。而與核酸代謝相關的擴展基因家族則調節染色質狀態和介導 DNA 復制、轉錄、修復等過程。這些免疫、神經系統功能的正常發揮和基因組穩定性在促進生存、抗病和長壽方面有著核心作用，但還需要驗證基因型和表型之間的因果關系。

紅海膽基因組擴張的基因家族（A）及富集結果（B） /Polinski等，2024

參考文獻：

Polinski J M, Castellano K R, Buckley K M, et al. 2024. Genomic signatures of exceptional longevity and negligible aging in the long-lived red sea urchin[J]. Cell Reports, 43: 23.

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