En un estudio reciente publicado en la revista Science Advances, los investigadores estimaron la longevidad máxima, el período de gestación y la edad de madurez sexual utilizando la metilación desoxirribonucleica (ADN) examinando 15.000 muestras de 348 especies de mamíferos.
El Consorcio de Metilación de Mamíferos ha recopilado datos de metilación del ADN de 348 animales para examinar la longevidad máxima de las especies de mamíferos. Se requiere una mejor comprensión de las vías moleculares que determinan esta esperanza de vida, que actualmente es poco conocida debido a los tamaños de muestra limitados y los métodos de recopilación de datos. La colección cubre investigaciones sobre alteraciones de la metilación asociadas a la edad de los mamíferos, envejecimiento epigenético, técnicas de aprendizaje automático y árboles de modelado filo-epigenético.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores crearon regresiones multivariadas para estimar la longevidad máxima y las características específicas de las especies relacionadas.
Los investigadores desarrollaron modelos de regresión utilizando los datos del Mammalian Mmethylation Consortium, enfatizando patrones altamente conservados de metilación de citosina a partir de 15.000 muestras de ácido desoxirribonucleico de 59 tipos de tejidos y 348 especies de mamíferos de 25 grupos taxonómicos. Los investigadores produjeron predicciones sexuales universales basadas en los niveles de metilación de CpG que se aplican a todas las especies de mamíferos excepto a los titíes.
Los investigadores utilizaron tres modelos de regresión penalizados para estimar la esperanza de vida máxima, la duración de la gestación y la edad de madurez sexual para cada especie según la versión más reciente de la base de datos anAge. La esperanza de vida máxima estimada, medida utilizando estimaciones de años logarítmicos, fue la longevidad máxima epigenética o ADN metilada. Los investigadores investigaron la asociación entre la edad cronológica y las variables de la historia de vida entre los individuos muestreados. Desarrollaron una predicción de longevidad máxima diferente (estimador de animales jóvenes) basada en muestras de animales más jóvenes que la edad de madurez sexual típica de la especie y menos de cinco años.
Los investigadores crearon predicciones de la historia de vida independientes de los tejidos basadas en los niveles promedio de metilación en todas las especies y tipos de tejidos. Probaron estos predictores en animales seleccionados con diversos tipos de tejidos para comprender mejor cómo el tipo de tejido afecta las estimaciones de longevidad. Los investigadores utilizaron modelos de regresión neta elástica para estimar la esperanza de vida máxima basándose en datos de metilación de CpG e indicaciones de orden taxonómico. Evaluaron la precisión del predictor con modelos de regresión de k vecinos más cercanos. El estudio también analizó posibles diferencias en las proyecciones de longevidad máxima entre sexos utilizando el modelo de regresión final, que predice la longevidad a nivel de especie en escalas logarítmicas.
Análisis multivariado de rasgos de la historia de vida utilizando predictores epigenéticos. Esta figura resume el análisis de validación cruzada de predictores epigenéticos de dejar una especie fuera (LOSO). Todas las estimaciones están transformadas logarítmicamente (base e) para diversos rasgos de la historia de vida, incluidos (A y B) esperanza de vida máxima (en logaritmos de años), (C) tiempo de gestación (en logaritmos de días) y (D) edad al momento de tener relaciones sexuales. madurez (en logaritmos de años). Cada especie en los paneles del diagrama de dispersión está simbolizada por un número específico. La parte entera (entero) de esta representación numérica corresponde a su orden taxonómico. Estos números, codificados por colores según sus respectivos órdenes taxonómicos, se vinculan a especies distintas. Para obtener valores numéricos detallados, consulte la tabla S4 y la fig. S8. El título encima de cada panel proporciona el coeficiente de correlación de Pearson (R), el error absoluto mediano (MAE) y un valor P no ajustado bilateral (P). La coherencia en la representación del color de los órdenes taxonómicos se mantiene en esta y otras figuras relacionadas. Una línea de puntos dentro de los diagramas de dispersión representa la línea de predicción perfecta, mientras que la línea roja continua es la regresión lineal ajustada. Las siluetas de animales presentadas provienen de la base de datos Phylopic (https://www.phylopic.org/) o Wikimedia, que se encuentran bajo dominio público o bajo la licencia CC BY 3.0.
Resultados
Las predicciones de longevidad máxima del ADNm indicaron un probable beneficio de longevidad intrínseca para las mujeres sobre los hombres entre 17 especies biológicas de mamíferos, incluidos los seres humanos. Las estimaciones no se vieron afectadas por la reprogramación parcial y las restricciones calóricas. Las alteraciones genéticas en las redes somatotrópicas que involucran receptores relacionados con la hormona del crecimiento afectaron la longevidad máxima del ADN en tejidos específicos. Las tasas de mortalidad relacionadas con el cáncer no se correlacionaron con las estimaciones de rasgos epigenéticos de la historia de vida.
El estimador de longevidad máxima DNAm no detectó variaciones en la longevidad entre especies, como entre diferentes razas de perros. La longevidad máxima se determina en parte mediante firmas epigenéticas que son propiedades intrínsecas y distintas de aquellas relacionadas con los riesgos de muerte a nivel individual. Los datos de ADNm generados por matrices de mamíferos pueden clasificar con precisión especies, sexos y tejidos de muestras. Los predictores epigenéticos son precisos, con duraciones de vida máximas logarítmicas proyectadas que coinciden aproximadamente con las observadas en los adultos mayores.
El tiempo de gestación real tiene un vínculo más sólido con la duración de vida prevista. La predicción epigenética de la edad de madurez sexual muestra una asociación ligeramente más débil con los datos observados. El predictor de animales jóvenes exhibe fuertes correlaciones con la longevidad máxima anticipada, a pesar de que la restricción de edad ha limitado el número de especies accesibles para la investigación. El equipo descubrió que la duración máxima de vida estimada para muestras individuales podría diferir y que la duración de la gestación y las edades de madurez sexual se correlacionan considerablemente con la edad en algunos estratos de tejidos de especies.
El estudio mostró una asociación positiva entre la longevidad máxima y el peso adulto promedio en todas las especies a pesar de una correlación negativa entre el peso adulto y la longevidad máxima en otras especies. Sin embargo, el predictor epigenético de la longevidad máxima se asoció positivamente con los valores reales. Los investigadores encontraron una relación negativa entre el riesgo de cáncer en los mamíferos y el período de gestación observado, lo que implica que las características de la historia de vida pueden predecir el riesgo de mortalidad por cáncer en los mamíferos. Sin embargo, no se descubrió ningún vínculo significativo entre las predicciones epigenéticas de las características de la historia de vida y el riesgo de cáncer en los mamíferos, lo que sugiere que las actividades del estilo de vida tuvieron un impacto insignificante en la longevidad humana máxima.
El estudio encontró que la longevidad máxima de una especie está significativamente relacionada con su firma epigenética, independientemente del sexo, la masa corporal, la restricción calórica o el estilo de vida. Esta firma se ve afectada por la eliminación de la hormona del crecimiento y la reprogramación completa. Los estimadores epigenéticos tuvieron mayor precisión para el tiempo de gestación que para la longevidad máxima, presumiblemente debido a la dificultad para recopilar datos correctos entre diversas especies. El dimorfismo sexual en las proyecciones de vida demostró congruencia entre sexos, mientras que las hembras tenían una duración de vida esperada más alta en 17 especies, incluidos los humanos.
Referencias:
Caesar Z. Li et al., Predictores epigenéticos de la esperanza de vida máxima de las especies y otros rasgos de la historia de vida en los mamíferos, Sci. Adv. 10, eadm7273 (2024), DOI: 10.1126/sciadv.adm7273, https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adm7273