如果能理解並模擬冬眠動物對這些基因開關的調控方式，或許就能幫助人類應對相關的代謝和神經退行性疾病。

許多哺乳動物通過冬眠來度過食物匱乏的嚴冬。它們在數月不吃不喝的情況下，能保持肌肉不萎縮，並在蘇醒後迅速從類似於中風或2型糖尿病的極端生理狀態中恢復。而在人類身上，這種極端的代謝調控能力似乎被“鎖定”了。

近日，兩項研究揭示了冬眠動物與生俱來的“超能力”背後的遺傳密碼，並指出這些能力的關鍵或許就沉睡在人類自己的DNA中，為探索基因調控機制和疾病逆轉提出了新方向。該系列研究於2025年7月31日以“背靠背”形式發表在《科學》（Science）上，作者是來自美國猶他大學健康中心等機構的研究團隊。

研究具體關注了一類被稱為“順式調控元件”（CREs）的DNA片段。它們本身不編碼蛋白質，但如同樂團的指揮，通過與鄰近基因發生物理接觸，來精細調控基因表達的“音量”大小。在非冬眠動物中，這些開關的設定相對穩定，以維持恒定的體溫和代謝。但在冬眠動物中，這些開關似乎被演化賦予了全新的調節模式。

研究人員們發現，在多個獨立演化出冬眠能力的物種中，一個名為“Fto-Irx”的基因區域內的調控元件不約而同地發生了快速變化。有趣的是，該區域內的FTO基因，正是目前已知的人類肥胖最強遺傳風險因數。這表明，冬眠動物似乎學會了利用這套與肥胖相關的遺傳工具，將其改造為控制體重和代謝的“超級開關”。

通過分析多種哺乳動物的基因組，研究團隊發現，冬眠動物演化的關鍵，可能在於“打破”或“關閉”了那些在非冬眠動物中起限制作用的基因調控元件。也就是說，它們的能力並非來自獲得了新的“超能力基因”，而是通過“功能喪失”擺脫了束縛，從而獲得了極端的代謝靈活性。

如果能理解並模擬冬眠動物對這些基因開關的調控方式，或許就能幫助人類應對相關的代謝和神經退行性疾病。為此，在其中一項研究中，研究者利用CRISPR基因編輯技術在小鼠模型中精准地敲除了幾個在冬眠動物中發生改變的關鍵調控元件，這引發了廣泛且高度特異的生理變化。一些突變小鼠的體重和代謝率發生了改變，另一些則影響了它們在模擬冬眠狀態後的體溫恢復能力，甚至有突變影響了小鼠的覓食行為。

“當你敲除其中一個看似微不足道的DNA區域時，成百上千個基因的活性都發生了改變，這太不可思議了。”該研究的第一作者之一、猶他大學健康中心研究科學家蘇珊·施泰因萬德（Susan Steinwand）在論文發佈會上表示，“這表明，單個調控元件就能編碼出多種不同的生理效應。”

這些深層的遺傳調控機制可能在治療代謝疾病、神經退行性疾病和延緩衰老等領域展現出巨大的應用潛力。兩項研究的作者們指出，人類或許已經擁有了實現類似“超能力”的遺傳藍圖，未來的挑戰在於如何安全、精准地學習並應用這些來自大自然的調控智慧來改善人類自身的健康。

來源：中國澎湃新聞