Under deras viloläge saktar murmeldjurarnas andning, de förbränner ett enda gram fett per dag och deras kroppstemperatur sjunker till den grad att "de känns som luddiga, kalla stenar." Kredit:Daniel Blumstein/UCLA
Det är vad ett team av UCLA-biologer och kollegor som studerade gulbukiga murmeldjur upptäckte. Dessa stora markekorrar kan praktiskt taget stoppa åldrandeprocessen under de sju till åtta månader de tillbringar viloläge i sina underjordiska hålor, rapporterar forskarna idag i tidskriften Nature Ecology and Evolution .
Studien, den första som analyserade åldrandet bland murmeldjur i det vilda, visar att detta anti-aging-fenomen slår in när djuren når 2 år gamla, deras sexuella mognadsålder.
Forskarna studerade murmeldjursblodprover som samlats in under flera sommarsäsonger i Colorado, när djuren är aktiva ovan jord, för att bygga statistiska modeller som gjorde det möjligt för dem att uppskatta vad som hände under vinterdvalan. De bedömde murmeldjurarnas biologiska åldrande baserat på vad som kallas epigenetiska förändringar – hundratals kemiska modifieringar som sker i deras DNA.
"Våra resultat från olika statistiska tillvägagångssätt avslöjar att epigenetiskt åldrande i huvudsak avstannar under viloläge", säger huvudförfattaren Gabriela Pinho, som genomförde studien som doktorand vid UCLA med råd av Daniel Blumstein och Robert Wayne, professorer i ekologi och evolutionsbiologi. "Vi fann att murmeldjurens epigenetiska ålder ökar under den aktiva säsongen, stannar under vinterdvalan och fortsätter att öka under nästa aktiva säsong."
Denna process, sa forskarna, hjälper till att förklara varför den genomsnittliga livslängden för en gulbukig murmeldjur är längre än vad som förväntas av dess kroppsvikt.
Hibernation, en evolutionär anpassning som tillåter djur att överleva i hårda säsongsbetonade miljöer där det inte finns någon mat och temperaturerna är mycket låga, är vanlig bland mindre däggdjur, som murmeldjur, infödda i de bergiga västra regionerna i USA och Kanada.
Murmeldjurens vinterdvala växlar mellan perioder av metabolisk suppression som varar en eller två veckor och kortare perioder med ökad ämnesomsättning, som i allmänhet varar mindre än ett dygn. Under metabolisk undertryckning saktar deras andning ner och deras kroppstemperatur sjunker dramatiskt, till den grad att "de känns som luddiga, kalla stenar", sa Blumstein.
Dessutom använder de en minimal mängd energi och förbränner ungefär ett enda gram fett om dagen. "Det är i princip ingenting för ett djur på 5 000 till 6 000 gram (11-13 lbs.)", noterade Pinho. Detta gör att de kan spara energi och överleva långa perioder utan mat.
Under sin aktiva sommarsäsong äter murmeldjur mycket, vilket fördubblar sin vikt så att de har tillräckligt med fett för att överleva nästa viloperiod.
Alla dessa vilolägesrelaterade tillstånd - minskad matkonsumtion, låg kroppstemperatur och minskad ämnesomsättning - är kända för att motverka åldrandeprocessen och främja livslängden, sa forskarna. Detta försenade åldrande kommer sannolikt att inträffa hos andra däggdjur som övervintrar, sa de, eftersom de molekylära och fysiologiska förändringarna är liknande.
"Denna studie är det närmaste forskare har kommit att visa att biologiska processer involverade i viloläge är viktiga bidragsgivare till deras längre än förväntade livslängd baserat på deras kroppsvikt", säger Pinho, nu forskare vid det ideella Institute of Ecological Research's Lowland Tapir Conservation Initiative i Brasilien.
"Det faktum att vi kan upptäcka detta minskade åldrande under viloläge i en vild population betyder att effekten av viloläge på att bromsa åldrandet är riktigt stark", säger Blumstein, medlem av UCLA Institute of the Environment and Sustainability och en senior författare till studien. "Denna studie var möjlig endast för att vi hade tillgång till blodprover från frilevande djur vars åldrar är kända. Det är inte många vilda populationer som har detaljerad information om individuell kronologisk ålder, och detta förstärker vikten av långsiktiga fältprojekt."
Det kan finnas biomedicinska fördelar med att inducera viloläge hos människor eller mänskliga celler, sa forskarna – för att bevara organ för transplantation, till exempel, eller som en del av långvariga rymduppdrag.
För den aktuella publikationen studerade Pinho och hennes kollegor 73 kvinnliga gulbukiga murmeldjur under hela livet och samlade in blodprov varannan vecka under 14 aktiva säsonger, och analyserade dem regelbundet. Murmeldjurarnas kronologiska ålder beräknades baserat på det datum då unga djur först dök upp ur sina förlossningshålor. (Åldern på murmeldjurhanar är svår att fastställa, sa forskarna, eftersom de ofta vandrar från ett område till ett annat.)
Forskningen är en del av en 60-årig studie av gulbukiga murmeldjur baserad på det ideella Rocky Mountain Biological Laboratory i Colorado och finansierades av Brasiliens Science Without Borders-program, en del av landets National Counsel of Technological and Scientific Development, och National Geographic Society, ett forskningsstipendium för Rocky Mountain Biological Laboratory och National Science Foundation.
Andra seniora studieförfattare är Robert Wayne; Matteo Pellegrini, en UCLA-professor i molekylär-, cell- och utvecklingsbiologi; Steve Horvath, professor i human genetik och biostatistik vid UCLAs Fielding School of Public Health som utvecklade den "epigenetiska klockan" 2013; Julien Martin från Kanadas University of Ottawa; och Sagi Snir från Israels universitet i Haifa. Författarna fick insikter från UCLA:s Statistical Consulting Group.