作者:米歇尔·克拉普，俄勒冈州立大学 阿拉斯加库克湾，一只灰色白鲸幼崽和三只成年鲸
NMFS欧空局/MMPA许可证#20465
荣誉:保罗·韦德，美国国家海洋和大气管理局阿拉斯加渔业科学中心 研究人员现在可以确定生活在阿拉斯加库克湾的白鲸的年龄和性别，这要归功于一项新的基于脱氧核糖核酸的技术，该技术使用了来自皮肤组织小样本的信息
准确的年龄估计对库克湾白鲸的保护工作至关重要，在20世纪90年代种群数量大幅下降后，白鲸被列为濒危物种
此前，研究人员只能通过研究死亡动物的牙齿来确定白鲸的年龄
新的老化方法使用脱氧核糖核酸甲基化数据和机器学习来开发一个模型，捕捉甲基化和年龄之间的关系
这种关系为白鲸提供了一个表观遗传时钟
表观遗传学泛指改变基因功能的不可遗传的脱氧核糖核酸分子修饰
甲基化是表观遗传学的一种形式；这是一个生物过程，通过这一过程甲基被添加到脱氧核糖核酸分子
在哺乳动物中，随着动物年龄的增长，基因组中有些地方会变得更加甲基化
确定库克湾白鲸年龄的新方法代表了对该物种生活史理解的重大进步，并将应用于其他鲸类物种
这种方法也可以用来识别动物的性别
“这种工具的发展和表观遗传时钟的使用是衰老科学的一大进步，”该研究的主要作者埃莉诺·博斯说
博尔斯作为俄勒冈州立大学海洋哺乳动物研究所的博士后研究员参与了这个项目
“我们现在有技术可以轻松做到这一点，它可以成为白鲸研究的一个常规部分
" 研究人员的发现刚刚发表在《进化应用》杂志上
合著者包括OSU海洋哺乳动物研究所副主任斯科特·贝克；美国国家海洋和大气管理局阿拉斯加渔业科学中心的保罗·韦德；和加州大学洛杉矶分校的史蒂夫·霍瓦特
白鲸以其独特的白色和圆形头部而闻名
它们平均长13英尺，重3150磅，寿命长达80年
它们在阿拉斯加和整个北极被发现
库克湾白鲸是一个地理上和基因上截然不同的群体，不会迁徙
1979年人口超过1000人，但在1994年至1998年间从653人急剧下降到347人，部分原因是不受管制的狩猎
狩猎法规于2000年实施，但人口并没有反弹
今天，估计种群中有279头白鲸，它们已被美国国家海洋和大气管理局指定为“聚光灯下的物种”之一，这是一项倡议，旨在将更多的注意力和资源引向濒临灭绝的物种
2016年发布的诺阿物种恢复计划强调，需要确定库克湾白鲸种群的年龄结构，以更好地了解生长、繁殖和存活率
在齿鲸和海豚中，年龄通常是通过检查牙齿来确定的，牙齿记录生长层的年龄，类似于年轮
但是这种选择只有在动物死亡后才有
使用基因组信息，可以用一个小的活检针收集，是对活的鲸鱼和海豚研究的一个重要发展
贝克说，研究人员能够开发脱氧核糖核酸甲基化技术，部分原因是白鲸的基因组已经被测序
通过对67只死鲸的组织样本进行研究，研究人员测量了基因组中数万个位点的甲基化水平，并确定只用23个与衰老相关的位点就可以建立一个有效的时钟模型
基于他们的发现，研究人员使用机器学习为这个物种开发了一个表观遗传学年龄分布图
最后，研究人员将他们的发现与从相同动物身上采集的牙齿所确定的年龄信息进行对比
“有了所有这些信息，我们能够准确地模拟甲基化和年龄之间的关系，”博斯说
轮廓建立后，研究人员分析了2016年至2018年间从38只活着的鲸鱼身上采集的皮肤样本
他们能够利用脱氧核糖核酸甲基化来估计年龄和识别动物的性别
韦德说，新的老化方法为研究人员提供了一个重要的数据，用于他们的工作，以了解并希望找到扭转人口下降的方法
例如，虽然其他种群的白鲸在8岁或9岁左右达到性成熟，但研究人员发现，在迄今为止测试的库克湾鲸中，只有一只在10岁至19岁之间怀孕
“如果生殖像那样被大大延迟，这是一个令人惊讶的信号
这是一个我们可以进一步探索的领域，”韦德说
“我们希望不断增加数据，看看我们还能学到什么
我们认为这种老化技术是我们现在想例行公事做的事情
" 贝克补充说，随着额外样本的收集，该物种的年龄分布将继续自我校准和完善
研究人员说，未来研究的一个问题是，这个确定年龄的过程是否适用于其他白鲸种群，或者更广泛地适用于其他鲸鱼、海豚和鼠海豚
数据库中收集的遗传信息也可以用于其他生物变化的挖掘
“例如，人们对甲基化作为压力的一个指标很感兴趣，”贝克说
“我也对人口中的亲属关系感兴趣，现在知道个人的年龄更容易确定
"
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