Dat ontdekte een team van UCLA-biologen en collega's die geelbuikmarmotten bestudeerden. Deze grote grondeekhoorns zijn in staat om het verouderingsproces vrijwel te stoppen gedurende de zeven tot acht maanden die ze in hun ondergrondse holen overwinteren, rapporteren de onderzoekers vandaag in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution .

De studie, de eerste die de snelheid van veroudering bij marmotten in het wild analyseerde, toont aan dat dit anti-verouderingsfenomeen begint zodra de dieren 2 jaar oud zijn, hun leeftijd van seksuele rijpheid.

De onderzoekers bestudeerden bloedmonsters van marmotten die gedurende meerdere zomerseizoenen in Colorado waren verzameld, wanneer de dieren bovengronds actief zijn, om statistische modellen te bouwen waarmee ze konden inschatten wat er gebeurde tijdens de winterslaap. Ze beoordeelden de biologische veroudering van de marmotten op basis van wat bekend staat als epigenetische veranderingen - honderden chemische modificaties die plaatsvinden in hun DNA.

"Onze resultaten van verschillende statistische benaderingen laten zien dat epigenetische veroudering in wezen stopt tijdens de winterslaap", zegt hoofdauteur Gabriela Pinho, die de studie uitvoerde als UCLA-doctoraatsstudent geadviseerd door Daniel Blumstein en Robert Wayne, professoren ecologie en evolutionaire biologie. "We ontdekten dat de epigenetische leeftijd van marmotten toeneemt tijdens het actieve seizoen, stopt tijdens de winterslaap en blijft toenemen in het volgende actieve seizoen."

Dit proces, aldus de onderzoekers, helpt verklaren waarom de gemiddelde levensduur van een geelbuikmarmot langer is dan op basis van zijn lichaamsgewicht zou worden verwacht.

Winterslaap, een evolutionaire aanpassing die dieren in staat stelt te overleven in barre seizoensomgevingen waar geen voedsel is en de temperaturen erg laag zijn, komt veel voor bij kleinere zoogdieren, zoals marmotten, die inheems zijn in de bergachtige westelijke regio's van de VS en Canada.

De winterslaap van de marmotten wisselt tussen perioden van metabole onderdrukking die een week of twee duren en kortere perioden van verhoogd metabolisme, die over het algemeen minder dan een dag duren. Tijdens metabole onderdrukking vertraagt ​​hun ademhaling en daalt hun lichaamstemperatuur dramatisch, tot het punt dat "ze zich als vage, koude rotsen voelen", zei Blumstein.

Bovendien verbruiken ze een minuscule hoeveelheid energie en verbranden ze ongeveer één gram vet per dag. "Dat is in wezen niets voor een dier van 5.000 tot 6.000 gram (11-13 lbs.)", merkte Pinho op. Hierdoor kunnen ze energie besparen en lange tijd zonder voedsel overleven.

Tijdens hun actieve zomerseizoen eten marmotten veel en verdubbelen ze hun gewicht zodat ze voldoende vet hebben om de volgende winterslaap te overleven.

Van al deze winterslaapgerelateerde aandoeningen - verminderde voedselconsumptie, lage lichaamstemperatuur en verminderd metabolisme - is bekend dat ze het verouderingsproces tegengaan en een lang leven bevorderen, aldus de onderzoekers. Deze vertraagde veroudering komt waarschijnlijk voor bij andere zoogdieren die overwinteren, zeiden ze, omdat de moleculaire en fysiologische veranderingen vergelijkbaar zijn.

"Deze studie komt het dichtst in de buurt van wetenschappers die hebben aangetoond dat biologische processen die betrokken zijn bij winterslaap een belangrijke bijdrage leveren aan hun langer dan verwachte levensduur op basis van hun lichaamsgewicht", zegt Pinho, nu een onderzoeker bij Lowland van het non-profit Institute of Ecological Research. Tapir Conservation Initiative in Brazilië.

"Het feit dat we deze verminderde veroudering tijdens de winterslaap in een wilde populatie kunnen detecteren, betekent dat het effect van winterslaap op het vertragen van veroudering echt sterk is", zegt Blumstein, een lid van het UCLA Institute of the Environment and Sustainability en een senior auteur van de studie. "Deze studie was alleen mogelijk omdat we toegang hadden tot bloedmonsters van vrijlevende dieren waarvan de leeftijd bekend is. Niet veel wilde populaties hebben gedetailleerde informatie over de individuele chronologische leeftijd, en dit versterkt het belang van langdurige veldprojecten."

Er kunnen biomedische voordelen zijn aan het induceren van winterslaapcondities bij mensen of menselijke cellen, aldus de onderzoekers - om organen te bewaren voor bijvoorbeeld transplantatie of als onderdeel van langdurige ruimtemissies.

Voor de huidige publicatie bestudeerden Pinho en haar collega's gedurende hun hele leven 73 vrouwelijke geelbuikmarmotten en verzamelden ze elke twee weken bloedmonsters gedurende 14 actieve seizoenen, waarbij ze regelmatig werden geanalyseerd. De chronologische leeftijd van de marmotten werd berekend op basis van de datum waarop de juvenielen voor het eerst uit hun geboorteholen tevoorschijn kwamen. (De leeftijd van mannelijke marmotten is moeilijk te bepalen, aldus de onderzoekers, omdat ze vaak van het ene gebied naar het andere migreren.)

Het onderzoek maakt deel uit van een 60-jarige studie van geelbuikmarmotten in het non-profit Rocky Mountain Biological Laboratory in Colorado en werd gefinancierd door het Science Without Borders-programma van Brazilië, onderdeel van de National Counsel of Technological and Scientific Development van het land, en de National Geographic Society, een onderzoeksbeurs van het Rocky Mountain Biological Laboratory en de National Science Foundation.

Andere senior studie auteurs zijn Robert Wayne; Matteo Pellegrini, een UCLA-professor in moleculaire, cel- en ontwikkelingsbiologie; Steve Horvath, een professor in menselijke genetica en biostatistiek aan de Fielding School of Public Health van de UCLA, die in 2013 de "epigenetische klok" ontwikkelde; Julien Martin van de Canadese Universiteit van Ottawa; en Sagi Snir van de Israëlische Universiteit van Haifa. De auteurs kregen inzichten van UCLA's Statistical Consulting Group.