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江南浪子的博客

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揭秘人类不能永生之谜  

2014-06-27 15:46:52|  分类: 趣闻逸事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 科学揭示人类不能永生之谜

        虽然生老病死是人之常情,但在进化生物学家看来,衰老还真是一个不好解释的现象。为什么这么说呢? 想想看,从一个简单的受精卵发育成你我他这么精巧复杂的身体,生命是自然界创造的多么伟大的奇迹啊 !可是,自然界创造生命都轻松完成了,维护生命怎么反倒力不从心,任由生命衰老、死亡了呢?

  1、 衰老:生物非和自己过不去
 

  除非意外死亡,大多数人在死之前,都要经过一段漫长的、白发苍苍、动作迟缓的衰老期。事实上,人的一生就是从出生到死亡的衰老过程。

  维护一件现成的作品,总比从无到有创造新的作品来得容易吧?所以大自然的这项工作似乎有“虎头蛇尾 ”之嫌。进化生物学家是不相信大自然做事会如此毛糙的,所以他们要想方设法解释,衰老现象应该有其合理的一面。

  从生理上讲,衰老是一个器官老化的过程。人的器官用久了总要老化,就像机器用久了,零部件要磨损一 样。至于器官为什么会老化,可以从更微观的层面得到解释:器官的老化实际上是各种无法修复的分子和细胞损伤长期累积的结果。比如说,我们的细胞每时每刻都在遭受破坏--DNA突变、蛋白质受损、细胞膜氧化等等。当我们衰老的时候,身上的很多器官已经“伤痕累累”了。

        于是,有人从进化的角度提出一个问题:人类的细胞为什么一定要衰老?为什么没有进化出永葆青春的本领来呢?假如我们能够永远活着,“你好我好大家好”,大自然母亲就没必要白手起家创造新的生命了, 这从经济的角度看,岂不是更划算吗?生物一定要衰老,一定要毁灭自己,真让人匪夷所思。
 
 
    2、生殖细胞可以永生
 

  其实前面的问题提的不是十分确切,因为并非我们身上所有的细胞都必定会衰老。比如说,即便在死之后,也有极少数细胞依然活着一—前提是你必须有孩子。每存活一个孩子,实际上你就有一个细胞(精子或者卵细胞)逃脱了死亡的命运。只要你的孩子再生孩子,香火不断,那你的这些细胞就获得了某种形式上的永生。

  假如你是男性,那么你身上携带Y染色体的精子跟你100代之前的父系祖先或者100代之后的子孙携带Y染色体的精子,在不考虑基因突变的情况下,是完全一样的。即使考虑基因突变,Y染色体上的重要基因也都保留了下来。从某种意义上说,这个精子其实已经获得了永生。

  不过,对于大量的体细胞(非生殖细胞),不管愿意与否,它们的命运却注定要跟着我们一起完蛋。当我们咽下最后一口气的时候,我们身上大多数体细胞依然还会存活好几分钟。在这期间,它们会想方设法从周围获得氧气,当这点残留的氧气用完了,它们也就因缺氧而无可奈何地告别这个世界了。


 
    如此看来,一个更确切的提法是:为什么进化没有让我们所有的体细胞都像精子和卯细胞那样,有机会永生呢?

  其实,不仅我们身上的某些生殖细胞能获得永生的机会,自然界中一些有着无性生殖本领的生物也能永葆青春。

    比方说,淡水水螅就具有超强的生存能力。它们不会衰老,随着年龄的增大,死亡率不会升高,繁殖能力也不会下降。即使身体被切成几段,它们也可以从一小段身体开始,重新长出完整的身体来。

    水螅能够永葆青春的奥秘在于:它身上的每一个细胞既是体细胞,也是生殖细胞。而对于我们大多数高等动物,细胞的生殖功能和日常的生理功能是完全分开的。在长期的进化中,我们已经分化出了许多专职细胞,如神经细胞、肌细胞等等。这种分工使我们的生存获得了巨大的优势。今天我们之所以能以高等动物的目光,傲视水螅这种低等生物,理由也就在这里。

  高级动物的生殖细胞能够永生,低级动物身上具有生殖功能的体细胞也具有永生的本领。从现象上看,只有那些具有生殖功能的细胞才有永葆青春的权利。而在高级动物身上,由于细胞的分工,体细胞已经丧失了生殖功能,于是它们再也与永生无缘了。人的躯体绝大部分是由体细胞组成的,所以我们的衰老和死亡 也就不可避免了。

             3. 繁殖、保养不能两全

 

  从生物体能量分配的角度看,衰老也是生物不可避免的过程。

  生物体每天都要摄入一定的能量。这些能量一部分用于生长,一部分用于体力和脑力劳动输出,一部分用于繁殖,还有一部分用于机体的维护,也就是希望自己延年益寿。

    本来躯体是不应该衰老和死亡的,它在生命的每一个阶段,都会尽最大的努力活下去,然而,在生存竞争的强大压力下,为了保证物种的繁衍,生物体在分配能量时,首先必须考虑生长和繁殖,而非构建一具永生的躯体。


        比方说,家鼠的寿命最高可达4年之久,但野鼠畿活过1年就属万幸,因为后者生存在非常险恶的环境中。 从物种繁衍的角度看,假如一只野鼠放弃繁衍,而把精力和能量全部用于“保养”自己的身体,那是非常不明智的行为!因为它即使“保养”得再好(理论上说,它就能活得更长久),但到不了1年,可能就会遇到天敌被吃掉。一一天敌可不会因你致力于永生,志存高远,就放过你这个美食。
 

  所以,为了不让自己绝种,野鼠在这短短的1年内,首要任务是尽快“找对象、结婚、生孩子”。而家鼠呢?它们的生存环境稍微好一些,生孩子的任务不那么紧迫,它就会活得从容许多,在养育孩子的同时, 也会懂得适当地照顾自己,这样一来,它就比同龄的野鼠衰老得慢了。


 
    总而言之,生物的身体必须在繁殖和机体的维护之间做出取舍。如果能量供应有限,机体只能在体细胞的维护方面减少投入,把更多的能量用于制造和保护生殖细胞(精子或者卵子),这样一来,随着时间的流逝,体细胞受到的损害越来越多,最终导致某些器官发生病变,衰老和死亡就不可避免了。而生殖细胞因为任何时候都能优先得到“保养”,所以就不会衰老了。这也解释了为什么具有生殖功能的细胞才会“长生不老”这一现象。
 

  从许多生物身上,我们都可以看到能量分配对生物衰老的影响。比如,科学家在线虫、果蝇和小鼠身上发现了一种“长寿基因”。有了这种基因,生物的寿命可延长40%左右。“长寿基因”之所以能够发挥延年益寿的作用,就在于它能够调动一系列生理活动,加强生物体细胞的维护和修复功能。

    另外,科学家还发现,让小鼠、恒河猴等动物处于半饥半饱状态,竟然能够延长它们的寿命(详见我刊2009年9期《想长寿吗?挨点饿吧》一文)。这一发现用别的理论不好解释,但用目前这个能量分配的新观点是不难解释的:因为在摄食量减少的条件下,动物的繁殖能力极大地下降了(众所周知,饥荒是不利于生育的);把这一部分能量“预算”用于机体维护,动物的寿命自然就会延长了。动物寿命为什么千差万别 ?

  这个观点甚至可以用来解答不同物种寿命千差万别的现象。

  我们知道,自然界中不同物种的寿命差别非常悬殊:蜉蝣的寿命只有短短的1天,而有些鲸类却能活到200 岁以上。为什么会有这种差别呢?我们一般会回答说,这是它们的寿命基因决定的。但是假如我们再问一 句:为什么它们的“寿命基因”会如此不同?这个问题就不好回答了。

       前面提到,衰老的一个重要原因,是物种在身体“保养”或者说器官“维修”方面投入不足,因为生殖、养育后代等活动占用了大量的能量。但物种在“保养”和“繁殖”之间能量的投资比例怎样,又是由生存环境的险恶程度决定的。野鼠因为生存环境恶劣,繁殖就成了它的第一要旨;而家鼠生存环境稍好一些,它就可以在自身“保养”上多投入一些。

  这样一来,一个物种的自然寿命,就在长期的自然选择中渐渐形成了。像鼠类,因为天敌多,作为种群要想长久地生存下去,每个鼠类个体就必须在繁殖后代上大量投入,而不在意保养自身,于是在大自然的“生死簿”里,它们的自然寿命很短。其实即使一部分鼠类突然进化出了长寿基因,它们恐怕也无福享受,因为环境很恶劣,它们还没有颐养天年就被天敌吃掉了,要长寿基因有什么用处呢?

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