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标题: 为什么生命都难逃一死？ [打印本页]

作者: 小馨馨 时间: 2023-7-2 11:55
标题: 为什么生命都难逃一死？

图片来源：Unsplash

针对“永生是否可能”这个问题，水螅和它的嫡亲已经提供了一些迷人的线索。可大部门生物为什么照旧逃不出殒命的命运？

比起海洋和河道中其他光怪陆离的水生生物，水螅（hydra）很容易被忽略。它们生活在淡水之中，是水母、海葵和珊瑚的嫡亲，长得有点像蒲公英的种子：长长身材的一端是一团触须，自己没什么看头。不过，它惊人的再生能力成为了生物学中一个谜团。纵然被切成很多块，每一块都能再生成一个全新、完备的个体。也由于云云，科学家以古希腊神话中可以断头再生的九头蛇海德拉为其定名。
水螅的再生能力激发了生物学家的爱好——从自然界寻求生物永生的证据，为什么这些物种不会由于自然缘故原由殒命？殒命真的必然会发生吗？

水螅（图片来源：Stephen Friedt via Wikimedia Commons）
20世纪中期，人们认为朽迈是生物在生殖和细胞维护之间做出的一种衡量。最初，生物会使用资源来生长、维持细胞康健。从童年到青春期，生物体的重心就是活下去，并尽可能保持强壮和康健。在性成熟后，重心会转为繁殖。对大多数生物来说，资源是有限的，因今生育子女可能必要以牺牲康健为代价。
以鲑鱼为例，它们通常必要逆流游到上游去产卵，随后很快就会殒命。这种动物付出的一切代价，都是为了有最大的几率游到产卵地，并在那里产卵。对鲑鱼来说，产卵后回到下游、在海里多生存一年后再返回上游并乐成产卵的机会太渺茫了，因此自然选择也不会更青睐如许的个体。但无论怎样，鲑鱼都乐成将自己的基因传递了下去。
而现在，人们对“为什么全部生物都会死”的明白变得更具体了一些。当生物性成熟时，自然选择的影响会削弱，朽迈过程会开始，终极导致殒命。不过，英国东英祥瑞大学演化生物学和老年学传授阿列克谢·马克拉科夫（Alexei Maklakov）认为，这个过程并不是在给下一代铺路。
在生物的生命进程中，基因上会积累突变。这些突变有些是完全随机的，有些则由饮食、紫外光等因素导致。大多数突变要么没用要么有害，只有非常少的一部门是有益的。英国牛津大学人类学系的演化生物学家加布里埃尔·坎图里德斯（Gabriella Kountourides）认为，在性成熟前，如果有某些基因突变会低沉生物繁殖的几率，或者让生物在繁殖前就死去，如许的突变就会被自然选择摒弃。然而，一旦生物到性成熟阶段，它就有能力将基因传给下一代。从此时起，自然选择的力量便会削弱。
照旧说回鲑鱼。它们很擅长让自己活到成年并繁殖，它们的子女也很有机会乐成产卵。如果出现了极其稀有的环境，鲑鱼在产卵后发生某种基因突变，让它延伸了寿命，可以多活一年，那新产生的子女也不会更有优势。之宿世出的那一波已经在了。

图片来源：Jerome Charaoui via Wikimedia Commons
从自然选择的角度来看，生物在繁殖后继续保持康健没有多大利益。所以，与此相关的基因并不会由于自然选择而变得更广泛。坎图里德斯认为，一个个体可能想要活得更久，但自然选择不会朝这个方向积极，由于如许也不会持续给下一代带来利益。
只是，并非全部生物都像鲑鱼这么极端，在产卵后就会殒命，一些生物确实会为了多产一些子女而活得更久一些。生物DNA中的大部门突变都是有害或无影响的。机体能够修复此中一部门DNA的损伤，但随着年事的增长，自然选择的力量削弱，机体修复DNA的能力也在下降。
不过，朽迈和殒命是以两种方式发生的：一是自然选择力量削弱使有害突变积累，二是一些对生殖有利的突变会影响长寿。
BRCA基因突变可以佐证后一种方式。这些基因突变会显着增长患乳腺癌和卵巢癌的风险，但携带这些突变的女性生育能力也更强。所以，可能是BRCA基因突变为前半生提供了生殖优势，但在生命后期会增长康健风险。由于性成熟后，自然选择力量会削弱，所以这些基因突变带来的生殖优势盖过了后期在康健方面的劣势。
美国俄勒冈州立大学的生物学家凯特琳·麦克休（Kaitlin McHugh）认为，生命早期发生的变乱显然比繁殖后的要重要。由于繁殖潜力才是真正重要的。
细胞朽迈（cell senescence），就是细胞停止分裂，可能也是对生物早期生活有利、而对后期生活有害的一个例子。细胞朽迈可以制止DNA受损的细胞增殖，进而防备癌症。然而在生命后期，朽迈的细胞会在组织中积累，导致损伤和炎症，这些都是出现朽迈相关疾病的预兆。
只管绝大多数物种会朽迈，但总有一些例外。比如，很多植物的朽迈可以“忽略不计”，还有一些物种可以活数千年。比如美国犹他州鱼湖国家森林公园的潘多树。这棵树现实上是一个基因相同的雄性颤杨树群体，之间通过单一根系相连，占地面积高出40万平方米，重量估计高出6613吨。据估算，它可能已经活了1万多年。

“潘多”是由一株雄性颤杨无性繁殖出的树林，根系相互连接，且拥有相同DNA（图片来源：Wikimedia Commons）
水螅的嫡亲灯塔水母，有“永生水母”的称号，它也有一个保障长寿的妙招——如果受到伤害、疾病或压力影响，灯塔水母可以从成年阶段规复到早期阶段。麦克休说：“虽然某种程度上，我们会思考，这照旧不是同一个个体？”
马克拉科夫说，还有一种观点认为，一些物种会随着年事增长而变得更乐成，也被称为“负朽迈”（negative senescence），但这方面的证据还并不充实。
马克拉科夫认为，“如果由于某种缘故原由，物种繁殖能力广泛较低，或者根本无法在生命早期繁殖，就会改变自然选择的运作方式。”如许的例子常出现在一夫多妻制的动物中，如海象或鹿，一只雄性可能控制着一群雌性。这个群体的规模，以及它可能拥有的子女数量，可能会随着雄性的年事和体型而增长。因此，雄性的繁殖能力也会不停增长。
他还指出，虽然有些物种确实可以随着年事的增长而保持繁殖能力，但并不是真正的“负朽迈”——已经发表的一些研究很可能存在缺陷。比如，雄性海象其实不能无穷期地拥有浩繁配偶。
不过，在朽迈过程中，性可能发挥着奇特的作用。根据英国伦敦大学学院梅根·阿诺特（Megan Arnot）和露丝·梅斯（Ruth Mace）的一项研究，拥有规律性生活的女性更年期会开始得较晚。此中也体现出了一种衡量——如果没有有身的机会，排卵所斲丧的能量可能被身材的其他部位更好地使用。
但在其他动物中，较强的生育能力似乎会加速朽迈。例如，子女多的蝙蝠通常寿命更短。如果有机会繁殖，蝙蝠也许会放弃一切，包罗生命。麦克休表现，这是一种时间上的衡量，在早期生活中能很好地繁殖的生物，后期不会再过得那么好。(不过，水螅是这个规则中的例外，在一生中，它们的生育率似乎没有下降。)
有一些物种中，两性之间的寿命会有巨大差异。几个典范的例子是，蚂蚁、白蚁群和蜜蜂都有一个蚁后或蜂王。相比于没有生殖能力的工蚁或工蜂，蚁后或蜂王的生育能力会更高，寿命也更长。为什么繁殖的成本不会淘汰蚁后或蜂王的寿命？可能是由于蚁后或蜂王并不会面对工蚁或工蜂所面对的很多威胁，而且生活方式不同，因此在这类物种中，朽迈理论无法等效实用于两性。
那么，如果繁殖对寿命的影响这么大，为什么很多人在生完孩子后还能活这么久呢?

图片来源：Unsplash
“祖母假说”（grandmother hypothesis）认为，繁殖是一项耗能且布满风险的运动，而年长的亲戚能提供一些资助，这对繁殖是很重要的。祖母可以通过抚养孙辈来确保自己的部门基因存活下来，而从自然选择的角度来看，长寿可以带来一些优势。坎图里德斯（Kountourides）表现，拥有祖母的家庭的繁殖顺应度（reproductive fitness，用来评估特定基因型个体在繁殖上的乐成率）也会更高，可能是由于母亲能够专注于生更多的孩子，而祖母能资助抚养已经出生的孩子。
但由于孙辈与祖母只共享25%的基因，因此祖母与孙辈的关系与和侄女、侄子的亲缘关系一样。
马克拉科夫表现，也可能只是由于在过去，没有充足多的女性活到50岁，就很少在那个年事段生育。因此，自然选择对女性50岁时生殖的影响非常非常小。回到朽迈的核心原则——繁殖后自然选择力量削弱。所以，人们在晚年生活中经历的很多变乱可能并不愉快，但自然选择也没有充足强盛的力量来保护我们不受伤害了。
撰文 | 威廉·帕克（William Park）
翻译 | 谢汝雨
审校 | clefable
原文链接：
https://www.bbc.com/future/article/20220805-why-do-we-die
封面来源：Unsplash

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