人類為何不能實現(xiàn)“永生”?---自私的基因

不管是古代的西方還是東方,永生是人們追求的一種極致狀態(tài)。為了永生,人類歷史上出現(xiàn)過很多匪夷所思的事情,比如在中國,想要永生的達(dá)官貴人選擇吃丹藥,最后紛紛重金屬中毒而死;在西方,則是選擇與神進(jìn)行思維上的接軌,希望得到永生。事實證明兩種方法都不行。

老去才是正常發(fā)展規(guī)律

隨著人類對科學(xué)越來越深的探索,永生這一話題已經(jīng)漸漸淡了,人們不再提起它,因為我們知道不僅是人類,地球上的有機(jī)生命體都沒有辦法做到永生。每種生物的壽命,在基因里就已經(jīng)被標(biāo)好了范圍。一切都是基因為了延續(xù)自己做出的選擇,生物只是基因的載體。

DNA:“我才是老大!”

有限的資源

生物無法永生,最關(guān)鍵的一個因素,就是地球上的資源是有限的。如果生物在地球上永遠(yuǎn)存活下去,同時它們又會產(chǎn)生后代,在時間的推移下,種群數(shù)量就會突破自然難以承受的限度。之后便走向衰亡最終滅絕,這是基因最不愿意看見的事情。

生命的凋亡

自然界中有這樣一個現(xiàn)象,越是壽命短的生物,繁殖能力越強(qiáng);壽命長的生物,它們性成熟的時間很晚,生育的后代數(shù)量也不多。比如老鼠,壽命一般只有兩年左右,但是老鼠的一生幾乎可以做到不間斷的生育。最高紀(jì)錄是一對老鼠可以一年生育12次。

壽命長的生物,比如格陵蘭鯊,最年長的格陵蘭鯊400多歲,出生于中國的明朝時期,然而它長到150歲才能性成熟。為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?就是因為基因為了讓自己更好地傳遞下去,必須要保證種群處在一個健康的數(shù)量。

400歲高壽的格林蘭鯊

大部分生物采用的是對半遺傳,即后代身體的基因里父母各占一半。因此在繁衍的過程中,基因需要尋找另一半才能讓自己穩(wěn)定地遺傳?;虿皇峭昝赖?,每一條基因都有自己的缺點,基因是會盡量抑制這個缺點在下一代身上表達(dá)的。

如果一個種群里基因多樣性不高,那么基因很有可能會遇到擁有同樣缺陷的另一半,結(jié)合的后代就可能完了。如果無法留下后代,這條基因基本上就終結(jié)了。所以,為了讓自己能找到更好的另一半,就得定期清除年老個體。

減數(shù)分裂

那么基因是用怎樣的手段讓年老個體被清理出去的呢?

基因控制壽命

端粒位于染色體末尾,長度從這個生物體誕生開始就已經(jīng)固定。染色體每分裂一次,端粒就會丟失一點,直到端粒縮短到一定的長度。這時DNA就會停止復(fù)制,細(xì)胞也會停止分裂,最終走向死亡。

染色體

人類的端??梢赃M(jìn)行56次縮短,換算成人類的壽命是120年。也就是說,120歲是人類壽命的理論極限,只有極少數(shù)個體能夠超越120歲。事實也的確如此,全世界120歲以上的老人屈指可數(shù)。

既然知道了壽命有限是端??s短造成的,這是否意味著,只要人類能夠抑制端??s短的趨勢,就能將壽命延長下去?如果能將這個縮短徹底控制,人類就能實現(xiàn)永生?

端粒的長短與壽命

理論上是對的,可實際上,端??s短是不可逆的過程,它就是基因選擇的一個結(jié)果,人類沒有辦法反抗自己的基因。端粒縮短告訴我們,人的壽命極限是120歲,可是大部分的人連活過100歲都很難。端粒只能決定壽命的極限,真正的壽命還是受到干細(xì)胞的影響。

隨著細(xì)胞的分裂,每分裂一次,端粒大約會丟失約30-200bp的長度,當(dāng)減少到一定程度之后,細(xì)胞就不能再分裂,而是逐漸走向凋亡。但是有一種特殊的酶,叫做端粒酶,它自帶模板,可以補充隨著細(xì)胞分裂而減少的端粒序列,進(jìn)而穩(wěn)定端粒長度。這意味著,如果細(xì)胞里沒有端粒酶,細(xì)胞就會按照正常的步驟,分裂大概50-60次之后,走向凋亡。但凡事總有意外,如果某細(xì)胞里這個酶的含量相對較高,也就是說端粒剛縮短了一點,端粒酶可以立刻把它補齊,端粒就不會縮短,從而無限分裂下去,比如生殖細(xì)胞睪丸、卵巢、胎盤,胎兒細(xì)胞,甚至癌細(xì)胞里,通常端粒酶含量相對較高。我們知道癌細(xì)胞是可以永生的,只要營養(yǎng)夠,可以一直分裂下去,科學(xué)家們也通過實驗證明,癌細(xì)胞中端粒酶的含量確實更高,所以是否有一天,人類也可以通過注射一針含有端粒酶的藥品實現(xiàn)永生呢?

干細(xì)胞是身體的后備軍,它可以分化成身體所需要的細(xì)胞。有的干細(xì)胞可以分化成任何類型的細(xì)胞,被稱為全能干細(xì)胞。這種干細(xì)胞只出現(xiàn)在胚胎時期,它可以分化為200多種細(xì)胞,用來組成胎兒個體。

生物體內(nèi)最有活力的細(xì)胞——干細(xì)胞

有的干細(xì)胞可以分化為多種類型的細(xì)胞,分化能力弱于全能干細(xì)胞,無法發(fā)展成為一個個體,這類叫做多能干細(xì)胞。比如造血干細(xì)胞就能分化成12種血細(xì)胞。還有一種干細(xì)胞只能分化為特定細(xì)胞,比如上皮組織的干細(xì)胞就只能分化成皮膚細(xì)胞,成肌干細(xì)胞就用于形成肌肉,這種干細(xì)胞被稱為單能干細(xì)胞

干細(xì)胞理論上是無限或者永生的,有自我更新能力。然而實際上,生物體的干細(xì)胞到了一定的時間就會數(shù)量減少,最后干細(xì)胞分化出來的新細(xì)胞無法填補衰老的細(xì)胞,那么個體就會先出現(xiàn)局部死亡。

細(xì)胞的分化

比如我們常說的老年癡呆,就是腦細(xì)胞先于身體細(xì)胞死亡。神經(jīng)元是高度分化的細(xì)胞結(jié)構(gòu),不會再生,它死亡之后只能由后續(xù)的頂替,當(dāng)分化出來的神經(jīng)元數(shù)量不夠后,大腦的思考就會開始出現(xiàn)問題。腦袋如此,身體的其他部位也是如此。當(dāng)我們衰亡的細(xì)胞大于新生的細(xì)胞時,身體已經(jīng)離死亡不遠(yuǎn)了。

正常大腦與阿爾茲海默癥的大腦

致命氧氣

造成衰亡的另一個原因就是氧化,是的,我們賴以為生的氧氣,實則是造成我們衰亡的罪魁禍?zhǔn)字弧Q鯕鈺o差別氧化我們身體中的許多有機(jī)物,從而破壞其結(jié)構(gòu)。

氧分子由兩個氧原子組成

生物其實是厭氧的,這是35億年前就埋下的伏筆,因為生命誕生之初地球上沒有氧氣,最初的生命不會有氧呼吸。地球的氧氣是在大約26億年前,藍(lán)細(xì)菌用了10億年的時間將地球上的每一個二價鐵氧化為三價鐵,最終游離氧分子出現(xiàn)在大氣之中。

然后,迎接地球生命的是一次巨大的滅絕。地球生命面臨自誕生以來最大的考驗,如果不能適應(yīng)氧氣,那么整個生命將會戛然而止。在這樣的生死存亡之際,生命解鎖了有氧呼吸。

生物的重要生命活動——有氧呼吸

我們能夠自由呼吸離不開細(xì)胞里的一個結(jié)構(gòu)——線粒體,但線粒體更像是一個退化了的厭氧菌,它自身還攜帶著遺傳物質(zhì)——線粒體DNA。

科學(xué)家們猜測,遠(yuǎn)古時期,厭氧生命好氧生命選擇了合作,因為最危險的地方就是最安全的地方,當(dāng)時的地球上氧氣已經(jīng)散布到了各個角落。厭氧細(xì)菌已經(jīng)無處可逃。唯一沒有氧氣的地方就是好氧生命旁邊,因為它們消耗氧氣,可以讓周圍從此暫時處于無氧狀態(tài)。

有氧呼吸的場所——線粒體

厭氧生命比好氧生命長得大,于是它決定將其裝入自己的體內(nèi),最后,好氧生命在這樣的生活中退化掉了大部分結(jié)構(gòu),只留下自己對氧氣的使用以及那些遺傳物質(zhì)

線粒體已經(jīng)完全融入細(xì)胞,只要細(xì)胞衰亡,它也會喪失功能。當(dāng)人體內(nèi)衰亡的細(xì)胞足夠多,多到細(xì)胞線粒體無法將人體吸收的氧氣全部利用,這些未被用完的氧氣就會開始氧化細(xì)胞。只要生物生活在地球上就逃不掉有氧環(huán)境,有氧氣的地方,就會伴隨著氧化。并且氧氣濃度越高,細(xì)胞衰老的速度會更快。氧化的最終結(jié)局就是死亡。

食物腐敗也是一種氧化

延緩衰亡

宇宙中最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)是原子,人類也可以看作是原子組成。一個活著的人,原子排列呈現(xiàn)有序性,而死亡的人,原子排列呈現(xiàn)無序性。根據(jù)熱力學(xué)定律,宇宙中的一切都有自發(fā)朝著無序狀態(tài)發(fā)展的趨勢,也就是說,一切事物都是奔著熵增大的方向進(jìn)行。永生就是違背這一規(guī)律的存在。

熵是用來描述混亂程度的物理量

沒有誰能夠永生,走向死亡是宇宙中每個事物的歸宿。只不過我們可以讓死亡來得更晚一些,比如人類吃飯,就是一個延緩死亡的過程。

熵增是自然界無法逆轉(zhuǎn)的一個趨勢,但是可以將這個過程放慢腳步,減緩熵增的方式就是注入能量。人類進(jìn)食就是吸收了食物中的能量,這些能量會被用來減緩熵增,原本很快就達(dá)到無序狀態(tài),有了外部能量的加持,就可以盡可能地保持有序。這也難怪,民間總說能吃是福,吃飯不一定能讓人金剛不壞,但不吃飯絕對會讓身體迅速垮掉。

熵增的過程

此外,抗氧化也是延緩細(xì)胞衰亡的一種辦法。氧氣氧化細(xì)胞,會產(chǎn)生大量的自由基。自由基對身體有害,會引發(fā)癌癥等疾病,縮短人類的壽命。抗氧化的物質(zhì),人體自身可以合成,但是隨著時間的推移,合成的抗氧化物會越來越少,所以可以通過外部物質(zhì)進(jìn)行補充,比如服用抗氧化劑。新鮮的瓜果蔬菜中含有豐富的抗氧化物質(zhì),在好好吃飯的同時,應(yīng)該注意均衡分配,多吃水果蔬菜

多吃含抗氧化劑的水果蔬菜

科學(xué)家們還在試圖尋找增加端粒長度的辦法。我們的端粒并非不能延長,有一種可以讓其延長的物質(zhì)叫做端粒酶。它可以將端粒DNA增加到染色體的末端,這樣經(jīng)過復(fù)制分裂而縮短的端粒就會被填補失去的部分,如果能夠一直填補,就能讓身體維持下一個平衡狀態(tài),這也許就是永生。

科學(xué)家試圖找到增加端粒長度的辦法

然而端粒酶并不是哪哪兒都有的,它只會出現(xiàn)在分裂最旺盛的區(qū)域,比如造血干細(xì)胞、生殖細(xì)胞里面,而分化好的細(xì)胞里面,端粒酶被抑制了活性。我們的基因,真的是鐵了心不讓我們永生。

細(xì)胞的一生

自私的基因

人類非常好奇,我們已經(jīng)掌握了很多基因技術(shù),甚至能夠通過基因編輯去除掉我們不需要的基因(當(dāng)然此技術(shù)不允許出現(xiàn)在人身上),為何不能解決端粒縮短的問題?

基因編輯技術(shù)

其實,人類掌握的基因技術(shù)對于整個基因系統(tǒng)來說無關(guān)痛癢?;蜃罡镜哪康氖鞘裁矗渴菍?b>自己傳遞下去,只要不影響它復(fù)制粘貼尋找另一條基因結(jié)合,它不會做出什么過激的舉動。

基因的自私程度超乎我們的想象,為了不讓自己所在的種群被污染,它們甚至可以選擇斷絕自己的傳遞,比如生殖隔離。DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu),生殖細(xì)胞中只有個體一半的基因,因此要尋找另一條形成正兒八經(jīng)的基因鏈。如果另一條與自己差別很大,那么基因不會選擇將就,它寧愿自己斷絕。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

基因技術(shù)如果不影響基因的正常傳遞,那么一切就只是錦上添花;如果危及到基因的根本,比如讓不同物種的生物雜交,那么不管人類采取怎樣的技術(shù),都無法改變基因想要終結(jié)自我的想法。這么看來,個體的死亡不是一段基因的終點,相反,它是為了讓自己相同的基因更好地傳遞。

科學(xué)家總結(jié)道:沒有什么永生,生物體都是基因的載體,包括人類,就是幫基因打工的“打工人”。即便擁有智慧,人類也無法擺脫基因的控制,人可以長壽,但無法永生。

非洲加納認(rèn)為死亡不是終點,因此需要快樂地將逝者送走

人類自己也接受了這個事實,我們可以看到,永生的話題已經(jīng)從古代人的追求,變成了今日人類的反思,大家不再只關(guān)注生命的長度,而是開始注意生命的寬度,讓自己有限的生命更加精彩。

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