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;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。基因不是完美的,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??s短到一定的長度。這時DNA就會停止復制,細胞也會停止分裂,最終走向死亡。 染色體 人類的端粒可以進行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??s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胞的影響。 干細胞是身體的后備軍,它可以分化成身體所需要的細胞。有的干細胞可以分化成任何類型的細胞,被稱為全能干細胞。這種干細胞只出現(xiàn)在胚胎時期,它可以分化為200多種細胞,用來組成胎兒個體。 生物體內(nèi)最有活力的細胞——干細胞 有的干細胞可以分化為多種類型的細胞,分化能力弱于全能干細胞,無法發(fā)展成為一個個體,這類叫做多能干細胞。比如造血干細胞就能分化成12種血細胞。還有一種干細胞只能分化為特定細胞,比如上皮組織的干細胞就只能分化成皮膚細胞,成肌干細胞就用于形成肌肉,這種干細胞被稱為單能干細胞。 干細胞理論上是無限或者永生的,有自我更新能力。然而實際上,生物體的干細胞到了一定的時間就會數(shù)量減少,最后干細胞分化出來的新細胞無法填補衰老的細胞,那么個體就會先出現(xiàn)局部死亡。 細胞的分化 比如我們常說的老年癡呆,就是腦細胞先于身體細胞死亡。神經(jīng)元是高度分化的細胞結(jié)構(gòu),不會再生,它死亡之后只能由后續(xù)的頂替,當分化出來的神經(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。當我們衰亡的細胞大于新生的細胞時,身體已經(jīng)離死亡不遠了。 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首之一。氧氣會無差別氧化我們身體中的許多有機物,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,藍細菌用了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。 科學家們猜測,遠古時期,厭氧生命與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,當時的地球上氧氣已經(jīng)散布到了各個角落。厭氧細菌已經(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)完全融入細胞,只要細胞衰亡,它也會喪失功能。當人體內(nèi)衰亡的細胞足夠多,多到細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,抗氧化也是延緩細胞衰亡的一種辦法。氧氣氧化細胞,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,比如造血干細胞、生殖細胞里面,而分化好的細胞里面,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(當然此技術(shù)不允許出現(xiàn)在人身上),為何不能解決端??s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)來說無關痛癢?;蜃罡镜哪康氖鞘裁矗渴菍?strong>自己傳遞下去,只要不影響它復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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