還想再活五百年？科學家：不，你的基因不想你活得那麼久

2023-03-31 09:28:05 2

人類從來沒有停止過對長生不老的探索:從科學尚未萌芽的故事，秦始皇派徐福去仙山找蓬萊方丈尋找長生不老藥，到對「冰凍時代」的追求，幹細胞相關的研究，甚至是人工腦項目，無不透露著人們對長生不老的渴望。

顯然不僅是人類的衰老和死亡，而且隨著越來越多長壽動物的發現，人們開始重新審視衰老。有些人認為衰老和死亡是進化的產物，永生是生命的內在屬性。

谷歌用超級計算機設計了一個可以自主學習的人工神經網絡機器人。谷歌人工智慧將以模擬人腦學習和思考的方式，從谷歌龐大的資料庫和媒體中尋找問題的答案。2015年6月，當被問及我們為什麼活著時，答案是「為了永生」

我們可以認為這是機器人的胡言亂語，但我們應該認真思考衰老，它似乎不利於生物體的生存，以及為什麼它在數百萬年的生命進化後仍然存在。

提到「永生」，你可能會想到過去幾年的「淨紅」生物——燈塔水母這種低等海洋無脊椎動物於19世紀首次在加勒比海被發現。當時，沒有人認為這種指甲大小的透明鐘形小生物具有人類長期追求的能力。

信標水母

這裡我們需要對水母的生命周期有一個簡單的了解水母

的幼體被稱為扁藻(b)受精卵形成的胚泡通過內陷、遷移和分層形成漂浮的幼蟲然後，漂浮的波浪幼蟲被固定在其他物體上，生出出口和觸鬚，並發育成珊瑚蟲(c)在那之後，它最終通過層積作用(d，e)和ephyra (f)生長成水母(g)資料來源:Tamar Lotan

後來，義大利研究人員Piraino對4000隻燈塔水母進行了轉化誘導實驗，以測試它們是否能在不同的極端環境下逆向生長，包括飢餓、水溫突然升高或降低、物理和機械損傷以及水鹽度的變化。結果表明，信標水母在上述環境中有不同程度的水化現象。

這個結果無疑是驚人的！「死亡」燈塔水母腐爛和重組的細胞它的鐘形傘和觸鬚逐漸退化成水螅，然後附著在某個表面，再長回水母。理論上，美杜莎燈塔可以從水生矩陣轉化為水螅的次數沒有限制，這意味著只要它們不斷重複這一過程，它們就可以不斷重生，從而獲得無限的壽命。這一發現為人類開啟了永生之門。

典型的水母幼蟲會變成錨狀水螅，但有些水母會跳過某些階段或一直停留在水螅階段。

信標水母並不是唯一可以再生的水母。2011年，一名中國海洋生物學學生觀察到一隻新的水螅在水母死亡三個月後從上面生長出來。研究人員在大約五種水母中發現了這種再生過程。

為了理解這一機制，讓我們用放大倍數的透鏡來觀察信標水母反向生長過程中的細胞變化。

黑圈:正常情況下，水母從卵中出生，成長為幼蟲，在它們能自由遊動之前會變成水螅。

橙色圈:燈塔水母不受生命周期的限制。如果環境急劇變化，它們會變回水螅。

在正常情況下，胚胎向浮波幼蟲或從幼蟲向水螅狀體轉化的發育路徑是不可逆的，但燈塔水母的細胞可以激活反向返回的開關。例如，當信標水母的水母回到它的嬰兒期時，它的肌肉細胞將關閉或開啟一些基因來重新表達它們，細胞將回到幹細胞的狀態。然後幹細胞會在水螅體內重新形成其他類型的新細胞，形成新的組織和器官。

這打破了體細胞不能轉化為多能幹細胞的長期觀點。後來，日本科學家山中伸彌成功地將小鼠體細胞誘導成多功能幹細胞，並因此獲得2012年諾貝爾生理醫學獎。

將小鼠皮膚細胞誘導成多功能幹細胞後，將細胞植入早期胚胎，代孕小鼠成功孵化出新的小鼠

。當然，信標水母並不總是會變回膝蓋形狀的身體人體內的這種機制只有在環境極其惡劣或人受傷或嚴重生病時才會被觸發。從這個角度來看，信標水母的永生機制在某種程度上更像是一種自我保護策略。當然，如果燈塔水母被天敵吃掉，就沒有辦法再生它。

另一方面，信標水母永生的能力不適合描述。確切地說，它應該是「返老還童」，但也令人羨慕。只要你永遠活著，永遠保持青春真的只是一種幻想嗎？這時，在拯救了我們的胃之後，一種美食又出現了。你能想像餐桌上海鮮的寵兒龍蝦實際上具有「不朽」的特殊功能嗎龍蝦就像一個正在探索不朽奧秘的掃地和尚。

是否正在老化，僅靠肉眼是無法觀察到的，許多生物不會像人類一樣有白髮和皺紋。一些研究發現，隨著龍蝦年齡的增長，其速度、體力、食慾、繁殖等指標並沒有顯示出下降的趨勢，也就是說，它沒有顯示出任何明顯的衰老跡象，而且年齡較大的龍蝦甚至比年齡較小的龍蝦更有生產力。即使龍蝦已有100年歷史，它仍然可以食用、飲用、生吃、健康美味。

話雖如此，目前還沒有科學的方法來測量龍蝦的年齡，所以你不能確定你面前的龍蝦(被做成美味的食物)是否比你老。龍蝦通過脫殼生長。每次它們換殼，龍蝦的體積都會增加大約20%然而，因為龍蝦的去殼非常徹底，包括消化道和胃的研磨，它也會脫落而不會留下任何堅硬的部分，所以不可能通過檢測去殼痕跡來估計年齡。

龍蝦去殼生長由於龍蝦一直在生長，有時用龍蝦的大小來判斷它們的年齡儘管龍蝦的生長速度在不同的環境中有所不同現在人們認為，體重1磅(約454克)的龍蝦通常是5至7歲，而在華氏70度(約21.11攝氏度)飼養的龍蝦在不到兩年的時間裡可以長到2磅。

一隻龍蝦在一歲前可以剝44次殼。7歲時，炮擊速度減慢，從一年一次降至此後每兩到三年一次。隨著外骨骼脫落，它們會變得更大。有記錄以來最大的龍蝦是1977年在新斯科舍海岸捕獲的，重約44磅(約20公斤)，長約3.5英尺(約1米)波士頓大學的傑拉德·阿特瑪教授研究龍蝦已經有幾十年了，他想測試一下龍蝦的生長極限他餵了一隻龍蝦，這隻龍蝦已經長到15磅(約13.6公斤)，沒有任何天敵或病原體。也許幾十年後，我們可以和阿特馬爾教授或他的繼任者確認一下，看看這隻大龍蝦的表現。

信標水母和龍蝦都死了。他們不是不朽的，但他們的死亡不是由衰老引起的。它可能是生活環境的突然變化，也可能是獵物。對於龍蝦來說，去殼會消耗能量。去殼的龍蝦會變弱。一些研究認為，每年大約有10-15%的龍蝦在蛻皮過程中死於衰竭。

它們受損的殼有時會被細菌感染，細菌會滲入龍蝦殼並形成疤痕組織。這種疾病會將甲殼類動物的身體附在甲殼類動物身上，從而將其捕獲並殺死。那麼為什麼龍蝦不能變老呢？讓我們先來看看衰老的分子機制。

在細胞的染色體末端有一個短的多重複非轉錄序列和一個由一些結合蛋白組成的特殊結構，稱為端粒，主要起保護染色體免受細胞損傷的作用。相應地，有一種酶可以合成端粒DNA序列，稱為端粒酶

端粒(紫色標記)如果不激活端粒酶，

人類體細胞將失去50-200bp長度的端粒，在此過程中端粒將縮短當端粒縮短到一定長度時，它們不再能保護染色體，染色體開始受損。損傷前細胞分裂的數量被稱為hayflick極限。這時，細胞將停止分裂並變老。

端粒就像一個「時間延遲」的融合體，在一定數量的細胞分裂後被耗盡。當端粒變得太短時，原始的封閉結構就不能形成。據信，當細胞檢測到這種結構時，它們將開始老化，停止生長或凋亡，這取決於細胞的遺傳背景。

端粒長度與年齡的關係年齡越大，端粒越短。

，但如果將端粒酶基因導入正常細胞，細胞壽命將大大延長。這一結果首次為端粒生物鐘理論提供了直接證據人類端粒酶只存在於某些類型的組織中，其水平將在未來幾年下降。所以人們會出現衰老現象

和1998年的一項研究表明，龍蝦在晚年仍能保持端粒酶活性，端粒酶在所有類型的組織中都有發現。這也許可以解釋為什麼龍蝦可以長到一生。由於端粒酶的供應是穩定和一致的，龍蝦不會接近海弗利克極限，這意味著它們的細胞將保持原始、年輕和不斷分裂。因此，龍蝦的持續生長沒有問題。

端粒隨著細胞分裂次數的增加而縮短，最終細胞分裂停止

。如果端粒酶在人類細胞中重新表達，會發生什麼？細胞將繼續分裂並癌變。這為我們提供了一種治療癌症的新方法。端粒酶是腫瘤細胞永生化的必要條件，因此可以作為抗腫瘤藥物的良好靶點。端粒酶具有維持細胞健康和控制癌變的雙重作用，是抗衰老和癌症治療研究的重要領域。既然有些動物可以永生，這表明衰老和死亡不是生命的必要選擇，為什麼高等動物如哺乳動物和鳥類不能永生呢？

德國動物學家魏斯曼首先理解了衰老理論，並說他認為，大自然設計了一種死亡程序，將自然中的老人移走，為後代騰出空間，並為年輕一代釋放更多的資源。衰老的個體不僅無用，而且對整個種族有害，因為他們佔據了良好的空間和資源。最廣泛接受的老化理論是進化老化理論魏斯曼提出的程序性死亡理論解釋了為什麼生命進化會導致衰老，而進化衰老理論強調自然選擇不會影響生物體的後期生活。

多年後，喬治·威廉士推出了這一假說，並提出了多效應對抗理論。他認為衰老是多效基因選擇的結果。自然選擇偏好不僅能增加中青年個體的適應度，還能促進老年個體的老化等位基因，有利於生物繁殖。理論

預測推遲生育年齡可以延緩衰老。有些人用果蠅做了一個實驗。他們阻止幼果蠅交配，只允許老果蠅繁殖。結果，發現果蠅種群的老化被延遲。然而，與正常果蠅相比，這些長壽果蠅在早期也表現出繁殖能力下降，這在一定程度上支持了基因多效應理論。

除了這些廣為接受的理論外，其他人認為衰老是由分子和細胞水平的損傷累積引起的為了平衡生殖和維持體細胞的需要，自然選擇往往會增加生殖競爭優勢，減少體細胞的維持。換句話說，衰老是有限的基因維持和修復的直接結果。

但是由於生命是可以創造的，它可以從受精卵進化成高度複雜的有機有機體。從技術上講，如果生活要實現自我修復，它會比創造它更複雜嗎？顯然，維護比建設容易得多，這也是矛盾的。

在進化過程中，什麼東西對生物體有用並不重要，重要的是對基因有益，因為基因應該是遺傳的。換句話說，如果繁殖能讓物種變得更強壯、更有彈性，那麼死亡就是一件非常有價值的事情。