水螅、水母都能夠接近永生,那為什麼人類會死亡?

水螅、水母都能夠接近永生,那為什麼人類會死亡?
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我們想讓你知道的是

有些生物確實可以生存更長一段時間以繁殖更多後代。大多數基因變異對我們的DNA(脫氧核糖核酸)都將會產生負面、或沒有什麼影響。我們身體能夠修復部分DNA損傷,但由於自然選擇能力減弱,隨著年齡增長,我們的修復能力也隨之下降。但衰老和死亡的方式有兩種——由於自然選擇削弱而導致的負面基因突變的積累;以及那些可能對繁殖有利但卻可能對長壽不利的基因突變。

江河湖海中,生活著各種神奇和怪異的海洋生物,因此,如果你從未注意過水螅(也稱九頭蛇,hydra)的存在完全可以原諒。

它以古希臘神話中頭可以再生的蛇來命名,但其實是水母、海葵和珊瑚的淡水親戚。它有點像蒲公英的種子,身子很長,一端有一簇觸角,(看上去)平淡無奇。

但它們所擁有的一個非凡特徵引起了生物學家的好奇:它們可以再生。如果你把一個水螅切成許多塊,每一塊都將會再生為一個新的完整個體。

它們再生的特性引起了在自然界尋找永生證據的生物學家的興趣。為何這些物種似乎不會因自然原因而死亡?死亡是不可避免的嗎?

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以希臘神話中的蛇命名的水螅有著傑出的再生能力

交易與權衡?

20世紀中葉,人們把衰老形容為繁殖和細胞維持之間的一種交易。最初,生物體利用自身資源來生長,並讓我們保持健康——以維持我們的細胞。在整個童年和青春期,重點是要存活和盡可能保持強壯和健康。在性成熟後,生育繁殖則成為首要重點,因為對大多數生物來說,資源有限。因此,優先繁殖後代可能會以犧牲健康為代價。

以鮭魚(也稱三文魚)為例,它們到上游產卵繁殖,之後很快就會死亡。所有的一切都是為了能讓鮭魚有最佳機會到達產卵地,一旦抵達它會充分利用這一機會,因為鮭魚遊回下游,在海上再存活一年,然後再如此往返以及再次成功產卵的機會如此渺小,以至於自然選擇絶不會青睞它們了。但不管怎樣,它們已經將自己的基因成功遺傳下來了一次。

但人們目前對生物為何死亡的理解已經更為具體。當生物達到性成熟期,自然選擇的力量開始減弱,則開啟了衰老過程,最終導致死亡。

但英國東安格利亞大學進化生物和生物老年學教授馬克拉科夫(Alexei Maklakov)說,但它並非是為下一代讓路,雖然可能「從利他角度來說比較吸引人」。

在我們一生中,我們的基因會發生各種變異,有些完全是偶然的,另外一些則是我們飲食和外部因素,例如紫外線的結果。大多數沒什麼作用或無害,很少是有用的。

牛津大學人類學系進化生物學家昆圖里德斯(Gabriella Kountourides)說,在性成熟前,「任何減少生物體繁殖可能性的基因突變,甚至或者在繁殖前可能殺死生物體的(基因突變)都將絶對不會被選擇」。

但一旦生物體達到性成熟,並能夠把基因傳給下一代的話,這時,自然選擇的力量就開始削弱了。

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20世紀中葉,人們把衰老形容為繁殖和細胞維持之間的一種交易

自然選擇

以產卵的鮭魚為例。它能達到成年期並繁殖已經相當不錯。它的後代也將很可能有成功產卵的機會。如果鮭魚在產卵後發生基因突變,並隨機延長了它的壽命,那意味著它可以再生存一年(雖然這極不可能),那些後代也將不會比它們(之前)的兄弟姐妹有什麼明顯的優勢。鮭魚已經繁殖了(沒有基因突變的)一代。

從自然選擇的角度而言,在繁殖後繼續保持健康的努力幾乎沒有什麼益處。因此,任何可能引起突變的基因就不再受到選擇的壓力,這將會導致基因突變更普遍。

昆圖里德斯說,「作為個體還是希望能活下去。但(問題是)在這之後,自然選擇就不會再如此努力了,因為再也沒有什麼可以繼續傳給下一代的了。」

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鮭魚為了產卵經歷如此艱辛旅程,以至於它們在產卵後不久就死亡

當然,不是所有生物體都像我們前面所說的只產一次卵的鮭魚那麼極端。有些生物確實可以生存更長一段時間以繁殖更多後代。大多數基因變異對我們的DNA(脫氧核糖核酸)都將會產生負面、或沒有什麼影響。我們身體能夠修復部分DNA損傷,但由於自然選擇能力減弱,隨著年齡增長,我們的修復能力也隨之下降。

但衰老和死亡的方式有兩種——由於自然選擇削弱而導致的負面基因突變的積累;以及那些可能對繁殖有利但卻可能對長壽不利的基因突變。

後者的一個例子可能是BRCA(乳腺癌易感基因)基因突變。BRCA基因突變已知會顯著增加乳腺癌和卵巢癌的風險,但同時攜帶這種突變基因的女性通常也與生育能力更強有關。因此,BRCA基因突變在年輕時具有生育優勢,但在生命後期則具有更大健康風險。但因為自然選擇在性成熟後減弱,因此還是讓生育繁殖優勢勝過劣勢。

俄勒岡州立大學生物學家麥克休(Kaitlin McHugh)說,「生命早期階段所發生的一切都將勝過生殖年齡之後的事情,因為具有繁殖後代的能力才是最重要的。」

細胞停止分裂所導致的細胞老化(Cell senescence)可能是早期生命優勢繼而成為後期生命劣勢的另外一個例子。老化可以保護我們免得癌症,因為它可以防止一個DNA受損的細胞繁殖。

但在生命後期,老化細胞在組織中積累則會造成損傷和炎症,它們是與年齡有關的疾病的先兆。

雖然大多數物種都會老化,但也有一些例外。例如,許多植物也表現出「可以忽略不計的衰老」。而且,已知某些物種可以活到數千年。

其中,一個尤其令人好奇的例子就是在美國猶他州魚湖國家森林公園的潘多樹(Pando tree)。這顆樹實際上是由一個單一樹根體系連接在一起的,基因相同的雄性顫楊樹所組成的樹林王國。它佔地40萬平方米,估計重量超過6000噸。有人估計它樹齡可能已經超過1萬年。

而水螅的一個近親,永生的水母則利用另外一種巧妙的方法來確保長壽——如果受傷、生病或是受到壓力,它能夠從成年反轉回早期息肉階段。「但是,在某一階段,你不得不問問自己,它還是同一個生物,還是已經變成不同的東西了?」麥克休說。

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這顆由一個單一樹根組成的雄性潘多樹樹林據信已經超過1萬歲

如何收場


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