人類為何不能實現「永生」?科學家:人類只是在給基因打工罷了

网瘾少女 2022/03/02 檢舉 我要評論
 

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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。

但是隨著人類對科學越來越深的探索,永生這一話題已經漸漸淡了,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 基因裡就已經被標好了范圍。一切都是基因為了 延續自己做出的選擇, 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,同時它們又會產生後代,在時間的推移下,種群數量就會突破 自然難以承受的限度。之後便走向衰亡最終滅絕,這是基因最不願意看見的事情。

生命的凋亡

自然界中有這樣一個現象, 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,生育的後代數量也不多。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。為什麼會出現這樣的現象?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 健康的數量

400歲高夀的格林蘭鯊

大部分生物採用的是對半遺傳,即後代身體的基因裡父母各占一半。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, 基因是會儘量抑制這個缺點在 下一代身上表達的。

如果一個種群裡 基因多樣性不高,那麼基因很有可能會遇到擁有同樣缺陷的另一半,結合的後代就可能完了。如果無法留下後代,這條基因基本上就終結了。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

減數分裂

那麼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就會停止復製,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。

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

端粒的長短與壽命

理論上是對的,可實際上,端粒縮短是 不可逆的過程,它就是基因選擇的一個結果,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 受到幹細胞的影響

幹細胞是身體的後備軍,它可以分化成身體所需要的細胞。有的幹細胞可以分化成任何類型的細胞,被稱為 全能幹細胞。這種幹細胞只出現在胚胎時期,它可以分化為200多種細胞,用來組成胎兒個體。

生物體內最有活力的細胞——幹細胞

有的幹細胞可以分化為多種類型的細胞,分化能力弱于全能幹細胞,無法發展成為一個個體,這類叫做 多能幹細胞。比如 造血幹細胞就能分化成12種血細胞。還有一種幹細胞只能分化為特定細胞,比如上皮組織的幹細胞就只能分化成皮膚細胞,成肌幹細胞就用于形成肌肉,這種幹細胞被稱為 單能幹細胞

幹細胞理論上是 無限或者永生的,有自我更新能力。然而實際上,生物體的幹細胞到了一定的時間就會數量減少,最後幹細胞分化出來的 新細胞無法填補衰老的細胞,那麼個體就會先出現局部死亡。

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。神經元是高度分化的細胞結構,不會再生,它死亡之後只能由後續的頂替,當分化出來的神經元數量不夠後,大腦的思考就會開始出現問題。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,身體已經離死亡不遠了。

正常大腦與阿爾茲海默症的大腦

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,從而破壞其結構。

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在大氣之中。

然後,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,那麼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裡的一個結構—— 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—— 線粒體DNA

科學家們猜測,遠古時期, 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,當時的地球上氧氣已經散佈到了各個角落。厭氧細菌已經無處可逃。 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。

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,最後,好氧生命在這樣的生活中退化掉了大部分結構,只留下自己對氧氣的使用以及 那些遺傳物質

線粒體已經完全融入細胞,只要 細胞衰亡,它也會 喪失功能。當人體內衰亡的細胞足夠多,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境,有氧氣的地方,就會伴隨著氧化。並且氧氣濃度越高,細胞衰老的速度會更快。 氧化的最終結局就是死亡

食物腐敗也是一種氧化

延緩衰亡

宇宙中最基礎的結構是原子,人類也可以看作是原子組成。一個活著的人,原子排列呈現有序性,而死亡的人,原子排列呈現無序性。根據 熱力學定律,宇宙中的一切都有自發朝著無序狀態發展的趨勢,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,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,會產生大量的 自由基。自由基對身體有害,會引發癌症等疾病,縮短人類的壽命。 抗氧化的物質,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,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。我們的端粒並非不能延長,有一種可以讓其延長的物質叫做 端粒酶。它可以將端粒DNA增加到染色體的末端,這樣經過復製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,這也許就是永生

科學家試圖找到增加端粒長度的辦法

然而端粒酶並不是哪哪兒都有的,它只會出現在分裂最旺盛的區域,比如 造血幹細胞生殖細胞裡面,而分化好的細胞裡面,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,我們已經掌握了很多 基因技術,甚至能夠通過基因編輯去除掉我們不需要的基因(當然此技術不允許出現在人身上),為何不能解決端粒縮短的問題?

基因編輯技術

其實,人類掌握的基因技術對于整個基因系統來說無關痛癢。基因最根本的目的是什麼?是將 自己傳遞下去,只要不影響它復製粘貼尋找另一條基因結合,它不會做出什麼過激的舉動。

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 雙螺旋結構,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的基因鏈。如果另一條與自己差別很大,那麼基因不會選擇將就,它寧願 自己斷絕

DNA雙螺旋結構

基因技術如果不影響基因的正常傳遞,那麼一切就只是 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,那麼不管人類採取怎樣的技術,都 無法改變基因想要終結自我的想法。這麼看來,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

科學家總結道: 沒有什麼永生,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

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