續(xù)上文: 死亡起源(十七)死亡起源(十七)—— 不會衰老的脊椎動物
這一章我們討論哺乳動物的衰老寂拆,以及大腦和智慧的演化對壽命的影響
待到生物演化到哺乳動物階段以后遭居,與生殖相關(guān)的逐步衰老就變得非常普遍了。到目前為止箍镜,除了裸鼴鼠外,還沒有觀察到有其他不會衰老的哺乳動物宗挥。
哺乳動物的漸進式衰老現(xiàn)象的產(chǎn)生纳鼎,我相信是與哺乳動物的生活習(xí)性相關(guān)的蝶缀。哺乳動物一方面擁有比低等動物相對更發(fā)達的大腦,也因此擁有了超越本能的襟铭,更加廣泛的學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)能力碌奉。也正因為如此,許多哺乳動物并不能象許多低等生物寒砖,可以如某些先進導(dǎo)彈的“發(fā)射后不管”一般赐劣,也來個“生殖后不管”。許多低等生物哩都,甚至是比較高等的爬行動物的后代魁兼,因為母體“生殖后不管”的緣故,它們只是靠遺傳獲得了一些生物本能漠嵌,然后靠自己去自生自滅璃赡,它們的父母大多都不介入其中或者介入不深。相比之下献雅,哺乳動物碉考,通常需要花費許多時間來哺乳,同時教育后代各種生存的能力挺身。和它們相對發(fā)達的大腦相對應(yīng)的侯谁,是有許多需要后天獲得的知識都不是自動的寫在DNA里面了,這些知識都需要父母親去教會它們。哺乳動物發(fā)達的大腦和這種教育方式墙贱,大大增加了它們對環(huán)境的適應(yīng)能力热芹,但也增加了上一代的教育成本,同時也因此產(chǎn)生了下一代對上一代的依賴以及對上一代有更長壽命的需要惨撇,因此生殖期結(jié)束后自殺并不適合絕大部分的哺乳動物伊脓。另外,絕大部分的哺乳動物都是多次繁殖動物魁衙,那么在演化過程中报腔,哺乳動物如前文提到的北極燈蛾毛蟲一般,重新調(diào)整自己的生命周期剖淀,演化出一個在性成熟后纯蛾,隨年齡逐步衰老的機制,就是一個水到渠成的事情了纵隔。
各種哺乳動物隨著大腦的發(fā)達程度翻诉,許多物種都出現(xiàn)了對工具的使用、語言捌刮、分工碰煌、合作、溝通绅作,社交芦圾、甚至娛樂等等需求,這些都對知識和生存技能的傳播提出了更高的要求棚蓄。許多大型群居哺乳動物堕扶,老年個體大腦內(nèi)存儲的知識與生存技能可能對群體的生存和競爭有益碍脏。所以梭依,基因里面那些可以將老年期延長的開關(guān)就會被自然選擇所選擇出來并被打開,于是它們的老年壽命就相應(yīng)延長了典尾。有些哺乳動物即便過了生殖期也還有很長的壽命役拴,如此種種,都是對環(huán)境和競爭的適應(yīng)罷了钾埂。
圖77. 2013年河闰,BBC的報道,觀察到有經(jīng)驗的老年葉猴會幫助年輕的雌性葉猴接生褥紫。同樣的現(xiàn)象最近也在金絲猴身上被觀察到姜性,這被認(rèn)為可能是靈長類的一種普遍現(xiàn)象。由此可見髓考,許多老年哺乳動物大腦里面積累的知識部念,對于增加種群的適應(yīng)性和競爭能力也是有相當(dāng)大的幫助的
圖78. Irene Pepperberg博士和她著名的非洲灰鸚鵡Alex(1976-2007)。大腦只有核桃般大小的Alex被證明可以掌握相當(dāng)復(fù)雜的人類語言,并有一定的數(shù)學(xué)能力儡炼。他可能有大約5歲兒童的智商和2歲兒童的情商妓湘。聰明的非洲灰鸚鵡的正常壽命在60歲左右,才31歲便死亡的Alex被認(rèn)為在死前并沒有將它的智力的潛力完全表達出來乌询“裉可以通過語言和我們進行思想交流的Alex,證明了動物可以擁有相當(dāng)程度的智商和語言的[73]
當(dāng)我們知道動物的生長發(fā)育妹田,乃至壽命都是可調(diào)的以后唬党,那么,關(guān)于大腦的發(fā)展演化秆麸,以及智慧的發(fā)展和壽命的關(guān)系初嘹,就會有一個非常有趣的推理和推論了:
1. 大腦的發(fā)育和智慧的增長,是可以增加動物對環(huán)境的適應(yīng)能力和競爭力的沮趣,這是很簡單的道理屯烦。
2. 知識與經(jīng)驗的學(xué)習(xí)與積累是需要時間的,適應(yīng)能力是和知識經(jīng)驗的積累相對應(yīng)的房铭, 這種適應(yīng)和競爭力因此是和時間相關(guān)的驻龟。在這種情況下,適當(dāng)?shù)难泳徦ダ细追耍娱L壽命翁狐,是可以增加競爭力的。那么凌蔬,適當(dāng)延緩打開衰老開關(guān)和死亡開關(guān)的個體露懒,因此會被選擇出來。兩者之間砂心,也會在自然選擇的取舍下懈词,達到一個平衡。
- 也就是說辩诞,生物的生長發(fā)育以及壽命坎弯,是和大腦的發(fā)育和智慧的發(fā)展相關(guān)的。這是一個非常有趣的推論译暂。
至于絕大多數(shù)哺乳動物為什么不能夠如某些爬行動物一般抠忘,采取不會衰老(Negligible senescence)的生存策略,這相信和哺乳動物的演化歷史相關(guān)外永。在約2億年前的三疊紀(jì)晚期崎脉,早期的哺乳動物與恐龍幾乎在同一時期正式出現(xiàn)了。當(dāng)時君臨天下的大小恐龍占據(jù)了絕大部分的生態(tài)位置伯顶,而早期的哺乳動物的體型微不足道囚灼,主要靠昆蟲等生活在叢林中的小型獵物維生呛踊。早期的哺乳動物并不處于生物鏈的頂端,它們是處于一個生存壓力很大的競爭環(huán)境的啦撮,這些壓力往往會導(dǎo)致它們加快世代交替谭网,及時的觸發(fā)它們的自殺機制以不斷適應(yīng)高壓力高變化的環(huán)境。所以赃春,現(xiàn)代的科學(xué)實驗室里愉择,在威脅和壓力下變得胸腺縮小,生長緩慢织中,神經(jīng)兮兮的幼鼠在我看來锥涕,其實不是什么奇怪的事情。 它們在告訴我們狭吼,在遠(yuǎn)古的恐龍時代层坠,那個哺乳動物剛剛出現(xiàn),只能淪為他人食物的年代刁笙,只有這樣身形變小破花,神經(jīng)兮兮,敏感小心并可以將這種敏感與恐懼遺傳[46]的個體才能生存疲吸。
下圖是一個最早期的哺乳動物座每,吳氏巨顱獸(Hadrocodium wui)與一枚曲別針的尺寸比較≌玻可以想象峭梳,這樣的一只動物,在恐龍橫行的年代蹂喻,是一個怎樣微不足道的存在葱椭。和同時代壽命可能超過200歲的大型恐龍相比,早期的哺乳動物的壽命很可能不會超過現(xiàn)代的一只老鼠口四,甚至可能只有短短幾個月孵运。不過這并不影響它們的后代,可以演化成如弓頭鯨一般窃祝,擁有超過200年的壽命的巨獸掐松。由此兩個極端我們可以看出踱侣,即便是哺乳動物粪小,對于壽命這個變量,也可以擁有多么大的調(diào)節(jié)余地抡句。
圖79. 最早期的哺乳動物吳氏巨顱獸(Hadrocodium wui)探膊,與一枚曲別針比較大小,它的壽命相信不會超過現(xiàn)代的一只老鼠
圖80. 哺乳動物中待榔,壽命可能長達200歲的弓頭鯨(Bowhead whale)逞壁,通過比較吳氏巨顱獸和弓頭鯨流济,我們可以看出,即便是哺乳動物腌闯,對于壽命這個變量绳瘟,也可以擁有多么大的調(diào)節(jié)余地
另外呢,傳統(tǒng)上人們認(rèn)為的姿骏,動物小則新陳代謝會加快糖声,因此壽命短云云,其實是不準(zhǔn)確的分瘦,這點可以從體型同樣很小蘸泻,新陳代謝也不慢,卻非常長壽的洞螈身上得到驗證嘲玫。壽命和體型大小無必然聯(lián)系悦施,只和壓力以及相應(yīng)的生存策略有關(guān)。不過動物因體型小而導(dǎo)致生存壓力大倒是很常見去团。
打個簡單的比方抡诞,一些不會衰老的大型爬行動物就好比是植物中壽命極長的大型喬木,而早期的哺乳動物就好像是壽命很短的小型灌木甚至一年生草本植物一般土陪,或者如動物界中沐绒,壽命極短的昆蟲一般。它們對壽命采用不同的策略旺坠,只不過是適應(yīng)環(huán)境乔遮,各取其道而已。不過取刃,相對發(fā)達的大腦蹋肮、哺乳以及育兒卻又延續(xù)了哺乳動物的生殖壽命,導(dǎo)致了它們生殖期結(jié)束后璧疗,即要自殺卻又不能象許多低等小型動物一般在生殖后立即自殺坯辩,這便是一個矛盾”老溃或許是為了解決這個矛盾漆魔,漸進式的衰老機制便在演化過程中被選擇出來了。億萬年后却音,風(fēng)水輪流 轉(zhuǎn)改抡,大型爬行動物的滅絕,讓哺乳動物登上了歷史舞臺系瓢。不過阿纤,哺乳動物在早期演化出來的這種衰老與死亡機制,也就一并遺傳下來了夷陋。
討論到這里欠拾,有一個小細(xì)節(jié)其實可以討論一下的胰锌。上一章我們討論過了鱷魚的牙齒。因為藐窄,若要象鱷魚那般不會衰老资昧,是需要滿足許多技術(shù)細(xì)節(jié)的。 比如牙齒的磨損就是一個大問題荆忍,而鱷魚是可以終身換牙齒的榛搔。 和鱷魚相比,大部的哺乳動物只能更換一次牙齒东揣,或者不換牙践惑。其實,更換一次牙齒嘶卧,和終生換牙尔觉,在技術(shù)上,區(qū)別并不是很大芥吟。鱷魚之所以可以終身換牙侦铜,是因為鱷魚牙板上有干細(xì)胞,這些干細(xì)胞可以生成新的牙齒钟鸵。而通過從豬的身上的研究表明钉稍,成年豬在換牙之后,它們的牙板發(fā)生了細(xì)胞凋亡棺耍。而我們知道贡未,細(xì)胞的凋亡,是程序化的蒙袍。由此可見俊卤,許多哺乳動物其實只是在第二次換牙后,關(guān)閉了這個開關(guān)而已害幅,并非我們在技術(shù)上做不到消恍。
那么哺乳動物的體內(nèi)究竟發(fā)生了什么,導(dǎo)致了哺乳動物的衰老呢以现? 哺乳動物體內(nèi)的衰老機制又是如何產(chǎn)生的呢狠怨?關(guān)于哺乳動物,包括我們體內(nèi)的衰老和死亡機制邑遏,科學(xué)界還不十分清楚佣赖,有時甚至還很混亂,經(jīng)常時不時的有這樣或者那樣的發(fā)現(xiàn)說无宿,發(fā)現(xiàn)了某個“長壽基因”茵汰,找到了“青春的源泉了”枢里,隨后又被更新的發(fā)現(xiàn)所推翻孽鸡。不過蹂午,我們或許也可以從一些極端現(xiàn)象中來尋找一些端倪。
其實關(guān)于衰老和死亡的起源彬碱,通過前面漫長的討論豆胸,我們已經(jīng)基本了解了,我在下面再簡單重新理順一下:
首先巷疼,我們需要注意到晚胡,哺乳動物體內(nèi)是有“永生”的細(xì)胞的。首先我們的生殖細(xì)胞便是永生的嚼沿,如果沒有生殖細(xì)胞的永生估盘,我們就不可能傳宗接代。它們可以無限制的分裂骡尽,并沒有如體細(xì)胞般的有分裂次數(shù)限制遣妥,也沒有所謂的端粒長度等等的限制,也因此沒有所謂壽命的限制攀细。其次箫踩,哺乳動物體內(nèi)的癌細(xì)胞因為某種故障所致,也變成了“永生”的谭贪,它也可以無限制的分裂境钟。另外呢,哺乳動物體內(nèi)是有成體干細(xì)胞的俭识,這些干細(xì)胞參與了受損器官的修復(fù)以及血液和皮膚的再生慨削,它們似乎也是沒有分裂限制的。老鼠骨髓內(nèi)部由造血干細(xì)胞分化出的第一代造血祖細(xì)胞也可以再生很長時間——雖然沒有干細(xì)胞那么長[47]套媚。我們現(xiàn)在也知道了理盆,體細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞之間,其實差別不大凑阶,體細(xì)胞是可以被逆誘導(dǎo)成可以“永生”的多能干細(xì)胞的猿规,它們本質(zhì)上是同一個東西——就好比蜜蜂的蜂后于工蜂是同一個東西一樣。 所有的這些宙橱,都在告訴我們姨俩,曾經(jīng)存在于水螅體內(nèi)的“永生”的本能,其實都還存在于我們的細(xì)胞和整個系統(tǒng)之中师郑,之所以沒有表現(xiàn)出來环葵,只是因為它們被壓制住了。
其次宝冕,我們應(yīng)該注意到张遭,哺乳動物的衰老,從來就是與生殖相關(guān)的地梨,而不是與年齡相關(guān)菊卷。所以我們可以觀察到一個15歲的人類沒有衰老缔恳,而一只15歲的狗已經(jīng)嚴(yán)重衰老了。既然我們已經(jīng)知道洁闰,理想狀態(tài)下的“永生”才是生命的基本屬性歉甚,細(xì)胞總是可以通過各種手段,獲得相當(dāng)程度上的“永生”扑眉。而且纸泄,我們也知道,壽命也對于生命來說腰素,也是一個可以調(diào)整的變量聘裁。我們的整個機體,也需要在必要的情況下弓千,在環(huán)境改變后咧虎,在各種需要延長或者縮短壽命的情況下,改變自己的壽命或者衰老速度计呈,以此來適應(yīng)自然選擇砰诵。
想想看,為什么本文2.1的思想實驗中描述的那團細(xì)菌是“永生”的呢捌显?答案很簡單:因為沒有一個信使茁彭,在適當(dāng)?shù)臅r間,通知那些細(xì)胞群說:“時間到了扶歪,你們當(dāng)中的某些該自殺了理肺!”它們的系統(tǒng)太簡單了,還沒有演化出這套復(fù)雜通訊機制善镰。所以妹萨,如果要做到上述這一點,在我們的身體內(nèi)部炫欺,這個衰老機制就必須要擁有一個通訊機制乎完,它可以通過這個機制來和全身的細(xì)胞通訊,通知它們在適當(dāng)?shù)臅r刻做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)品洛。當(dāng)然树姨,這種應(yīng)變機制還要涉及到包括表觀遺傳等的各種機制的參與。
那么現(xiàn)在我們可以查找一下桥状,我們已知的可以和全身細(xì)胞通訊的機制有哪些呢帽揪?按照這個要求來尋找,我們很快可以找到符合這個條件的內(nèi)分泌系統(tǒng)辅斟、以及由內(nèi)分泌系統(tǒng)所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)——激素和各種信號分子转晰。激素是高度分化的內(nèi)分泌細(xì)胞合成并直接分泌入血的化學(xué)信息物質(zhì),它的分泌量非常非常的小,但是卻效果非常明顯查邢,它通過調(diào)節(jié)各種組織細(xì)胞的代謝活動來影響人體的生理活動蔗崎。
我們在前面已經(jīng)討論過了,激素是一種信使侠坎,是身體各部分通訊的媒介蚁趁,是它們用來和細(xì)胞通訊的工具裙盾。大多數(shù)激素通過與特定的胞內(nèi)或細(xì)胞膜表面的“受體”(Receptor)实胸,結(jié)合來啟動特定的細(xì)胞作出應(yīng)答。現(xiàn)代的研究告訴我們番官,大腦是我們內(nèi)分泌系統(tǒng)的主腺庐完。它一方面通過遍布全身的神經(jīng)系統(tǒng)來調(diào)控我們的各種生理機能,另一方面還通過分泌各種腦激素來調(diào)控內(nèi)分泌系統(tǒng)分泌各種激素徘熔,從而達到直接或者間接與人體各個組織器官以及細(xì)胞通訊的能力门躯。另外呢,激素并不僅僅是由內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生的酷师,神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)也會產(chǎn)生一些細(xì)胞因子(細(xì)胞激素)讶凉,并反過來影響內(nèi)分泌系統(tǒng)和其他系統(tǒng),形成一種反饋循環(huán)山孔。這三大系統(tǒng)的糾葛與相互作用懂讯,構(gòu)成了一個非常復(fù)雜的內(nèi)分泌——神經(jīng)——免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
圖81. 壓力與內(nèi)分泌——神經(jīng)——免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜關(guān)系
而根據(jù)我們前面的分析台颠,“廣義的壓力”是造成衰老和死亡的一個關(guān)鍵因素褐望,也是生物調(diào)整自己壽命的一個主要參考參數(shù)。而我們知道串前,我們的大腦是“廣義壓力”的匯集點瘫里,所有的壓力最終都會通過神經(jīng)系統(tǒng)或者其他渠道匯集到大腦。因此荡碾,由大腦來反饋和適應(yīng)壓力谨读,并調(diào)控生命周期以及各階段壽命的長短,并通過各種表觀遺傳來應(yīng)對壓力坛吁,做一些后天改變漆腌,并且對改變有選擇性的遺傳或者部分遺傳,將是一件非常自然的事情阶冈。這也反過來解釋了為什么大腦會是我們內(nèi)分泌系統(tǒng)的主腺體闷尿。大腦還可以通過內(nèi)分泌系統(tǒng)去調(diào)控我們的免疫系統(tǒng)以及我們的生長、發(fā)育女坑、衰老等等全系列過程填具。總之,我們的壓力匯聚點——大腦控制了我們的神經(jīng)、內(nèi)分泌以及免疫這三個與我們衰老和死亡密切相關(guān)的系統(tǒng)劳景。所以誉简,如果大腦的內(nèi)分泌出現(xiàn)了故障,我們往往可以觀察到許多與生長發(fā)育相關(guān)的故障:比如盟广,侏儒癥闷串,巨人癥等等。
另外筋量,或許是為了確保這套系統(tǒng)能夠殺死我們烹吵,我們系統(tǒng)中可能還有一些自毀裝置。即便在控制系統(tǒng)也就是我們整個控制的中樞——大腦的某些功能失效的時候桨武,也可以自動誘發(fā)我們身體的一些關(guān)鍵部位的組織細(xì)胞自殺(凋亡)肋拔,導(dǎo)致我們整個系統(tǒng)自毀。在討論癌癥的時候我們已經(jīng)提到了呀酸,許多種類的細(xì)胞的生長都是需要細(xì)胞因子(一種信號分子)的刺激的凉蜂,如骨髓細(xì)胞的生長就需要相關(guān)的細(xì)胞因子,體外培養(yǎng)的骨髓細(xì)胞如果沒有得到細(xì)胞因子性誉,也就是說失去了那些持續(xù)通知它們窿吩,告訴它們讓它們繼續(xù)活著的信號,它們就會立刻開始進入凋亡程序错览,也就是主動自殺纫雁。這其實有點象我們電路設(shè)計的一個常用思路:我們會利用一個繼電器的“常開電路”來控制一個電路,這個電路的運轉(zhuǎn)是需要一個控制信號的蝗砾,這個控制信號就是維持對繼電器的通電先较,只有當(dāng)繼電器通電的情況下,這個電路才能維持運轉(zhuǎn)悼粮,一旦這個繼電器失去維持它吸合的信號電流的時候闲勺,這個繼電器就會斷開,那么整個電路系統(tǒng)也就停止了扣猫。
我們的基因里面也有許多各種各樣的細(xì)胞生長促進和抑制基因菜循,前面已經(jīng)討論過了,在癌癥研究里面申尤,許多都被認(rèn)為與癌癥相關(guān)癌幕,被稱為原癌基因和腫瘤抑制基因。它們?nèi)敉蛔兠链鶗鸶鞣N問題勺远。其實這些基因存在的更主要的原因應(yīng)該是,它們中的某些时鸵,是用來進行生長發(fā)育以及壽命調(diào)節(jié)的胶逢,目的之一是讓我們縮短或者延長壽命的厅瞎,癌癥其實只是一個副產(chǎn)品。它們?nèi)绾喂ぷ鞒踝梗约肮ぷ鞯慕Y(jié)果如何和簸,就看我們的系統(tǒng)如何調(diào)配這些控制因子了。
現(xiàn)代關(guān)于免疫學(xué)的研究告訴我們碟刺,我們的免疫系統(tǒng)锁保,神經(jīng)系統(tǒng)(包括神經(jīng)內(nèi)分泌),內(nèi)分泌系統(tǒng)這三大系統(tǒng)是高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一的半沽。內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生各種激素爽柒,也就是信號分子與各個系統(tǒng)通信,反過來抄囚,免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)也會產(chǎn)生信號分子霉赡,影響內(nèi)分泌系統(tǒng)橄务。這三大系統(tǒng)通過“信息分子——受體”這樣的方式幔托,互相聯(lián)系,互相通訊蜂挪,互相影響重挑。而壓力這個參數(shù),則處在三大系統(tǒng)的中間位置棠涮,同時對三大系統(tǒng)施加影響谬哀。
廣義的壓力其實代表的是周邊環(huán)境和自然選擇對我們的的影響,為了適應(yīng)自然和競爭的需要严肪,圍繞這壓力這個中心史煎,基于我們擁有內(nèi)含的理性狀態(tài)下“永生”能力,或者某種程度上的“永生”能力驳糯,生物需要在“永生”的基礎(chǔ)上篇梭,將自身的生長、發(fā)育酝枢、衰老恬偷、死亡、以及壽命等等帘睦,變成可調(diào)的袍患。這種可調(diào)能力,也成為了演化和競爭中的一個非常重要適應(yīng)手段竣付,生物時不時的調(diào)整和改變這個變量诡延,這對于它們對自然選擇和環(huán)境的適應(yīng),起到了非常重要的作用古胆。
與此同時肆良,隨著各種哺乳動物的智慧的發(fā)展,大腦和智慧以及經(jīng)驗的積累,在提高競爭力的同時(這意味著競爭的壓力會降低)妖滔,也會在自然選擇的作用下隧哮,影響哺乳動物的壽命。
總之座舍,因為某種程度上的“永生”并不困難沮翔,所以,壽命曲秉,包括細(xì)胞和生物整體的壽命采蚀,因此可以成為演化和競爭的一個可調(diào)節(jié)的手段,生長發(fā)育因此也是可調(diào)的承二,死亡也因此是一種程序化行為榆鼠,衰老也是程序化行為,甚至機體對癌癥的抑制亥鸠,也應(yīng)該是可調(diào)的妆够,過了一定的年齡以后,我們機體對癌癥的抑制肯定是“故意放水”了的负蚊。 我們連衰老和死亡都是程序控制下的主動行為神妹,何況對癌癥的抑制乎?………
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