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别抵抗,衰老也有意义

   日期:2018-08-31     来源:中国科学报    评论:0    
核心提示:郭刚制图■本报记者 胡珉琦在我们生活的世界里,衰老无处不在,它是一个不可阻挡、不可逆转的过程。虽然衰老几乎存在于所有物种当中,但它唯独对人类是种折磨,因为只有人才能意识到,我们终将老去、死亡。当然,它

郭刚制图

 

■本报记者 胡珉琦

在我们生活的世界里,衰老无处不在,它是一个不可阻挡、不可逆转的过程。虽然衰老几乎存在于所有物种当中,但它唯独对人类是种“折磨”,因为只有人才能意识到,我们终将老去、死亡。当然,它还丢给人类更棘手的难题,诸如伴随老龄化社会而来的种种医疗、养老、人口经济问题,这些都关乎人类的未来。

衰老议题如此重要,衰老科学研究也是一个异常活跃的研究领域。但时至今日,人类关于衰老的本质,它究竟如何演化而来,都尚未达成一致的认识。关键是,衰老使生物变得脆弱、失去生育能力并走向死亡,而它究竟凭什么能在演化过程中存续下来?

“挑衅”主流衰老说

20世纪90年代,沃尔特·隆格还是美国加利福尼亚洛杉矶分校的一名研究生,他在自然界广泛分布的单细胞真菌——“酵母菌”中,发现了一个很有意思的现象。

一些酵母细胞通过出芽的方式进行繁殖,当芽细胞长到一定程度时,就会脱落成为新的个体。酵母细胞繁殖的频率高达每小时两次。一旦从环境中得到丰富的营养,它们就会疯长。它们在熟透的果实中迅速繁殖,使成熟的苹果胶化,最后变成果脯。当周围环境中的糖用完时,大部分酵母细胞会饿死,少部分形成孢子,等待下一次快速繁殖的机会。

隆格发现,在食物短缺期,细胞并不会饿着等死,而会提前采取行动:一旦发现食物短缺,95%的酵母菌会通过细胞凋亡程序牺牲自己。它们分解躯体,消化自身的蛋白质,把自己变成兄弟姐妹的食物。它们提供的能量让剩余5%的细胞得以形成孢子,获得更好的保护,并有机会开启新生命。

这是大自然十分古老的一种“自杀机制”,个体的自我牺牲是因为对群体的健康有好处。美国理论生物学家、宾夕法尼亚大学博士约什·米特尔多夫和科普作家、生态哲学家多利安·萨根认为,理解了这一过程,就对衰老的本质有所把握了。

米特尔多夫与萨根在他们合著的Cracking the Aging Code(《破解衰老密码》)一书中,提出了一种有关衰老与演化的全新的阐释,并引发了有关衰老和死亡对于生命意义的重新思考。

他们用了大量生命的案例来显示,到了一定时限,有的生物会随即衰老,一个接一个以“自杀”的方式死去。只为说明,衰老虽然不利于个体的健康长寿,但在整个进化史上具有重要的作用。

他们解释,衰老维持了不同时期的死亡率的稳定,通过使种群数量在一定范围内波动,不仅维持了生态系统的稳定,也使得物种得以持续发展,避免走向崩溃与灭绝。因为,不受约束的生态系统往往是“失控”的。

通过降低繁殖能力或缩短寿命,都能限制种群数量,但自然选择更偏向于选择缩短寿命,而不是降低繁殖能力。因为保持相对较高的繁殖能力另有好处,能为种群带来多样性和可演化性,有助于保持种群的新老更迭,为物种提供更多的进化方向。

5亿年前就有的衰老进化,维持了种群内部的世代更替,个体出生、死亡,但群落会继续存在,这是生命的循环。因此,衰老是生物受基因控制的主动行为,并非演化过程中的一个巨大的瑕疵。

有评论认为,米特尔多夫和萨根的想法是具有“挑衅性”的。目前,主流的观点是,衰老是基因的多效性在生物繁衍过程中产生的副作用。

这种说法指的是,大多数基因起作用的方式不止一种,一个基因能影响许多性状,一个基因既能产生正面效果,也能产生负面效果。有一类基因的特点就是如此,年轻时有利于繁殖,年老时不利于长寿。在这种情况下,自然选择只有两条路,要么彻底放弃这个基因带来的好处,要么妥协权衡。最终,自然选择倾向于选择提高生命早期的繁殖能力实现自我复制,从而导致衰老的出现。

现在,已知的和衰老相关的基因就有数百个,但这个理论并不能做到天衣无缝。米特尔多夫和萨根积累的证据显示,科学家发现的许多衰老基因与繁殖能力是无关的,它们只是衰老基因,并没有为个体提供好处。而且,他们还找到很多实验证实,有些物种中越是长寿的,繁殖力反而越强。

不仅如此,米特尔多夫和萨根还对其他两种也受到支持的衰老理论——“基因突变积累假说”“一次性体细胞理论”进行了反驳。

衰老科学研究是一个非常活跃的研究领域,人类对于衰老原理的探索几乎已经涉及了生命科学的所有层次,然而,衰老的本质却仍是一个悬而未决的问题,现有的衰老理论也都并不完善,它还带着科学家许多的困惑。因此,米特尔多夫和萨根的阐释尽管不是一种被广泛接受的主流观点,但至少提供了新的思索方向。

基因一定是自私的吗?

其实,米特尔多夫和萨根想法的背后,还与科学史上有关自然选择学说的重要争论有关,这场争论直到现在也并未结束。

1859年,达尔文发表《物种起源》,按照他的思想,生物为了在生存斗争中胜出,绝不会作出损己利他的行为。那么,衰老必然是达尔文所称的“适应性”的对立面。不断衰弱、疾病缠身直至死亡的衰老个体怎么可能被自然选择留下,并且这种特征还被扩散到无数物种中?

其实这样的悖论早就被科学家发现了。20世纪60年代初,生物学家瓦恩-爱德华兹通过大量自然观察,发现很多动物都存在利他行为。

古生物学家、美国堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所教授苗德岁举例,比如鸣禽在看到天敌出现的时候,会冒着自身吸引天敌的危险,发出警告声,通知其他鸣禽赶快离开;非洲野狗不但像狼一样,在捕捉猎物时相互合作,而且会跟同一群里没有参加捕获猎物的成员分享猎物。

爱德华兹把这种现象称作“群体选择”。群体选择的一个观点是,当可获取的资源有限,或受到其他生存限制时,物种会把自身的数量控制在可持续发展的范围内。这才是米特尔多夫和萨根解释衰老机制诞生的背景环境。

但是,“群体选择”理论自出现之日起就受到了强烈的质疑。

数学生物家乔治·克里斯托弗·威廉斯在随后出版的《适应与自然选择》一书中指出了爱德华兹在数学和逻辑层面的模糊性。

的确,当时爱德华兹没有对群体选择理论建立有效的预测和验证的数学模型,不具备科学理论应有的可检验性。

且威廉斯认为,自然选择每次都是发生在个体身上。个别基因的增殖或消亡比周围世界的变化更为迅速。群体的自然选择是一个相对缓慢、低效的过程,与个体层次的选择强度比较起来可以忽略不计。

苗德岁在接受《中国科学报》采访时表示,达尔文倒并不一味反对“群体选择”,但也只是在讨论原始人类不同部落之间的竞争时,偶尔承认“群体选择”起着一定的作用。

除此之外,当时还给了“群体选择”理论当头一棒的,就是理查德·道金斯那本著名的《自私的基因》。

根据苗德岁的解释,道金斯引入了两个新的概念,一是把生物称作“运载器”,二是把基因称为“复制品”。依照他的观点,只有基因才是不朽的,每个生物体只是基因的载体,基因可以通过复制从一个载体传到另一个载体,历经无数世代。因此,自然选择是在基因水平上起作用的。

关键是,道金斯很好地解释了动物的利他性行为。他认为,在进化过程中物种(或群体)的利益比个体(或基因)的利益更重要是一种人为的错误猜测,“这些行为背后隐藏着出于自私的伪装”。以工蜂为例,它们之所以甘愿牺牲自己成全蜂王,是因为蜂王可以更好地传递自己的一部分基因。

“群体选择”理论也因此陷入长时间的沉寂。在那一时期,新达尔文主义稳稳地占据上风,它是达尔文进化论的现代版本,是对达尔文自然选择学说、孟德尔遗传学说的一种综合。这一主流理论将遗传基因具体化,坚信基因是独立参与自然选择的,竞争只存在于个体间。

不过,生物进化论的发展并未就此停止。苗德岁表示,到如今,很多科学家已经倾向于认为,生物演化的机制不只限于自然选择,尽管自然选择是主要的,但还有很多其他机制,而且作用的水平也不限于个体,还有群体的。

这也意味着,进化论发展面临着更多、更深、更广的论题。尽管基于群体选择的对衰老本质的探索目前仍是小众,但它还是可能获得比过去更多的讨论空间。

抗衰老研究的热与慢

除该领域的研究者之外,抗衰老研究也颇受广大公众的关注,这是因为人们常常会对死亡过度恐惧,寄希望于科学能理清衰老的机理、有的放矢地解决延缓衰老的问题。

目前在学界,有关衰老机理的学说五花八门,不下几十种。北京大学衰老研究中心童坦君院士和张宗玉教授在接受《中国科学报》采访时表示,比较重要的机理有诸如基因损伤。DNA是遗传信息的携带者,它在内环境如氧自由基、外环境如紫外线与化学物质等影响下,可受到损伤断裂。单细胞里有一整套DNA修复酶,能够彻底修复损伤的DNA链,保证遗传信息传递下去。可惜,这种修复能力会随着年龄的增加逐步下降,导致损伤DNA累积,有些基因不能正常表达,最终导致衰老。目前,国际上已发现几十种DNA修复基因,其中,p53抑癌基因就是一种重要的损伤修复的关卡控制基因。

第二种是氧自由基学说。氧是人类生存所必需的,但也具有潜在的毒性。氧自由基主要来自人体内部,它可以损伤DNA,还可以损害蛋白质与细胞膜。

第三种是端粒假说。端粒是细胞核内染色体末端的一段特殊的结构,由端粒酶合成。端粒的长度已经被证实与重要脏器的健康有关,端粒长度会随年龄的增长而缩短,使细胞变得衰老并毒害周围的细胞。

“衰老这个生命现象太过复杂,每种学说都只能解释这种现象的一部分。”张宗玉认为,目前针对种种机理进行的抗衰老研究多数仍在基础阶段,基因干预、端粒修复、端粒酶活化、干细胞注射等手段的研究亦是如此。

而当前最有成效的抗衰老疗法,也并不是什么新发现,就是适度限食,限制热量。张宗玉解释,这一方法可以减少内源性氧自由基的生成,减少对DNA等大分子物质的氧化损伤。还能降低代谢速率,增加代谢潜力,提高非正常细胞的凋亡,以及免疫应答能力增强,减慢免疫功能的衰退。除此之外,老年医学研究者能给出的确切建议,暂时也就是保持健康的生活方式了。

重新认识衰老的意义

如此看来,抗衰老研究的速度似乎尚不能满足人们对延长健康生命全盛时期的期待。然而,从某个角度看,如果人们愿意思考米特尔多夫和萨根所说的,衰老所带来的益处远超个体的失去健康,或许可以重新认识衰老和死亡对于生命的意义。

这并非让人们歌颂衰老或者死亡,而是调整面对人生最后时光的态度,并懂得反思大规模干预衰老机制可能带来的影响。

米特尔多夫和萨根支持抗衰老药物和技术的研发,但他们同时也表达了对未来的担忧。因为抗衰老关乎个体利益和集体风险,它比人们想象得更错综复杂。

在苗德岁看来,抗衰老并不仅仅是科学问题,也关系到伦理、哲学、社会学。“除了个体的利益,也要考虑群体利益。”

在这一点上,北京大学哲学系教授刘华杰的看法也类似。“始终有人幻想万寿无疆,这违背演化论也侵害了子孙后代的利益。”在他看来,单纯延长寿命没有意义。好的医生和医学家,应当告诉人们,如何规划人生,把极其有限的一生安排好,健康而生,把有限的生命活精彩。

苗德岁说,正如罗素在他的一篇美文《如何老去》中所写:一个人的个体存在,应当像一条河流:初时涓涓细流,狭隘地囿于两岸之间,欢快地跃过岩石、飞身瀑布。继而,河流渐渐变宽、两岸退去、水流愈发平静,最终波澜不惊地汇入大海,毫无痛苦地失去其个体的存在。一个人倘若在暮年之际对自己的生命能作如是观,便不会为怕死而痛苦,因为他所钟爱的东西将会继续存在

《中国科学报》 (2018-08-31 第1版 要闻)
 
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