生物體為什麼不能永生?究竟是因為什麼?


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生物體為什麼不能永生?究竟是因為什麼?

永生到底是不是生命體的追求?對於動物的行為我們並不清楚,但就人類而言,即使不能永生,那麼長壽也是非常有必要的,比如再活500年?

但那隻是一個奢望,因為人再長壽也是要死的,比如全球最長壽記錄的官方記錄是法國女性雅娜·卡爾曼特,活了122歲又164天,也是至今唯一活過120歲的人!但是有一個問題,為什麼人要死呢?

控制生物壽命的到底是什麼?

1961年,賓夕法尼亞州費城威斯達研究所的解剖學家列奧那多·海佛烈克做了一個實驗,他將人類胎兒身上取樣的細胞,在體外培養的模式下,分裂了40~60次,之後細胞群體就進入了衰老期!

以人體細胞更新頻率為2.5年左右,推測人類的壽命極限大約在100-150歲之間,那麼究竟是什麼東西控制了細胞的分裂次數呢? 1970年代,蘇聯生物學家阿列克謝·馬特維維奇·奧洛夫尼科夫(Alexey Matveyevich Olovnikov)提出了染色體末端序列的丟失能夠導致細胞退出增殖週期,這個染色體末端的序列後來被稱為端粒,它會在細胞分裂複製過程中逐漸丟失長度,最後端粒消失,細胞分裂停止進入衰老期!

那麼有沒有一種技術能讓端粒長度不變或者給它增加長度嗎?當然有,1985年時Greider等科學家發現端粒酶這種神奇的東西,它能給端粒增加長度,從理論上來看,我們只要給端粒“加油”即可讓細胞一直保持青春活力,但事實上科學家在實驗室裡開發的端粒酶實用效果並不好,甚至無效,一直到現在都沒有取得突破!

那麼有沒有一種端粒酶,能讓細胞保持永生呢?

還真有,海拉細胞各位應該聽說過,1951年從一位叫做海瑞塔·拉克斯的非裔婦女身上去取得的宮頸癌細胞,它能一直分裂,從當年取得開始到2011年NCBI上的一篇公開的論文顯示,海拉細胞已經繁育了18000代,總量超過5000萬噸!

你沒看錯,這是癌細胞,這種細胞中的神奇端粒酶能讓癌細胞保持無窮的活力,但你發現沒有,這無窮繁殖的就是癌細胞,因此生命所給予你最後的支持,就是在你變成怪物之前毀掉你,這就是生命延續的本質!

死亡:生命演化的真正意義

生命存在的最高意義不是永生,而是死亡!地球環境變化是非常劇烈的,從原始地球的無氧環境到有氧環境,雪地地球、溫暖濕潤的地球再到高溫地球,又進入雪地地球,地球環境一直在改變,一種生命形態不可能一直適應環境。

所以生命最簡單的策略就是淘汰掉那一批不適合環境的生命,那些能在新環境中強悍的生存下來的才是王道!終結生命的不是自身細胞的複制次數,也不是端粒的長度,而是自然環境,因為生命誕生最初期,就是無限複製的!

無限生命的時代是怎麼結束的?

從地球上誕生第一個生命的38億年前到大約12億年前,所有的生命都是“無限生命”,它們的形態就是最簡單的DNA複製,一直可以復制自身,無限次數!但在這幾十億年裡發展十分緩慢:

35億年前,從太古代的原核生物到發展出光合作用,大約用了5-8億年以上

25億年前,從原始的光合作用到利用氧氣和有機物製造能量,用了10億年以上

18.5億年前,出現複雜多細胞生物,用了7億年以上

12億年前,出現有性生殖,用了3億年

6.6億年前:多細胞動物出現

5.4億年前,寒武紀生命大爆發

從寒武紀生命大爆發時代的遠古生物到人類占領文明之巔,也就用了5億多年的時間,生命是在加速發展的,而且種類越來越多,在生命誕生髮展到現代地球無比複雜的生態圈,有一個非常關鍵的分水嶺是出現在12億年前的有性生殖!

早期的生命就是最簡單的DNA複製,它出錯的概率很低,比如人類的DNA複製出錯的概率是1/1/10^9,這個概率實在是太低了,對於人類這種穩定的物種來說絕對是好事,否則到處突變,這人不是要變成怪物了?但對於遠古生命來說,很明顯是一件壞事,因為沒有突變就意味著一成不變,因此在生命誕生數十億年後,它們仍然是一種肉眼難以察覺的存在。

但有性生殖很明顯改變了這個方式,它的出現讓更多的改變機會進入了生命誕生的過程,使得在復雜的環境下,出現了更多的突變體以適應環境,因此生命進入了快速輪替的時代,大量不適應環境的生命隕落在了這個大變革的時代中​​。

留存下來的只有極少數一部分,這些生命適應性很強,生命力非常頑強,儘管和被淘汰的生命相比數量大幅減少,但比此前的無性繁殖時代,卻要多得多,生命百花齊放的時代真正開始了!

有性時代的到來,生命無限真的結束了嗎?

地球上至少有兩個“無限生命”的區域,一個是美國猶他州中南部魚湖國家森林公園的潘多林,另一個則是俄勒岡州的佔地2200英畝的奧氏蜜環菌,前者是可以無性繁殖的雄性地震白楊,後者是一種真菌。

潘多林大約是8萬年前一棵飄落這裡的雄性白楊生根發芽後,一直通過無性繁殖而成,佔地43.6公頃的一大片白楊林,從生命的意義上來看,它們是一個整體,8萬年前一直延續到現在,但現在正在死亡,因為病蟲害,因為DNA單一,更因為麋鹿的對幼苗的啃食。

而奧氏蜜環菌則成了一個公害,因為它們會讓植物根部霉爛最終枯死,所以這片區域遊客嚴禁進入,防止將奧氏蜜環菌的孢子帶到它們不應該在的地方!但對於這種無性繁殖的真菌,一旦找到突破口,那麼對付它們將會很簡單。

1950年代的大麥克香蕉就是這樣滅絕的,據說這種香蕉堪比冰淇淋,而現代香蕉只配給它提鞋,按20世紀初,一種尖孢鐮刀菌巴拿馬種專門感染它們,所以在全球範圍內幾乎消失,只有很小的區域仍然種植大麥克蕉,但已經無法形成氣候!

無性繁殖可以佔領全球,甚至可以永生!但它們會被大自然終結,對於所有已有性繁殖的方式來延續後代的生命來說,都應該感謝12億年前出現的突變,它賦予了生命真正的意義。