為什么一定要設定死亡這個環(huán)節(jié)呢?
我們?yōu)槭裁磿?
? Getty Images
利維坦按:
作為有性生殖的物種,縱然有無數(shù)人在內心渴望著永恒的生命,但擺在每個人眼前的事實是:死期終將臨近。“我們是性與死的孩子,”人類學家呂費耶(Jacques Ruffié)在《性與死》( Le sexe et la mort )中這樣寫道。于是,性和死亡的設定,也決定了死亡之于我們人類乃至所有有性繁殖物種所具備的優(yōu)勢:滿足新個體的交配和基因散播。
通常,我們也認為死亡的過程是痛苦不堪的,但也有臨終關懷的醫(yī)生認為,死亡并沒有我們想象的那般恐怖:臨終者屆時處于一種放松狀態(tài),他們呼吸時不會有意識地清理喉嚨聚集的粘液和唾液。這時喉嚨就會發(fā)出很響的聲音
(我們俗稱的“垂死掙扎”)
。但其實,醫(yī)生由此會判斷出臨終者處于深度放松和昏迷狀態(tài)。當空氣經過肺部呼出呼進時,穿過喉頭粘液的氣泡發(fā)出這種聲響。他們自己并無知覺。在生命最后時光還會出現(xiàn)一段淺呼吸。最后是呼出一口氣,不再有進氣。
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生活于江河湖海中的各種神秘而奇妙的水生生物中,水螅是很容易被忽視的。它的名字(hydra:原指希臘神話中的九頭蛇,此處表示水螅)來源于古希臘神話中那種能使頭再生的蛇,是水母、??蜕汉鞯牡H。它有點像蒲公英的種子,有一個長長的身體,在其一端長有一簇觸角,外觀上沒什么特別。
但是它們的一個顯著特性,使其成為了生物學上的一個奇跡:它們可以再生。如果你把一條水螅切成很多塊,每一塊都會重新長成一個完整的新個體。
以古希臘神話中的九頭蛇命名,淡水水螅具有非凡的再生能力。? Natural Visions/Alamy
它們的再生特性引起了生物學家的關注,因為他們正在尋找自然界中的永生線索。為什么這些物種似乎不會因自然原因而死亡?死亡難道不是不可避免的嗎?
衰老,在20世紀中期被描述為繁殖和細胞維系之間的權衡。最初,生物體的身體利用其獲得的資源來促使和保持我們的健康——也就是來維持我們的細胞。在童年和青少年時期,生物的側重點在于維持生命,并盡可能地讓自己變得強壯和健康。到了性成熟期以后,側重點轉向繁殖。 因為對大多數(shù)生物來說,資源是有限的,所以它們可能會犧牲健康來繁衍后代。
(onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/evo.14442)
以一條游到上游產卵的大馬哈魚為例,它在產卵后很有可能迅速死亡。為了讓自己順利到達產卵地,大馬哈魚會不惜一切代價,而到達后,它就會立刻產卵。產卵后,大馬哈魚游回下游、再存活一年、并再次成功產卵的機會非常小,以至于自然選擇永遠不會偏愛這些個體。
? Dribbble
而無論出現(xiàn)什么情況,它們已經成功地傳遞了一次它們的基因。
但人們目前對生物死亡原因的理解要更具體一些。當生物體達到性成熟時,自然選擇的力量減弱,老化過程開始,最終導致死亡。英國東安格利亞大學(University of East Anglia in the UK)進化生物學和生物老年學教授阿列克謝·馬克拉科夫(Alexei Maklakov)說, 可能這并不是為了給下一代讓路,而是一種 “引人注目的利他主義”。
在我們的生命過程中,我們的基因會收集變異。有些是完全隨機的,有些是我們的飲食或外部因素(如紫外線干涉)造成的結果。這些變異大多數(shù)是無用或有害的,只有極少數(shù)會有實際作用。
在性成熟之前,“任何降低生物體繁殖可能性的基因突變,以及使生物體在繁殖前死亡的基因突變,都會被強烈地壓抑,”牛津大學人類學系的進化生物學家加布里埃拉·坎圖里德斯(Gabriella Kountourides)說。 然而,一旦一個生物體達到性成熟,它就能夠將其基因傳給下一代。在這一時間點上,自然選擇的力量就減弱了。
從海洋逆流而上的艱辛旅程使大馬哈魚付出了巨大的代價,以至于它們在產卵后不久就死亡了。? GIPHY
以我們的產卵大馬哈魚為例。它已經做得很好了,能夠進入成年期并進行繁殖。它的后代很可能也會有一個產卵的機會。 如果我們的大馬哈魚在產卵前發(fā)生了基因突變,隨機增加了它的壽命,即使這可能使它多活一年(盡管這不太可能),這些后代并不會比它們的兄弟姐妹有明顯的優(yōu)勢。我們研究的(未發(fā)生基因突變的)大馬哈魚已經完成了一次繁衍。
從自然選擇的角度來看,繼續(xù)努力保持生殖后的健康并沒有什么好處。因此,任何能夠做到這一點的基因都不會受到選擇壓力的影響,從而導致它們變得更加有普遍性?!叭魏我粋€人都希望能長壽。但在這一點上,自然選擇不會對它偏愛,因為這無法給下一代帶來好處,”坎圖里德斯說。
? SciTechDaily
不過,并不是所有的生物都像產卵的大馬哈魚那樣極端。有些確實能多存活一段時間,以產生更多的后代。我們的DNA的大多數(shù)突變將產生負面影響或無影響。我們的身體能夠修復一些這樣的DNA損傷,但由于自然選擇的微弱力量,我們這樣做的能力會隨著年齡的增長而退化。
然而,在生命的后期,衰老細胞可以在組織中積累,造成傷害和炎癥,并且是有關高齡疾病的前兆。
但是衰老和死亡會以兩種方式發(fā)生——由于弱自然選擇而導致的負面突變的積累,以及可能有利于繁殖但對長壽來說卻有負面影響的突變。
? MIT News
后者的一個例子可能是BRCA基因突變(BRCA:breast cancer的縮寫,乳腺癌)。眾所周知,這些會顯著增加患乳腺癌和卵巢癌的風險,但也與攜帶突變的婦女生育率較高有關。
因此,BRCA基因突變可能在生命早期提供生殖優(yōu)勢,然后在生命后期造成更大的健康風險。但由于性成熟后自然選擇會減弱,生殖優(yōu)勢大于劣勢。
俄勒岡州立大學(Oregon State University)的生物學家凱特琳·麥克休(Kaitlin McHugh)說:“無論在生命早期發(fā)生什么,其意義都會超過在生殖年齡之后發(fā)生的事情,因為生殖潛力才是真正重要的?!?/p>
而細胞衰老——即細胞的停止分裂,也是早期生命優(yōu)勢可能具備晚期生命劣勢的另一個例子。衰老可以保護我們免受癌癥的侵害,因為它可以防止有DNA損傷的細胞繁殖。然而,在生命的后期,衰老細胞可以在組織中積累,造成傷害和炎癥,并且還是高齡相關疾病的前兆。
航拍圖:綠色區(qū)域是潘多樹的覆蓋范圍。? wikipedia
雖然大多數(shù)物種確實會衰老,但也有一些例外。例如,許多植物表現(xiàn)出 “可忽略不計的衰老”,而有些物種被認為可以活上幾千年。一個特別奇怪的例子是猶他州菲什萊克國家森林(Fishlake National Forest in Utah)中的潘多樹。 這棵樹實際上是一個由遺傳基因相同的雄性柞樹組成的群落,由一個根系連接。它占地超過100英畝(折合400,000平方米),估計重量超過6000噸。一些估算表明,它可能有超過1萬年的歷史。
(scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol68/iss4/8/)
? Ciencia Infinita
水螅蟲綱的不死水母(the immortal jellyfish)有另一種實現(xiàn)長壽的奇招—— 當面臨受傷、生病或受到壓力,它能夠從成年狀態(tài)恢復到早期的水螅型狀態(tài)(即幼蟲狀態(tài))。
“但有時,你還是會懷疑:這是同一個個體還是不同的東西?” 凱特琳說。
“還有一種說法是,一些物種隨著年齡的增長而變得更加先進——被稱為 “消極的衰老”——但這一證據(jù)很不充分,”馬克拉科夫說。
他還說:“如果該物種的生態(tài)環(huán)境是這樣的:由于某種原因,繁殖率普遍較低,或者你在生命的早期根本無法繁殖,這就改變了自然選擇的運作方式?!边@方面的例子可以在具有多個雌性配偶體系的動物中找到,例如海象或鹿。一只雄性可能控制著一整群雌性。 這個群體的規(guī)模,以及他因此擁有的后代數(shù)量,可能會與他的年齡和體型成正比。因此,他的繁殖能力將不斷提高。
馬克拉科夫說,雖然有些物種確實可以隨著年齡的增長而保持其生殖能力,但它們并不是真正的消極衰老的例子,那些聲稱如此的研究可能是有缺陷的。最終,海象將無法無限期地保持對其配偶們的控制。
? Yahoo News
但是,性可能的確在我們的衰老過程中扮演了一個奇怪的角色。根據(jù)倫敦大學學院的梅根·阿諾特(Megan Arnot)和露絲·梅斯(Ruth Mace)的一項研究, 有規(guī)律性生活的女性更年期來得較晚。他們認為這是一個符合邏輯的例子——如果沒有懷孕的機會,排卵所消耗的能量可以被身體的其他部分更好地利用。
但是在動物界的其他地方,更多的生育能力似乎會加速衰老。例如,擁有更多后代的蝙蝠比那些后代較少的蝙蝠壽命更短。也許,只要有繁殖的機會,它們就會投入一切。凱特琳說:“在時間上存在著這種交易,在生命早期繁殖得非常好的生物在生命晚期就不那么好了。(再一次,我們的水螅也是此規(guī)則下的一個例外。它們的生育率似乎并沒有在它們的一生中下降)。”
還有一些物種,它們的壽命在兩性之間有很大的不同。通常情況下,螞蟻、蜜蜂和白蟻有一個國王或王后,與它們的不育工人相比,它們可能有很高的生育能力,而且壽命很長。在這個例子中,為什么繁殖的成本不會減少它們的壽命呢?答案可能是,蟻王或蟻后避免了工蟻所面臨的大部分威脅,而且它們的兩種生活方式有如此大的差異,以至于衰老的理論并不同樣適用于它們。
有祖母在身邊可以為家庭帶來許多好處。? Brooke Fasani/Getty Images
那么, 如果生殖對我們壽命有如此大的影響,為什么在我們許多人已經停止生育之后,人類還能活這么久呢?
祖母假說(The grandmother hypothesis)認為,讓年長的親屬保持活力是很重要的,因為繁殖是一項成本高、風險大的工作。祖母可以通過對孫子的照料來確保她自己的一部分基因的生存,因此從自然選擇的角度來看,更長的壽命可以帶來優(yōu)勢??矆D里德斯說:“有祖母在身邊的家庭有更高的生殖能力,也許是因為母親能夠專注于生育更多的孩子,而祖母則幫助撫養(yǎng)已經存在的孩子?!?/p>
(www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)30008-9)
但是,由于孫子們只與祖母擁有25%相同的基因,他們與祖母的關系就像祖母與她的侄子和侄女一樣(因此并不能帶來特別長壽的效果)。
“這可能是因為在過去,沒有足夠多婦女能活到50歲,更不用說繁衍后代了。因此,50歲的女性繁衍后代的可能性是非常、非常低的?!瘪R克拉科夫說,這就回到了老齡化的核心原則—— 生殖后的自然選擇會減弱。發(fā)生在我們晚年的許多事情可能并不令人愉快——但也沒有一股強大的進化力量來幫助我們免受其害。