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龍蝦如此長(zhǎng)壽,它們會(huì)永生嗎?

2019-12-25 14:12 作者:科普中國(guó)  | 我要投稿

龍蝦是一種神奇生物,可以通過(guò)不斷蛻殼和組織更新獲得超長(zhǎng)壽命。如果不是被送上餐桌,它們能活一百多歲。但再頑強(qiáng)也抵不過(guò)衰老,目前還沒(méi)有什么物種能真正永生。


你有沒(méi)有過(guò)這樣的經(jīng)歷?自己青春年少,寵物卻“英年早逝”,蛐蛐活不過(guò)冬天,倉(cāng)鼠壽命兩年,貓狗年月稍長(zhǎng),但也抵不過(guò)歲月時(shí)光。動(dòng)物界仿佛有一個(gè)定律,體型越小命越難長(zhǎng)。


但你也不必太過(guò)感傷?;蛟S,你可以養(yǎng)一只龍蝦。它雖然個(gè)子不大,命卻很長(zhǎng)。


不走尋常路,長(zhǎng)壽界翹楚


生物學(xué)中,“龍蝦”特指以澳洲龍蝦為代表的龍蝦科(Spinylobster),該科普遍肉質(zhì)鮮美口感佳,是貴重海產(chǎn)。但我們?nèi)粘Kf(shuō)的龍蝦,是另一種名貴海鮮——以波士頓龍蝦為代表的海鰲蝦(lobster)科。


兩種“龍蝦”是近親,外貌也不乏相似之處。不過(guò),二者最大的區(qū)別是,海鰲蝦科有兩只碩大的鰲,而龍蝦科則長(zhǎng)有粗壯的觸角,且周身多刺。



巨型澳洲龍蝦(龍蝦科,左)和波士頓龍蝦(海鰲科,右)| 網(wǎng)絡(luò)圖片


?它們的壽命都很長(zhǎng),龍蝦年齡普遍可達(dá)20歲左右,海鰲蝦則可以輕松超過(guò)一百歲。今天,我們的目光就鎖定在這老壽星、海鰲蝦身上。為了敘述方便,沿用大眾叫法,稱其為“龍蝦”(后文所有“龍蝦”均指海鰲蝦)。


大部分龍蝦在被送上餐桌時(shí),只有不到1斤重,年齡4到18個(gè)月。雖然比起十幾克的普通大蝦,已算是龐然大物,但若能有幸躲過(guò)人類和其它掠食者,在海底頤養(yǎng)天年,它們可以長(zhǎng)到令人恐慌的尺寸。


據(jù)吉尼斯世界紀(jì)錄,迄今發(fā)現(xiàn)的最重龍蝦達(dá)20.14千克,全長(zhǎng)1.06米(從尾部到大螯尖端),1977年捕獲于加拿大外海,是目前發(fā)現(xiàn)最重的海生甲殼類。


長(zhǎng)壽龍蝦的第一個(gè)特征便是身形龐大,因?yàn)槠潴w型不受限制,一生都在持續(xù)長(zhǎng)大,活得越久就越大,這和人類很不一樣。目前,人類捕獲的最老龍蝦據(jù)估算已有140歲高齡。


身懷絕技,時(shí)不時(shí)就“里外大翻新”


這種持續(xù)生長(zhǎng)的特性,在生物學(xué)上叫做“無(wú)限生長(zhǎng)”,在海生甲殼類動(dòng)物中并不鮮見(jiàn)。但它們是怎么做到的呢?關(guān)鍵就在于蛻殼。


龍蝦表面覆蓋著一層石灰質(zhì)硬殼,為了讓自己的體型變大,它們會(huì)將舊殼脫掉,讓里面生長(zhǎng)的新殼暴露出來(lái)。新殼在蛻殼初期尚未完全硬化,有一定延展性,因此能比舊殼擁有更大的空間,讓龍蝦實(shí)現(xiàn)體型增長(zhǎng)。


蛻殼是龍蝦唯一的身體成長(zhǎng)過(guò)程,從幼年期一直持續(xù)到臨近死亡,反復(fù)進(jìn)行。只不過(guò),蛻殼頻率會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而降低,從一年數(shù)次減少到一兩年一次。


水溫、棲息地環(huán)境、品種等因素都對(duì)蛻殼頻率有影響。一般來(lái)說(shuō),寒冷地區(qū)的龍蝦蛻殼頻率較低,這意味著它們的新陳代謝速率也低。因此,在寒冷水域生息的波士頓龍蝦,比溫暖地區(qū)的澳洲龍蝦壽命更長(zhǎng)。


超長(zhǎng)壽的波士頓龍蝦 | 圖蟲(chóng)

更妙的是,蛻殼對(duì)于龍蝦而言不僅僅是身體長(zhǎng)大,還是一個(gè)去舊迎新的過(guò)程。隨外殼一同蛻去的還有大部分的消化道,這讓龍蝦的身體時(shí)常保有大量的健康細(xì)胞。每隔幾個(gè)月就來(lái)一次里外大翻新,能不健康嗎?


至于消化道為什么會(huì)和外殼一起蛻去,我們可以這樣理解:如果把龍蝦身體簡(jiǎn)化為一根水管,把嘴想象為進(jìn)水口,肛門想象為出水口,忽略其腹足和鰲等復(fù)雜形狀,就會(huì)發(fā)現(xiàn),它的消化道和身體表面分別構(gòu)成了水管的內(nèi)外表面。


那么,蛻皮過(guò)程中消化道也一起更新,就不足為奇了。


細(xì)胞中的秘密,讓龍蝦無(wú)限生長(zhǎng)


龍蝦能夠不斷蛻皮再生的背后,是否存在著更深層的生物學(xué)原理呢?答案是肯定的。如果將龍蝦切片放在顯微鏡下,就會(huì)看到:秘密藏在它的細(xì)胞核里。


在所有生物的細(xì)胞核中,都有數(shù)量不等的染色體,染色體上有一個(gè)被稱為“端?!钡奶厥獠糠?/strong>,它們像帽子一樣附著在染色體末端。每次細(xì)胞分裂時(shí),端粒都會(huì)縮短一點(diǎn)點(diǎn),當(dāng)端粒完全消失,細(xì)胞也就停止分裂,這意味著生物體將面臨死亡的宿命。

染色體和端粒(黃) | 圖蟲(chóng)


這種有限的細(xì)胞增殖能力,被稱為“海夫利克極限”,由美國(guó)微生物學(xué)家海夫利克在1965年提出。該理論認(rèn)為,人類體細(xì)胞的分裂次數(shù)存在極限,在分裂56次后就會(huì)因自產(chǎn)毒素而消亡,人也就衰老死亡。表現(xiàn)在端粒上,即端粒逐漸消失的過(guò)程,就是人逐漸死亡的過(guò)程。


那么,延長(zhǎng)端粒的長(zhǎng)度,是不是就可以阻止死亡呢?一定程度上確實(shí)如此。


在哺乳動(dòng)物的胚胎時(shí)期,或者在某些干細(xì)胞中,存在著端粒酶,這些酶可以幫助恢復(fù)端粒的長(zhǎng)度,從而維持細(xì)胞的增殖能力并防止衰老。


龍蝦長(zhǎng)壽,正是得益于其身體的絕大部分組織都存在端粒酶。而人類的大多數(shù)體細(xì)胞(除了某些干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞)中都缺乏有活性的端粒酶,也就沒(méi)辦法“永葆青春”了。


活躍的端粒酶以及定期的蛻皮更新,讓龍蝦衰老非常緩慢,即使在高齡時(shí)蛻皮頻率已極端低下,亦能實(shí)現(xiàn)腹足的局部再生。


再頑強(qiáng),也抵不過(guò)衰老


既然龍蝦身懷常換常新的身體絕技,是不是就可以永生了呢?答案是否定的。


以上提到的龍蝦蛻皮,也并非全身細(xì)胞都得到了更新。因?yàn)椤八堋钡谋砻娌⒉皇撬艿娜浚埼r還有很多重要臟器無(wú)法更新,比如它的心臟和大腦,仍會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而衰老。


此外,逐漸變大的體型,也是龍蝦的一個(gè)重要死因。因?yàn)槊看蚊摎ざ家x能量,體型越大,需要的能量就越大。10~15%的龍蝦會(huì)在脫殼過(guò)程中因種種原因而死亡,其中包括能量耗盡、過(guò)分虛弱無(wú)法反抗獵食者、蛻皮不全等。


不過(guò),話說(shuō)回來(lái),就算每只龍蝦最終都無(wú)法逃脫衰老死亡的宿命,以如此小的體型,達(dá)到如此長(zhǎng)的壽命,龍蝦,可以說(shuō)很不尋常了。

畫(huà)家筆下的蟹、蝦 | lafabutineuse.blogspot.com


除了龍蝦,常見(jiàn)的螃蟹、蛤蜊、小龍蝦等甲殼類生物組織內(nèi)也都存在高活性的端粒酶,因此,也大多具有較長(zhǎng)的壽命。其中,大洋蛤的壽命可高達(dá)500年。魚(yú)類中也有一些品種,具有相似的持續(xù)生長(zhǎng)的能力。


但是值得一提的是,即使細(xì)胞內(nèi)含有大量端粒酶,也并不一定意味著物種長(zhǎng)壽。在相當(dāng)多的短壽命的水生物種體內(nèi),科學(xué)家也檢測(cè)到大量端粒酶。因此有人提出,低等生物的端粒酶可能與組織再生有關(guān),但與壽命無(wú)關(guān)。


科技能夠讓人類永生嗎?


盡管自然界中沒(méi)有真正意義上的永生物種,不過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中,又是另一種情況了。


在一些人為干預(yù)條件下,單細(xì)胞生物如細(xì)菌、酵母、干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等,確實(shí)可以擁有“無(wú)限繁殖”的能力。例如大名鼎鼎的“海拉細(xì)胞”(一位美國(guó)婦女的宮頸癌細(xì)胞,被醫(yī)生取下來(lái)用于科研),就是無(wú)限增殖的典型案例。


那么,人類未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)永生嗎?


仰賴于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人類的平均壽命在上個(gè)世紀(jì)內(nèi)幾乎提高了一倍。然而,人類的衰老機(jī)制非常復(fù)雜,除了細(xì)胞繁殖能力的逐漸減弱以外,基因組的不穩(wěn)定,干細(xì)胞耗竭,情緒環(huán)境的改變等等,都會(huì)導(dǎo)致衰老。


現(xiàn)代科學(xué)也設(shè)想了一些方法:如限制熱量飲食、輸入年輕的血液(向血液中注射特殊的活性物質(zhì))、移植具有再生能力的干細(xì)胞、攝入具有延緩衰老的藥物以及激活體內(nèi)失活的端粒酶等等,來(lái)幫助人體抗衰老并延長(zhǎng)壽命。


然而不管哪種方法手段都還沒(méi)有真正進(jìn)入到臨床階段。


或許不久的未來(lái),人類真能通過(guò)科學(xué)的干預(yù)手段來(lái)突破人的預(yù)期壽命。屆時(shí),你希望活成幾只龍蝦?


作者 | [中]李卓思 日本理化學(xué)研究所生命科學(xué)研究部研究員
審稿 | [中]陸修遠(yuǎn) 日本大阪大學(xué)前沿免疫研究中心研究員


(責(zé)編?高佩雯)

文章由“科學(xué)辟謠平臺(tái)”(ID:Science_Facts)公眾號(hào)發(fā)布,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處



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