我们为什么会死?

我们为什么会死?

作为有性生殖的物种,纵然有无数人在内心渴望着永恒的生命,但摆在每个人眼前的事实是:死期终将临近。“我们是性与死的孩子。”人类学家吕费耶(Jacques Ruffié)在《性与死》(Le sexe et la mort)中这样写道。于是,性和死亡的设定,也决定了死亡之于我们人类乃至所有有性繁殖物种所具备的优势:满足新个体的交配和基因散播。

通常,我们也认为死亡的过程是痛苦不堪的,但也有临终关怀的医生认为,死亡并没有我们想象的那般恐怖:临终者届时处于一种放松状态,他们呼吸时不会有意识地清理喉咙聚集的粘液和唾液。这时喉咙就会发出很响的声音(我们俗称的“垂死挣扎”)。但其实,医生由此会判断出临终者处于深度放松和昏迷状态。当空气经过肺部呼出呼进时,穿过喉头粘液的气泡发出这种声响。他们自己并无知觉。在生命最后时光还会出现一段浅呼吸。最后是呼出一口气,不再有进气。

本文来自微信公众号:利维坦 (ID:liweitan2014),作者:WilliamPark,编译:Jichang Lou,题图来自:《复仇者联盟4》

生活于江河湖海中的各种神秘而奇妙的水生生物中,水螅是很容易被忽视的。它的名字(hydra:原指希腊神话中的九头蛇,此处表示水螅)来源于古希腊神话中那种能使头再生的蛇,是水母、海葵和珊瑚的淡水近亲。它有点像蒲公英的种子,有一个长长的身体,在其一端长有一簇触角,外观上没什么特别。

但是它们的一个显著特性,使其成为了生物学上的一个奇迹:它们可以再生。如果你把一条水螅切成很多块,每一块都会重新长成一个完整的新个体。

以古希腊神话中的九头蛇命名,淡水水螅具有非凡的再生能力。© Natural Visions/Alamy

它们的再生特性引起了生物学家的关注,因为他们正在寻找自然界中的永生线索。为什么这些物种似乎不会因自然原因而死亡?死亡难道不是不可避免的吗?

衰老,在20世纪中期被描述为繁殖和细胞维系之间的权衡。最初,生物体的身体利用其获得的资源来促使和保持我们的健康——也就是来维持我们的细胞。在童年和青少年时期,生物的侧重点在于维持生命,并尽可能地让自己变得强壮和健康。到了性成熟期以后,侧重点转向繁殖。因为对大多数生物来说,资源是有限的,所以它们可能会牺牲健康来繁衍后代。

以一条游到上游产卵的大马哈鱼为例,它在产卵后很有可能迅速死亡。为了让自己顺利到达产卵地,大马哈鱼会不惜一切代价,而到达后,它就会立刻产卵。产卵后,大马哈鱼游回下游、再存活一年、并再次成功产卵的机会非常小,以至于自然选择永远不会偏爱这些个体。

©Dribbble

而无论出现什么情况,它们已经成功地传递了一次它们的基因。

但人们目前对生物死亡原因的理解要更具体一些。当生物体达到性成熟时,自然选择的力量减弱,老化过程开始,最终导致死亡。英国东安格利亚大学(University of East Anglia in the UK)进化生物学和生物老年学教授阿列克谢·马克拉科夫(Alexei Maklakov)说,可能这并不是为了给下一代让路,而是一种 “引人注目的利他主义”

在我们的生命过程中,我们的基因会收集变异。有些是完全随机的,有些是我们的饮食或外部因素(如紫外线干涉)造成的结果。这些变异大多数是无用或有害的,只有极少数会有实际作用。

在性成熟之前,“任何降低生物体繁殖可能性的基因突变,以及使生物体在繁殖前死亡的基因突变,都会被强烈地压抑。”牛津大学人类学系的进化生物学家加布里埃拉·坎图里德斯(Gabriella Kountourides)说。然而,一旦一个生物体达到性成熟,它就能够将其基因传给下一代。在这一时间点上,自然选择的力量就减弱了。

从海洋逆流而上的艰辛旅程使大马哈鱼付出了巨大的代价,以至于它们在产卵后不久就死亡了。© GIPHY

以我们的产卵大马哈鱼为例。它已经做得很好了,能够进入成年期并进行繁殖。它的后代很可能也会有一个产卵的机会。如果我们的大马哈鱼在产卵前发生了基因突变,随机增加了它的寿命,即使这可能使它多活一年(尽管这不太可能),这些后代并不会比它们的兄弟姐妹有明显的优势。我们研究的(未发生基因突变的)大马哈鱼已经完成了一次繁衍。

从自然选择的角度来看,继续努力保持生殖后的健康并没有什么好处。因此,任何能够做到这一点的基因都不会受到选择压力的影响,从而导致它们变得更加有普遍性。“任何一个人都希望能长寿。但在这一点上,自然选择不会对它偏爱,因为这无法给下一代带来好处。”坎图里德斯说。

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不过,并不是所有的生物都像产卵的大马哈鱼那样极端。有些确实能多存活一段时间,以产生更多的后代。我们的DNA的大多数突变将产生负面影响或无影响。我们的身体能够修复一些这样的DNA损伤,但由于自然选择的微弱力量,我们这样做的能力会随着年龄的增长而退化。

然而,在生命的后期,衰老细胞可以在组织中积累,造成伤害和炎症,并且是有关高龄疾病的前兆。

但是衰老和死亡会以两种方式发生——由于弱自然选择而导致的负面突变的积累,以及可能有利于繁殖但对长寿来说却有负面影响的突变。

后者的一个例子可能是BRCA基因突变(BRCA:breast cancer的缩写,乳腺癌)。众所周知,这些会显著增加患乳腺癌和卵巢癌的风险,但也与携带突变的妇女生育率较高有关。

因此,BRCA基因突变可能在生命早期提供生殖优势,然后在生命后期造成更大的健康风险。但由于性成熟后自然选择会减弱,生殖优势大于劣势。

俄勒冈州立大学(Oregon State University)的生物学家凯特琳·麦克休(Kaitlin McHugh)说:“无论在生命早期发生什么,其意义都会超过在生殖年龄之后发生的事情,因为生殖潜力才是真正重要的。”

©Pinterest

而细胞衰老——即细胞的停止分裂,也是早期生命优势可能具备晚期生命劣势的另一个例子。衰老可以保护我们免受癌症的侵害,因为它可以防止有DNA损伤的细胞繁殖。然而,在生命的后期,衰老细胞可以在组织中积累,造成伤害和炎症,并且还是高龄相关疾病的前兆。

虽然大多数物种确实会衰老,但也有一些例外。例如,许多植物表现出 “可忽略不计的衰老”,而有些物种被认为可以活上几千年。一个特别奇怪的例子是犹他州菲什莱克国家森林(Fishlake National Forest in Utah)中的潘多树。这棵树实际上是一个由遗传基因相同的雄性柞树组成的群落,由一个根系连接。它占地超过100英亩(折合400,000平方米),估计重量超过6000吨。一些估算表明,它可能有超过1万年的历史。

©Ciencia Infinita

水螅虫纲的不死水母(the immortal jellyfish)有另一种实现长寿的奇招——当面临受伤、生病或受到压力,它能够从成年状态恢复到早期的水螅型状态(即幼虫状态)

“但有时,你还是会怀疑:这是同一个个体还是不同的东西?” 凯特琳说。

“还有一种说法是,一些物种随着年龄的增长而变得更加先进——被称为“消极的衰老”——但这一证据很不充分。”马克拉科夫说。

他还说:“如果该物种的生态环境是这样的:由于某种原因,繁殖率普遍较低,或者你在生命的早期根本无法繁殖,这就改变了自然选择的运作方式。”这方面的例子可以在具有多个雌性配偶体系的动物中找到,例如海象或鹿。一只雄性可能控制着一整群雌性。这个群体的规模,以及他因此拥有的后代数量,可能会与他的年龄和体型成正比。因此,他的繁殖能力将不断提高。

马克拉科夫说,虽然有些物种确实可以随着年龄的增长而保持其生殖能力,但它们并不是真正的消极衰老的例子,那些声称如此的研究可能是有缺陷的。最终,海象将无法无限期地保持对其配偶们的控制。

但是,性可能的确在我们的衰老过程中扮演了一个奇怪的角色。根据伦敦大学学院的梅根·阿诺特(Megan Arnot)和露丝·梅斯(Ruth Mace)的一项研究,有规律性生活的女性更年期来得较晚。他们认为这是一个符合逻辑的例子——如果没有怀孕的机会,排卵所消耗的能量可以被身体的其他部分更好地利用。

但是在动物界的其他地方,更多的生育能力似乎会加速衰老。例如,拥有更多后代的蝙蝠比那些后代较少的蝙蝠寿命更短。也许,只要有繁殖的机会,它们就会投入一切。凯特琳说:“在时间上存在着这种交易,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,我们的水螅也是此规则下的一个例外。它们的生育率似乎并没有在它们的一生中下降)。”

还有一些物种,它们的寿命在两性之间有很大的不同。通常情况下,蚂蚁、蜜蜂和白蚁有一个国王或王后,与它们的不育工人相比,它们可能有很高的生育能力,而且寿命很长。在这个例子中,为什么繁殖的成本不会减少它们的寿命呢?答案可能是,蚁王或蚁后避免了工蚁所面临的大部分威胁,而且它们的两种生活方式有如此大的差异,以至于衰老的理论并不同样适用于它们。

那么,如果生殖对我们寿命有如此大的影响,为什么在我们许多人已经停止生育之后,人类还能活这么久呢?

祖母假说(The grandmother hypothesis)认为,让年长的亲属保持活力是很重要的,因为繁殖是一项成本高、风险大的工作。祖母可以通过对孙子的照料来确保她自己的一部分基因的生存,因此从自然选择的角度来看,更长的寿命可以带来优势。坎图里德斯说:“有祖母在身边的家庭有更高的生殖能力,也许是因为母亲能够专注于生育更多的孩子,而祖母则帮助抚养已经存在的孩子。”

但是,由于孙子们只与祖母拥有25%相同的基因,他们与祖母的关系就像祖母与她的侄子和侄女一样(因此并不能带来特别长寿的效果)

“这可能是因为在过去,没有足够多妇女能活到50岁,更不用说繁衍后代了。因此,50岁的女性繁衍后代的可能性是非常、非常低的。”马克拉科夫说,这就回到了老龄化的核心原则——生殖后的自然选择会减弱。发生在我们晚年的许多事情可能并不令人愉快,但也没有一股强大的进化力量来帮助我们免受其害。

原文/https://www.bbc.com/future/article/20220805-why-do-we-die

本文来自微信公众号:利维坦 (ID:liweitan2014),作者:WilliamPark,编译:Jichang Lou

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英雄所见略同

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