为什么身体状况在衰退的成年人却可以生出细胞结构上相对年轻的婴儿？ 第1页

问：为什么大人生的小孩是年轻的？

答：因为人的生殖细胞可以修复随着时间流逝积累的大部分损伤，受精卵与胚胎会进行重编程；而且，积累了太多不利突变的生殖细胞通常不能发育成婴儿，不会生出来给你看。

1987年，英国科学家Thomas Kirkwood提出，多细胞生物的生殖细胞比同种生物的体细胞更擅长维持功能并修复损伤，还有生殖细胞独特的“让自身恢复青春”的重置机制、“只让健康的生殖细胞发育为后代”的选择机制。

在修复损伤方面，研究人员通过转入外来基因或人工诱发突变，发现小鼠生殖细胞比体细胞更擅长清除外来基因、修复突变的基因。人们已经观察到人的小脑、骨骼肌、睾丸、卵巢等部位的细胞的端粒不会随时间流逝而缩短。在DNA损伤之外，蛋白质变性、脂肪酸氧化、生物大分子意外交联等问题在生殖细胞中修复的速度通常也比较快。

在恢复青春方面，减数分裂形成卵细胞的过程可以将受损基因送进极体并抛弃，受精卵会对DNA甲基化和组蛋白乙酰化相关的表观遗传修饰进行部分重置，胚胎会在“合子基因组激活”时期发生端粒的重编程，无论起初拿到的端粒有多短，重编程过程都可以让端粒恢复到该物种的胚胎细胞应有的端粒长度。

上述重编程在克隆动物胚胎中也会发生。

• 绵羊通常能活12年左右，而世界上第一只克隆羊“多莉”只活了6年，还患上了骨关节炎。当年，有些人由此推测克隆动物可能比正常动物衰老更快、健康状况更差。过去十几年间，对克隆动物（包括与“多莉”用同一系列细胞制造的多个克隆个体）进行研究的结论是，克隆动物并无“早衰”现象^[1]，除非克隆胚胎的早期发育受到不利环境阻滞、干扰重编程过程^[2]。
• 研究发现，在克隆胚胎的培养过程中加入Trichostatin A、Sodium butyrate、PD0325901、Melatonin等小分子物质，可以有效提高其端粒的重编程效率^[3]。
• 西北农林科技大学张涌教授克隆的我国首例成功存活的克隆山羊^[4]享年15岁10个月，而山羊的平均寿命约12年、最长寿命约18年。
• 日本科学家培育的世界首对克隆牛（双胞胎）分别享年19岁10个月和21岁。牛的平均寿命为18到22年。

在选择方面，已经观察到果蝇卵细胞、小鼠精子等生殖细胞经历数轮选择性的程序性死亡来进行淘汰，你也可以将精子与卵子结合的过程视为选择的一部分。不过，精子之间有一定的配合，而不是人们刻板印象中的单纯竞争。

问：学了这么多年的书本知识，为什么不能不老不死？

答：因为菜啊。

电子竞技不相信眼泪，现实也一样。想做什么事却做不到的话，主要是菜。“学了这么多年的书本知识”对此没什么帮助，想要改变现状的话，需要实践。

在“不老”方面，我们知道真核细胞的DNA复制机制造成延迟股末端的序列无法被全部复制^[5]，其末端带有非编码的重复序列来避免编码序列在复制中丢失，这种重复序列与端粒结合蛋白组成的复合体称为端粒，其作用是防止染色体降解和末端融合。每次DNA复制之后，端粒会发生不同程度的缩短（通常是丢失50~200个碱基对）。已经发现某些真核细胞会在端粒耗尽或缩短到一定程度的时候启动细胞凋亡，但这似乎不是绝对的。较短的无帽端粒会引起DNA损伤应答^[6][7]，持续的DNA损伤应答通常会导致体细胞停止进一步细胞分裂。20世纪70年代，Olovnikov提出“染色体末端序列的丢失能导致细胞退出增殖周期”的假说。

无性生殖的原核生物并无端粒，其复制方法无此限制。

• 一般而言原核生物没有老死的概念。在理想条件下，细菌二分裂在均等分裂时产生的两个个体都被重置到完全的状态。在有压力干扰的情况下，非均等分裂会导致只有一个个体被重置，另一个较小的个体积累了损伤并趋于死亡，这应当算意外事故致死。
• 即使认为原核生物在分裂时消失，它也可以长期不分裂，在地下深处和海底深处找到的一些细菌可以持续千年、万年不分裂，将微小的能量全部用于维持生命，极好地修复损伤，乃至在深海发现的一群细菌已经生存了约1.105亿年；新墨西哥盐湖里找到的2.5亿年前的细菌孢子在实验室里苏醒^[8]。

无性生殖的真核生物可以靠端粒酶等手段延长端粒。

1985年，研究人员在四膜虫细胞核提取物中发现了端粒酶并将其提纯。端粒酶可以在端粒序列的5′末端添加重复单位来将其延长。从那时起，已经发现人体内一部分细胞的端粒并不会随着细胞分裂或年龄增长而缩短，推测和这些细胞富含端粒酶有关——你可以在人的造血细胞、干细胞、生殖细胞等频繁进行分裂的细胞里检测到端粒酶活性。

不过，人的寿命并没有触及海佛烈克极限，人体的衰老并不是因为“大部分细胞的端粒变得太短”。2020年，以色列巴伊兰大学的科研团队完成的研究证实了15年前科学家提出的关于人体衰老的新理论。该理论认为，随着时间流逝，人体实际下降的是细胞协调能力，而非细胞功能。这一研究成果有望为医治衰老^[9]提供新的思路。

利用已知的生物学方法，“不老”能期待的极限可以参照地球上已经存在的物种：

玻璃海绵等多孔动物和绿水螅等一部分刺胞动物没有表现出衰老给生存力带来的损失，可能没有自然寿命限制。

灯塔水母·海月水母等多种刺胞动物可以逆转生命周期、高效地修复身体，可能没有自然寿命限制。

在自然界和实验室里，上述生物的死亡主要来自意外：被捕食者吃掉、被病原体感染破坏、因水质恶化而中毒、台风登陆造成实验室断电水箱出问题之类。

• 长期观察显示绿水螅的死亡率和繁殖能力与时间流逝无关^[10]，其死亡主要来自意外。它被人为打碎或氧化损伤后在适宜环境里可以自己修复。
• 灯塔水母^[11]（Turritopsis nutricula ）是人们发现的第一种逆转自身生命周期的生物。其性成熟个体能从水母型重返水螅型而不死亡，此能力亦可见于同为灯塔水母属的另一物种 Turritopsis dohrnii（其实由于外观和能力相似，二者一开始是被分类混了的，在人类对它们感兴趣并进行基因分析后才拆分）。
• 一些人错误地传播“灯塔水母返老还童只能进行一次”的模因，其实在日本的实验室里它们已经循环了9~10次，世界纪录为14次^[12]，没有发现任何能力降低的迹象。
• 还有人传播“灯塔水母只能在实验室里返老还童”的消息，其实这是因为在自然环境里追踪观察它们过于费力。

灯塔水母通常3个月重启一次，重启过程需要48小时。在实验室里可以用针戳它来诱发重启，平均而言需要戳200下。
在我们通过捕捞、污染等手段让大海梦回寒武纪的前夜，灯塔水母已经跟随人类轮船的压载水扩散到全世界的热带海洋和温带海洋。

• 刺胞动物门有其它物种具有和灯塔水母类似的能力^[13][14]。

海月水母的碎片或看起来衰老死亡的个体（实则有部分细胞仍生存）可以再生为水螅体，再成长为水母体，这也是明显的逆转生命周期。我国研究人员已经多次观察到被打成碎片的海月水母^[15]可以从混杂的有机垃圾中自我修复，并在渤海一些水产养殖设施上发现了海月水母的大片繁殖区域。海月水母的完整生活史是一个复杂的循环结构。多种水母都能做到这样的事情。

粘孢子虫是满足一些人幻想的“全身都是癌细胞的生物会长生不老”之朴素理念的多细胞寄生生物。它们的细胞大抵严重缺失抑癌基因，但是可以分化和配合而不是胡乱增殖搞死自己。

• 有些学者怀疑它们压根就是古代刺胞动物身上的癌细胞独立出来形成的物种^[16]（多倍体西瓜激怒，海拉细胞欢喜），但这在演化上非常困难，这种东西本身也难以找到化石证据，目前没说服力。
• 如果用现代技术处理，从人体内取出的癌细胞可以一直培养下去，并无寿命限制，例如海拉细胞系^[17]、Jurkat细胞系、A549细胞系、BT-20细胞系。从人体内取出的干细胞也可以培养并分化成新的组织。人也可以用药物与病毒将一般细胞转化成不死化细胞系。但目前的技术不支持用这些来替换人体内衰老的细胞和组织。

考虑在自然界生活的状态和年龄的可测定性，生活在南极罗斯海^[18]的海绵物种 Scolymastra joubini 是已知最接近不朽的动物，某些个体的年龄估计在15000岁^[19]到23000岁^[20]。在过去几万年里罗斯海的海平面变动规律下持续存活超过15000年是很困难的，但还是比浮游生活的灯塔水母更容易长久生存。

当然，我们不能排除深渊中有些刺胞动物个体从6亿年前一直生存到现在。

在目前测得了确定的年龄、保持成体状态的活植物里，最老的是地中海的大洋海神草，其多个克隆群体的大量叶片测得10万岁^[21]，估计其从若干组连接在一起的地下茎里伸出了约一亿丛叶片。

• 如此明目张胆地生存了10万年的有机体，让人们质疑过去关于生命的许多看法。

不确定的年龄也算的话，最老的似乎是北美的一滩颤杨潘多，其克隆群体的根系可能已经存活了8万~80万年。

上述地球生物总归会在承受一定限度的物理伤害后死亡，可以被其他生物捕食、患病而死、接触有害物质后中毒死亡等，个体数并不会撑爆环境承载力，没有自然寿命也并未影响它们进行出芽繁殖、有性生殖等去随机突变，对演化没有特别的不利影响。

如果题目想要的“不死”就是绿水螅这种程度的解除寿命限制的话，人类在几十年内就可能有足够的技术模仿它们。

另一些科学家认为“既然血肉如此苦弱，那人类变成机械不就好了”。

在近未来，人们可能获得简单地注入人体后自动增殖、拆除病原体、修复细胞与基因组的纳米机器，还有执行各种器官功能或扩展新功能的人工器官——现在的智能手机就是一个松散地连接在人身上、扩展长距离通讯与信息取得·搜索能力的人工器官。

机械在对抗时间的时候并不比生物更有优势^[22]，但是机械损坏之后很容易修理。上述机器应当可以无次数限制地升级换代，可以不断地应用新的部件，各种涉及身体改造的接头和端口都应当可以适应技术的变革、长久地使用下去。

在适当时机，应当让人的生物学部件与机械的界限模糊，令人可以操作自己的变异、执行进化。

各种事故和凶杀案等非衰老·非疾病造成的死亡的比例不会只因为没有自然寿命限制而减少，因为许多工具、产业机器和武器会随着人类的技术进步而变得更加危险、更加致命。因而有了这种技术也不需要用政策限制生育。

1973年美国每1万人中94.2人死亡，其中自杀、杀人案和意外（例如火灾、雷击、车祸、空难）造成每1万人中7.8人死亡。当年美国有人发表论文称，如果包括衰老在内所有生理问题和疾病被医疗技术解决，按这些数据计算的人均预期寿命可达1300年。

这意味着如果你想要超过1300年的预期寿命，需要改善社会的结构，进一步缓和人之间和人们自身的冲突，比产业机器·交通工具和武器的性能发展速度更快地发展安全防护和加强人体的技术，让人更加不易自杀、杀人和出意外。

基于不把鸡蛋放在一个篮子里的保险需求，人类不会一口气改造所有人，会有一部分自愿或非自愿的不接受改造的人，以备此技术有未知的严重缺陷或受到恶意的纳米机械针对时挽救。

和地球上已经存在的没有自然寿命限制的非技术物种相比，人类的优势是可以将生存空间扩展到地下建筑、海上建筑、其他天体和太空建筑物上，对环境承载力的忧虑更多地建立在能源危机上。近期的能源问题是可以被现在能够想象的技术（轨道太阳电站、反射镜戴森云）解决的，但也需要人类的持续进步。

如果你想要的“不死”是“无法死亡”，自杀都死不掉，那就困难多了。

当你志在永远的时候，你要考虑到一切小概率事件都会在漫长的时间里发生，例如：

• 无论人居住在什么天体上或是太空建筑上，都可能被突然发生的伽马射线暴直击，
• 可能有黑洞或夸克物质冲过来，
• 可能有狂暴的犯罪分子使用最新的高科技武器无差别攻击其他人，
• 可能有其它技术文明打过来，
• 可能有量子隧穿与涨落带来的随机危险，
• 人类文明可能陷入内战并崩坏，
• 暗能量可能开始瓦解宇宙，
• 其他宇宙可能和这个宇宙发生灾难性的互动。

基于脑机接口或注入纳米机器的生物机械化可以使人体变得难以破坏，但这类技术无法抵抗同水准的科学技术造出的武器和暴烈的天体活动。

在现代物理学所知道的范围内，无法死亡的生物具有至少像极端黑洞一样坚强的身体，可以自己永远存在下去。我们目前不知道这是否可以实现。

目前看来，人类并不特别执着于肉体，可能的话转换成能量或时空构造也是可以的，只是我们还不知道要怎么做。

读者若是喜欢这篇回答、想看更多这样的小知识的话，可以看看知乎官方推出的日历：

1. ^ 例如：Sinclair, K., Corr, S., Gutierrez, C. et al. Healthy ageing of cloned sheep. Nat Commun 7, 12359 (2016). https://doi.org/10.1038/ncomms12359
2. ^ https://www.fasebj.org/doi/10.1096/fj.201901486RR
3. ^ https://www.fasebj.org/doi/10.1096/fj.201901486RR
4. ^ 之前有失败案例
5. ^ 原核细胞的环状DNA的5′末端冈崎片段的RNA引物被除去后，可以借助另半圈DNA链向前延伸来填补，而真核生物的线状DNA无此功能
6. ^ DNA损伤应答可能导致DNA修复机制的启动、细胞凋亡或衰老（稳定的细胞周期停滞），具体取决于损伤程度和生理环境
7. ^ （在正常情况下，端粒结合蛋白形成的帽状结构避免端粒错误触发DNA修复机制。在缩短到一定程度后，帽状结构会被破坏，然后端粒会被细胞识别为DNA双链断裂）
8. ^ https://doi.org/10.1038%2F35038060
9. ^ 许多现代医学人员和生物学研究人员将衰老视为疾病
10. ^ https://doi.org/10.1016%2FS0531-5565%2897%2900113-7
11. ^ 动物界 刺胞动物门 水螅纲 花水母目 棒螅水母科 灯塔水母属 灯塔水母
12. ^ 后来该个体因台风登陆日本造成水箱故障而意外事故死亡
13. ^ https://doi.org/10.1007%2Fs00227-005-0182-3
14. ^ https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0145314
15. ^引用自厦门大学何劲儒、郑连明的论文 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0145314
16. ^ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30674330
17. ^ 海拉细胞系（HeLa）是最古老的不死化人类细胞系，源于1951年10月4日死于癌症的美国黑人妇女海瑞塔·拉克斯的子宫颈癌细胞。它是由人乳头瘤病毒18型转移部分基因诱发癌变的子宫颈细胞，在培养基中表现为上皮样的附着细胞。它拥有维持端粒酶活性和端粒长度的能力，以病毒转入的基因突破细胞周期限制，生长分裂迅速，在适宜条件下可以自行繁殖、散布，有时会污染实验室的其它细胞培养物，也可侵染免疫功能缺损或低下的生物体并致癌。虽然容易培养，但其细胞密度过高，也容易出现形态改变和细胞死亡。 海拉细胞的染色体趋于非整倍，通常有76~82条染色体，其中22~25条异常复制染色体是其标志性特征。大量的复制错误积累使其基因组与人类基因组有诸多差异。 学者Leigh Van Valen将海拉细胞列为新物种，学名为Helacyton gartleri。大部分学者对此并不认同，他们认为海拉细胞的核型不稳定、缺乏严格的世系，不符合单细胞无性繁殖物种的标准
18. ^ 水温接近0摄氏度
19. ^ https://genomics.senescence.info/species/entry.php?species=Scolymastra_joubini#
20. ^ https://epic.awi.de/id/eprint/26613/1/BerPolarforsch2002434.pdf
21. ^ https://doi.org/10.1016%2FS0141-1136%2897%2900023-8
22. ^ 一位老人退休了，拿着老年卡去参观博物馆。他看到一台漂亮的蒸汽火车头，就是十九世纪用的那一种。他满怀崇敬地听讲解员赞美这台永恒的机器。直到讲解员谈到它的生产日期，老人才发现，自己比这火车头还要老！