为什么生物们都没有进化为长生不老？
下面我们将从几个主要方面详细阐述：
1. 自然选择的本质是繁殖，而非个体永生：
基因的传递是关键： 自然选择的核心目标是让基因在后代中更有效地传递下去。一个生物的“成功”并非取决于它能活多久，而是它能否成功地繁殖并产生后代。即使一个生物活了很长时间，但如果它无法生育，它的基因也不会被传递下去，那么它的“进化”就没有意义。
繁殖的成本与收益： 繁殖是一项极其耗费能量和资源的活动。维持一个衰老、生病、需要不断修复和维持生命活动的个体，本身就需要大量的能量。将这些能量投入到繁殖上，例如产生大量的后代，或者精心呵护后代，对基因的传递而言，通常是更“划算”的选择。
世代交替与适应性： 世代交替是生物适应环境变化的关键。当环境发生变化时（例如气候变化、出现新的捕食者或疾病），拥有新生代个体能够更快地展现出新的基因组合，并从中筛选出更适合新环境的个体。如果生物长生不老，那么旧的基因组合就会一直占据主导，生物群体适应新环境的速度会大大减慢，甚至可能因为无法适应而被淘汰。
2. 衰老（Aging）是身体损耗积累的必然结果，并非一个主动的“衰老程序”：
虽然我们常说“衰老”，但从分子和细胞层面来看，衰老更像是一个“损耗累积”的过程，而不是一个主动的“老化程序”。生物体在出生、生长、成熟和繁殖的过程中，其细胞和分子会不断地经历各种损伤和损耗：
DNA损伤： DNA是生命的蓝图，但它非常脆弱。DNA会受到各种内外因素的损伤，如紫外线辐射、化学物质、自由基攻击，以及细胞分裂过程中复制错误等。虽然生物体内有修复DNA的机制，但这些机制并非完美，总会有损伤未能完全修复而累积下来。
端粒缩短： 大多数真核细胞在每次分裂时，染色体末端的DNA序列（端粒）会稍微缩短。端粒可以保护染色体不被错误地连接或被降解，但它们是牺牲品。当端粒缩短到一定程度时，细胞就会停止分裂（称为“Hayflick极限”），或者触发细胞凋亡（程序性死亡）。这被认为是一种防止癌变的机制，因为癌细胞通常具有端粒酶，可以维持端粒长度，实现无限增殖。
蛋白质损伤和功能失调： 蛋白质是执行细胞功能的关键分子，但它们也会随着时间而折叠错误、发生氧化、糖基化等损伤，导致其功能下降甚至产生毒性。生物体内有蛋白质降解和清除机制，但效率并不总是完美的。
线粒体功能障碍： 线粒体是细胞的“能量工厂”，它们在产生能量的过程中会产生大量的自由基，这些自由基会损伤线粒体自身的DNA和膜，导致线粒体效率下降，甚至引发细胞死亡。
细胞废物积累： 细胞在代谢过程中会产生各种废物，如果不能被有效地清除，就会在细胞内积累，干扰细胞的正常功能。
炎症和免疫系统衰退： 慢性炎症（俗称“发炎”）是衰老的一个重要特征，它会加速组织损伤。同时，随着年龄增长，免疫系统的功能也会逐渐衰退，导致对病原体的防御能力下降，对癌细胞的清除能力减弱。
3. “不朽”的进化代价：
即使我们可以想象一种理论上可以实现“长生不老”的生物，它也需要付出巨大的进化代价：
巨大的能量消耗： 持续的自我修复和损伤清除需要消耗天文数字般的能量。想象一下，一个生物需要不断地合成新的DNA，修复受损的蛋白质，清除细胞废物，维持免疫系统的持续高效运转。这些能量的需求可能远远超过其生存和繁殖所需的能量。
繁殖的抑制： 如果一个生物能够长生不老，那么它就不再需要像年轻生物那样频繁地繁殖来传递基因。这可能导致其繁殖能力下降或停止。一旦繁殖能力下降，当环境发生变化时，这个物种就很难适应和生存下去。
缺乏新的变异和适应性： 繁殖过程是基因重组和变异的来源。没有繁殖，就没有新的基因组合出现，生物体就无法通过自然选择来适应不断变化的环境，最终可能被更有适应性的物种取代。
资源竞争和生态位限制： 如果所有生物都不死，那么地球上的资源将会被有限的生物不断消耗，新的生命将没有生存空间。生态系统需要一种循环和更新机制，而死亡正是这个机制的一部分。
4. 存在一些相对长寿的生物，但并非真正意义上的“长生不老”：
我们确实能观察到一些寿命非常长的生物，例如：
树木： 一些古老的树木可以存活数千年。但它们是通过不断生长和更新来维持生命的，并且它们的生殖方式（种子、扦插等）也能保证基因的传递。它们依然会受到病虫害、自然灾害的影响。
某些海洋生物： 例如灯塔水母（Turritopsis dohrnii）在受到环境压力时，可以将其细胞转化为新的、年轻的形态，理论上可以“返老还童”。然而，这是一种特殊的生命周期，并非普遍的长生不老，并且它们仍然容易被捕食者杀死或受到疾病影响。
某些“活化石”： 例如某些深海鱼类、海绵等，它们的生长速度非常缓慢，代谢率也很低，这使得它们的身体损耗也相对较慢，从而获得了更长的寿命。但它们依然会死亡。
5. 死亡是进化过程的一部分，对种群有利：
死亡并非仅仅是生物个体的终结，它在更宏观的层面上具有重要的进化意义：
基因更新： 死亡让位给新的世代，新的基因组合有机会通过繁殖产生和被选择。
资源分配： 生物死亡后，它们占用的资源（营养、空间等）会重新释放出来，供新的个体利用，维持了生态系统的动态平衡。
疾病传播控制： 死亡可以减少携带病原体的个体数量，在一定程度上限制了疾病的传播速度和规模。
总结来说，生物们没有进化为长生不老，是因为：
自然选择的终极目标是基因的有效传递，而非个体的永生。
维持“不朽”的进化代价过高，能量消耗巨大，且不利于适应环境变化。
衰老是身体损耗累积的必然结果，并非可以随意克服的“缺陷”。
死亡是生物圈动态平衡和进化适应的重要组成部分。
因此，我们看到的生物的生命周期，包括出生、成长、繁殖、衰老和死亡，是经过亿万年自然选择打磨出的，在当前环境中最为“经济有效”和“成功”的生存繁殖策略。虽然我们人类对长生不老的渴望从未停止，但在进化生物学的角度来看，长生不老并非一个具有普适性和可持续性的进化目标。
网友意见
前提错误。现实中水螅纲多个物种没有自然寿命限制[1]，包括常见的绿水螅。实验证明它们个体的死亡率和繁殖能力与时间没有关联，不会衰老，体内含有大量干细胞，受到不致命的伤害后可以再生。不考虑被外力杀死，“长生不老”这个性状在几亿年前就已经演化出来了。
刺胞动物里还有能在身体严重受损（看起来死亡）时用少量的干细胞再生出整个身体（甚至数量还能增加）的海月水母之流，根本不需要谈未必能循环多少次的灯塔水母。不过，一些人在错误地传播“灯塔水母只能循环一次”的模因——在日本的实验室里灯塔水母已经循环过9～10次。
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[2]（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。
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。
想要无法死亡（既没有寿命限制也无法被杀死）就难多了。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黑洞一样坚强的身体（且没有霍金辐射），可以自己永远存在下去。这样的生物的物理性质会立即摧毁地球，因此“地球上没有这样的生物”属于幸存者偏差：要是有，就不会有你来提问了。
参考
“长生不老”这个词其实混杂了两个意向，长生是不死，而死亡和衰老严格来说是两回事。在自然界中，死亡不一定伴随着衰老，而各种生物衰老的方式也非常不同。
人类的衰老是缓慢的进程，每过一年，我们都向死亡的终点迈出一小步。于是，当我们环视四周，便认为其他动植物也同我们一样。但实际上，自然界有着形形色色的衰老，其过程从短短几小时（比如微生物）到一些动物的几百年和树木的数千年不等。一些动物在生命的尽头会突然衰老，还有一些根本不会衰老，少数甚至可以逆转衰老。而植物的衰老模式和寿命长短更加多样。
许多衰老理论都是基于“人类的衰老经验在大自然中一定是普遍存在或至少是典型的”这一想法。然而，一个好的理论应该考虑到衰老模式的多样性，也应考虑到衰老是从远古进化而来这一事实。一些对现代动物（包括人类）的衰老起到调控作用的基因，其根源都能追溯到10亿年前的微生物。
没有衰老的生命？
有一种变豆菜（Sanicula）是生长在欧洲牧场里的灌木。在过去65年中，人们一直在不间断地研究着瑞典的一片变豆菜。变豆菜的预期寿命与人类差不多，但它却从不衰老。对人类来说，随着年龄的增长而逐渐变老，死亡的几率便会增长。而对变豆菜而言，每一年，75株变豆菜中平均就有一株会死去，可这却与年龄无关，一株75岁的变豆菜的死亡率并不比一株10岁的更高。我们人类在出生时的预期寿命大约是70年（各国差异很大），到了60岁预期寿命可能剩下18年，80岁的老人可能预期还能活7年。而对变豆菜来说，一株幼苗的预期寿命是75年，到了60岁，它的预期寿命依然还剩75年。实际上，有少数变豆菜已经200岁了，但它们的预期寿命依然还剩75年。按照这个概率，100万株变豆菜中约有一株能活到1000年，如果我们的解释正确的话，这株1000岁的变豆菜与死亡的距离并不比一株幼苗更近。
龙虾是否会衰老至今还是一个谜。由于被过度捕捞，龙虾很少能长到1千克以上。但人们依然时常捕捞到超过4千克的龙虾，历史纪录中最大的龙虾更是足有20千克。大龙虾通常会被放回大海，这并非只是因为它们不适合摆上餐桌。龙虾长得越大，繁殖力就越强，它们留下后代的几率就越大。一只大龙虾繁殖出的后代能占据一大片海域。我们并没有最老龙虾的记录，因为它们没有年轮或类似结构供我们检验年龄。有人认为20千克的龙虾可能超过100岁，但并不确定。
蛤类也能无限地长大，其繁殖力同样会变得越来越强。幸运的是，蛤类有生长环，可以让我们数出它的年龄。已知最老的蛤是一只北极圆蛤（Arctica islandica），足有507岁，很可能死于打捞后撬开壳数生长纹的过程。它被称为“明”，因为在它出生时中国正处于明朝。蛤类有一些天敌，比如说海星会抓住它们的壳，用蛮力将它们撕开。但是，一旦一只蛤长得比海星的腕还长，它就有可能无限地生长下去。重达350千克的巨蛤依然保持着它那些迷你亲戚们的生活方式，每天吸入超过它们自身重量3万倍的海水，滤食浮游生物和海藻，这些生物进入巨蛤肚子里还能继续繁殖。正如大龙虾一样，巨蛤也能为整个种群提供后代。
世界上的长寿之王非树莫属。一株19世纪死于风暴的龙血树（Dracaena draco）可能已经活了6000年；美国加利福尼亚州白山上的刺果松（Pinus longaeva）中最古老的大约已有5000岁，平均寿命超过千年。这是由于树在生长上投入巨大精力，总是试着让自己的叶片逃离其他树木的阴影，从而抢到最好的阳光。森林中最古老的树总是能傲视群雄，获得第一缕阳光的能量。
那么，树木到底会不会衰老呢？有些会，有些不会。当然了，如果一棵树成长为树林中最高的一棵，也会有烦恼——它将是第一个被闪电击中的目标。并且，当树林扎根的土壤被侵蚀，它也是最头重脚轻、最容易被风吹倒的那一个。此外，有些树木似乎也拥有一个“特征年龄”，一旦过了这个年纪，死亡率会逐年增加。有证据表明，年老的树木更容易受到真菌和疾病的侵害。不过，在大多数时候，老树通常是因为尺寸过大而受到机械伤害，最终垮塌致死的。也就是说，正是持续生长的能力终致其消逝。
突然死亡
有一种独特的性状被称为“终生一胎”（semelparous），是指那些在一生中只会繁殖一次的动植物。繁殖后，它们通常会迅速死亡，包括蜉蝣、章鱼、大麻哈鱼，还有成千上万种一年生开花植物。
终生一胎生物的死因是什么？科学家曾认为，这是由于繁殖过程中耗尽了营养。可事实上，这种想法并无多少依据，爆发的繁殖与突然的死亡似乎是两个不同且独立的适应事件。如果你在花园里种着一年生植物，就能亲眼见证这一点：通常，植物先开花，后结出种子，随后死去。但是，如果你掐掉花朵，它就又会长出一朵新的来。如果每次在花变成种子之前都把花剪掉，这株植物就能一直活下去，绽放整个夏天。很显然，是种子发出了信号，告诉植物死亡的时刻到了。
大鳞大麻哈鱼（Onocorhynchus tschawytscha，俗称奇努克鲑）通常在距离大海几百千米的河流上游里孵化。出生后的一两年，它们会生活在河水的保护中，这里生活安逸，鲜有大型捕食者。当长到足以互相竞争的大小时，它们就会向下游迁徙，前往茫茫大海中谋生。它们会在大海里生活2～7年的时间。其间，它们越长越大，但并不会随着年龄的增长而变得衰弱。当它们准备好繁殖下一代，就会找到来时的路——绝非随便挑一条河口，而是回到当初孵化的那个河塘。它们接下来的旅途就是奋力向前冲，而终点就是繁殖和死亡。
当成年大麻哈鱼到达产卵地后便不再进食，新陈代谢迅速瓦解。肾上腺泵出糖皮质激素，导致衰老加速。糖皮质激素也引发免疫系统的崩溃，致其全身覆满真菌感染。肾脏萎缩，同时邻近的细胞（肾间质细胞）变得膨大。循环系统也遭到了感染，动脉随之出现损伤，这些损伤看起来与导致老年人心脏病的损伤十分相似。逆流而上当然是费力的，但是，给它们身体带来致命伤害的，并非肉体上的损耗，而是一系列严重的生化反应。这些反应发生的时机是由基因定好的，在产卵完成后即刻发生。这种症状不分雌雄，虽然绝大部分新陈代谢的压力都落在雌鱼身上，在生命的最后阶段，卵可能占据了它们身体重量的1/3。
章鱼的故事也值得一提。它们的寿命很短，根据种类的不同，从几个月到几年不等，但都会在一次繁殖之后死去。雌章鱼会守护和照料它产下的卵，要是环境对孵化不利，就会吃掉它们。这样，雌章鱼就获得了重头再来一次的机会。如果它认为时机成熟适合孵化，不仅不会吃自己的卵，甚至会完全停止进食。雌章鱼为了保护自己的卵不受捕食者侵害，会一动不动、专心守护长达几个月的时间。但是，一旦卵孵化，它就会在几天内死去。它的死因并非饥饿。我们知道这一点，是因为它们有两个内分泌腺，称为“视腺”，分泌的物质控制着章鱼的交配行为、亲子照料和死亡。视腺可以通过手术去除，去除之后的雌章鱼就能活得更久。如果只去除一个视腺，雌章鱼会停止进食，但可以多活6个星期。如果两个视腺都去掉，雌章鱼就不会完全失去进食能力，在卵孵化之后，还可以恢复进食。接着，它们还可以重振旗鼓，恢复之前的力量和体格，并继续存活40个星期甚至更久。
2007年，美国蒙特雷湾水族馆研究所的布鲁斯·罗比逊（Bruce Robison）发现，一只雌性深海章鱼（Graneledone boreopacifica）正在加州海岸附近冰冷的深海中照料160枚卵。他每隔一段时间就回到同一个位置的同一块石头去观察它。从2007年到2011年，它不吃不喝，一动不动，只是轻微地扇动着卵上方的海水，保证卵获得新鲜的营养物质。过了4年半，卵终于孵化了，但他只看到空空如也的卵壳，再也没有见到这只雌章鱼，它应该是死去了。这是有史以来观察到的最长的妊娠。
逆转衰老
1905年，荷兰生物学家弗里德里克·斯多皮布林克（Friederich Stoppenbrink）研究了真涡虫（Planaria）的生命周期。这是一种扁虫，通常出现在淡水池塘里。他注意到，当这种动物食物不足时，会有计划地吃掉自己。从最可消耗的器官（性器官）开始，慢慢吃到消化系统（在饥荒年代反正用处也不大），接着是肌肉。在这个过程中，真涡虫变得越来越小，直到只剩下最宝贵的部分——大脑和神经细胞。斯多皮布林克称，当他再次喂食时，它们又重新生长，迅速长回了之前吃掉的部分。此外，它们的外表和行为看起来都像年轻的真涡虫一样。当那些没有经历过饥荒的同龄真涡虫因衰老而逐渐死亡时，这些经历了饥饿和重生的真涡虫依然活蹦乱跳。这个实验可以重复一遍又一遍，只要斯多皮布林克一直让它们经历挨饿和重生的过程，它们就会一直活下去，丝毫没有衰老的迹象。
2010年，灯塔水母（Turritopsis nutricula）一夜成名，只因它在科学新闻中被捧上了“永生”的宝座。灯塔水母的生命周期分为水螅体与水母体，幼体以水螅体的形式固着生活，成年后以水母体的形式游泳生活。但一旦遇到环境恶化，成年的灯塔水母能倒退为水螅形态，从头再活一次。这是通过将分化细胞变回干细胞来完成的，与正常的发育方向（干细胞到分化细胞）截然相反。从本质上说，就是在生命的单行线上逆向行驶。
腐尸甲虫（Trogoderma glabrum）也有一个类似的绝招，但只有挨饿的时候才用。它们的一生都在树林中的尸体上度过，成长中会连续经历6个不同的幼虫阶段—先像蛆、接着像马陆、然后像水黾，最后才变成六足的甲虫。1972年，美国威斯康辛大学的两名昆虫学家在试管中将处于第6阶段的幼虫（即将变成成虫之前）分离了出来。他们发现，如果食物短缺，它们能够退回幼虫的第5阶段；如果几天都吃不到食物，它们会逐渐缩小和倒退，直到变成刚孵出来的蛆虫的样子；如果恢复喂食，它们又能再次向前生长，经历正常的发育阶段，变成成虫，并拥有正常的寿命。他们一次又一次地重复这个周期，让它们先长到幼虫的第6阶段，然后让它们挨饿，退回第一阶段。这样，这些甲虫的寿命从8周延长到了两年多。
持续再生与性
水螅是一种放射对称的无脊椎动物，在身体上方有一个口，周围包围着触手。如果触手被切掉，还能够长回来——就像希腊神话中的勒拿九头蛇一样，因而共享着相同的英文名（Hydra）。它们用触手抓住水蚤等浮游生物，并以此为食。也有些水螅是绿色的，依赖着在它们透明肌肤下的共生藻类。曾经有人对水螅开展了4年的研究，从野外捕捉了各种年龄的样本，发现它们似乎不会自然死亡，随着年龄增长被捕食者吃掉或生病的几率也不会增加。在人体内，有些细胞（比如血细胞、皮肤细胞和胃黏膜细胞）会不断死亡和重生。而水螅似乎全身都是这样，每隔几天便能从干细胞基底中自我更新。一些细胞会掉落和死亡；但还有一些，假如体积足够大，就能像萌芽一样从原来那只水螅的身体上伸出来，长成一只克隆的水螅。这是一种古老的繁殖方式，完全不需要性就可以完成。对水螅来说，有性繁殖似乎并不是必须的，而只是偶尔的放纵。
近期一篇文章声称，水螅其实是会衰老的，其表现是它克隆的速度会变慢。研究者认为，克隆体会继承“父母”的年龄。他的假说是，只有有性繁殖才能“重置”衰老的时钟。如果这是真的，那么，水螅衰老的方式就回到了单细胞的原生生物，比如草履虫。
草履虫的衰老我们在此前的专栏中已经介绍过。对它们而言，克隆的次数记录在端粒中。当端粒短到一定程度时，细胞便衰老而无法分裂。只有有性繁殖可以重置端粒上的“时钟”。这一古老的衰老方式迫使个体必须与群体分享自己的基因。高等生物（包括你和我）也有端粒，并且，端粒在我们的一生中通常会越来越短，直到我们死去（癌细胞则逃离了端粒的束缚）。只有在繁殖时，两个不同亲代的配子细胞形成新的个体时，端粒才会重置。
衰老的开关
蜂后和工蜂拥有相同的基因，它们的寿命却相去甚远。对蜂后来说，是蜂王浆（更确切地说是蜂后浆）关掉了衰老的开关。当一个新的蜂群形成时，育幼工蜂会选择—就目前所知是随机选择— 一只幼虫，喂以蜂王浆。蜂王浆中某些具备生理活性的成分促使这只幸运的幼虫成长为一只蜂后，而不是一只工蜂。蜂王浆赋予了蜂后过度发育的生殖腺，使其长出了独具一格的体型。蜂后在职业生涯的开端会飞出去一次，在这过程中，她会与十几只不同的雄峰进行交配，并将精子存储起来，以备今后数年使用。
工蜂只能活几个星期，然后会因衰老而死亡。虽然蜂后的基因与工蜂完全相同，却没有一点衰老的迹象。蜂后可以生存和产卵许多年，如果蜂群足够健康且稳定，甚至可以延续几十年。她们是不老的奇迹，只有在用尽婚飞时存储的精子之后才会死去。直到那一刻，她还是能够产卵的，可是这些卵未能受精，只能长成无刺的雄峰。接着，过去尽心侍奉蜂后的工蜂就会杀死这个衰败的皇后：团团围住并将它刺死。
这意味着什么?
衰老的方式和持续时间五花八门。许多人认为，衰老是物理定律造成的，任何东西用久了都会磨损，只不过有些东西比其他东西更耐久一些。其实，衰老与磨损的相似性只是一个幻觉，衰老与熵增定律并无关系。我们看到，大自然让生命体拥有了五花八门的衰老形式。与生命体的所有特征一样，衰老也来自于进化。它塑造了寿命的长短，使其能够适应它们所处的生态系统。
撰文/闵嘉德（Josh Mitteldorf） 翻译/汪婕舒
本文发表于《科学世界》2017年12月
关于更多衰老的知识，可以参阅闵嘉德的专栏
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