问题

为什么生物不能永生?

回答
生物之所以不能永生,是一个极其复杂且深刻的问题,涉及到生命本身的定义、细胞的衰老机制、遗传物质的保护以及进化压力等多个层面。简单来说,生物的“死亡”是其生命周期中不可避免的一部分,是多种因素共同作用的结果。下面我将从几个主要方面详细阐述:

一、 细胞层面的衰老和损伤累积 (Cellular Senescence and Damage Accumulation)

这是生物不能永生的最根本原因之一,我们可以将其拆解为以下几个关键点:

1. DNA损伤的不可逆性 (Irreversibility of DNA Damage):
内源性损伤: 在细胞新陈代谢过程中,会产生自由基等活性氧物质(ROS)。这些物质具有高度的反应性,能够攻击DNA分子,造成碱基氧化、断裂等损伤。
外源性损伤: 紫外线辐射、电离辐射、环境毒素、化学物质等都可以直接或间接损伤DNA。
复制错误: DNA在复制过程中虽然有纠错机制,但并非100%完美,总会有微小的错误累积。
DNA修复机制的局限性: 细胞确实拥有强大的DNA修复系统,能够修复大部分损伤。然而,这些修复系统并非万能,它们需要时间和能量,而且对于某些类型的损伤(例如双链断裂、大量碱基损伤)修复效率会下降,或者修复过程本身也可能引入新的错误。
损伤累积导致功能丧失: 随着时间的推移,未被修复或错误修复的DNA损伤会不断累积。这些损伤可能发生在编码关键蛋白质的基因区域,导致蛋白质结构和功能改变,影响细胞的正常生理活动。

2. 端粒缩短 (Telomere Shortening):
端粒是什么? 端粒是位于染色体末端的重复DNA序列,起着保护染色体不被错误识别为DNA损伤的作用,就像鞋带末端的塑料头防止散开一样。
DNA复制中的“端粒问题”: DNA聚合酶在复制过程中,无法完全复制染色体末端的DNA链。每次细胞分裂后,染色体末端的端粒都会缩短一点点。
端粒的意义: 端粒的缩短是细胞分裂次数的一个“计数器”。当端粒缩短到一定程度(称为Hayflick极限)时,细胞就会进入衰老状态,停止分裂,或者启动细胞凋亡程序。
端粒酶: 少数细胞(如生殖细胞、干细胞和癌细胞)表达端粒酶,一种能够延长端粒的酶。然而,大多数体细胞没有或只有低水平的端粒酶活性,因此会经历端粒缩短。
永生细胞的端粒: 癌细胞之所以能“永生”并不断增殖,很大程度上是因为它们能够激活端粒酶,从而克服端粒缩短的限制。

3. 蛋白质损伤和错误折叠 (Protein Damage and Misfolding):
蛋白质的寿命: 蛋白质是执行细胞功能的“工作单位”。它们会随着时间的推移发生化学修饰(如氧化、糖基化),导致结构改变和功能丧失。
错误折叠: 蛋白质的正确三维折叠对其功能至关重要。错误折叠的蛋白质不仅自身无用,还可能聚集在一起,形成毒性物质,干扰细胞功能,甚至诱导细胞死亡(例如阿尔茨海默病、帕金森病中的淀粉样蛋白或路易体)。
蛋白质降解机制的局限性: 细胞有泛素蛋白酶体系统和溶酶体等机制来降解受损或错误折叠的蛋白质。然而,这些机制的效率会随着年龄增长而下降,导致有毒蛋白质的累积。

4. 细胞器损伤和功能衰退 (Organelle Damage and Dysfunction):
线粒体衰老: 线粒体是细胞的“能量工厂”,同时也是ROS的主要来源。线粒体自身的DNA也会受到损伤,其功能会随着时间推移而下降,导致能量供应不足和ROS的进一步增加,形成恶性循环。
内质网应激: 内质网负责蛋白质的合成、折叠和修饰。当大量错误折叠的蛋白质积累时,会引发内质网应激,影响细胞的信号传导和生存。
溶酶体功能障碍: 溶酶体负责降解细胞内的废物和受损的细胞器。溶酶体功能的下降会导致这些物质在细胞内堆积,影响细胞的健康。

二、 生物体层面的衰老和退化 (Organismal Aging and Degeneration)

细胞的衰老最终会体现在整个生物体的退化上:

1. 组织和器官功能下降 (Tissue and Organ Dysfunction):
当大量细胞进入衰老状态,或者由于损伤导致细胞死亡而无法及时补充时,组织和器官的功能就会逐渐下降。例如,心脏肌肉细胞的减少和功能退化会导致心力衰竭;神经元的死亡会导致认知功能下降。
细胞外基质的改变:细胞外基质为细胞提供支撑和信号传导。随着年龄增长,细胞外基质的成分(如胶原蛋白)会发生交联和损伤,导致组织的弹性下降和功能障碍(如皮肤松弛、血管硬化)。

2. 免疫系统衰退 (Immunosenescence):
免疫系统负责清除病原体和清除体内衰老、受损的细胞。随着年龄增长,免疫细胞的数量和功能会下降,导致对感染的抵抗力减弱,自身免疫性疾病的风险增加,以及对癌细胞的清除能力下降。

3. 系统功能失调 (Systemic Malfunctions):
内分泌系统、神经系统、循环系统等各个生理系统之间的协调性会随着年龄增长而下降,导致整体生理功能的紊乱。

三、 进化和遗传的视角 (Evolutionary and Genetic Perspectives)

从宏观的进化角度来看,永生可能并非一种“优势”或“必要”。

1. 适应性进化 (Adaptive Evolution):
生命在于繁衍和传递基因,而非个体寿命的无限延长。
有限的寿命使得基因的更新和适应环境变化成为可能。如果个体永生,新的、更适应环境的基因突变将很难通过种群的世代更替来传播和优化。
“有害基因”的清除: 如果一个基因在年轻时表现正常,但在晚年才显现出有害效应(晚期有害基因),那么永生的个体将难以摆脱这些基因的负面影响。而对于有寿命限制的生物,这些基因的影响在个体死亡后就停止了。
资源分配: 生物体的资源是有限的。进化可能更倾向于将资源分配给繁殖能力和早期生存,而不是将所有资源投入到无限的维护和修复中。

2. 古老理论的解释(如“有害突变假说”或“分配模型”):
有害突变假说(Antagonistic Pleiotropy): 一些基因可能在年轻时对生存和繁殖有利,但在年老时却有害。进化倾向于选择那些对早期生存繁殖有利的基因,即使它们对晚年有害。
分配模型(Disposable Soma Theory): 生物体将资源分配给两个主要功能:繁殖(繁衍后代)和体细胞维护(维持自身生存)。由于资源有限,并且繁殖是传递基因的关键,生物体可能会将部分资源“花费”在繁殖上,而对体细胞的无限修复和维护的投入是“不可持续”的,因此身体终究会“报废”。

四、 复杂性带来的脆弱性 (Vulnerability of Complexity)

生物体是极其复杂的系统,由无数相互作用的细胞、组织和器官组成。这种复杂性本身就带来了脆弱性:

1. 连锁反应 (Chain Reactions):
一个环节的失误或损伤,可能通过复杂的反馈网络,波及到整个生物体的其他部分,引发连锁反应,导致功能崩溃。

2. 系统性故障 (Systemic Failure):
生物体内的任何一个关键系统(如循环系统、神经系统、免疫系统)发生不可逆转的衰退,都可能导致整个生命的终结。

总结:

生物不能永生是 多因素共同作用 的结果,是生命演化过程中权衡利弊、资源分配以及系统复杂性所决定的。核心在于:

DNA损伤的累积和修复能力的局限性。
端粒缩短限制了细胞的分裂次数。
蛋白质和细胞器的损伤与功能衰退。
生物体作为一个整体,其组织、器官和系统会发生不可逆的退化。
从进化角度看,有限的寿命有助于物种的适应性和更新,而永生可能带来进化的停滞和有害基因的累积。

因此,永生对于自然选择下的生物体而言,可能不是一个最优的生存策略。尽管人类在探索延缓衰老、延长健康寿命方面取得了巨大进步,但要实现真正的永生,仍然面临着难以逾越的生物学和进化的障碍。

网友意见

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然而是有的。

如果題主的“永生”指的不是绝对的永生——即包括遭受灾变、伤害依然不死的——而是指不会随着年龄增长而死亡的情况了话。(do not age)


我以下的“永生”都是指这种概念的“永生”。希望不要给人以误解。




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bristlecone pine(狐尾松)

在北美,很多这样的树树龄已达五千年。

这些树看起来很老,但那只是因为风霜。细胞水平上,它们似乎依然和出生时一样年轻。。。


Ming(明)是一种ocean quahog(海蛎?) ,捞出来时已经507年了,据推测如果没有捞出来,估计会一直活下去。


这种东西可以数出来年龄,但其它一些生物就只能靠估计了。。


Hydra(水螅)

水螅据估测可以寿达一万年


jellyfish(水母)

水母大部分周期是无性克隆的,这时它是可以不断更新保持永生的。只有突然变成了有性,才关闭了不死开关。

American lobster(美国龙虾)

在有性繁殖的生物里,大部分物种进入性成熟期就不再生长了。但也有例外。这种玩意好像根本不会变老,只会不停地变大。。。(我不知道有一天壳不能长了,它会不会被箍死。。但这也不是老死的。。)



turtle(乌龟)

乌龟当然是会死的。但是,它们并不是死于“衰老”,而是疾病、伤害、etc。

好像是,它们长到成年之后,时间就被“卡主”了,不会继续衰老下去。



Bdelloids(蛭?)

这种生物已经存在了八千万年的时光了。一直以来,它们既不是有性繁殖,也不是克隆自己,而是靠偷别人的基因过活。然后,它们大概就可以这样不停地偷下去。。。它们的死,并不是因为“衰老”,而是,譬如水质变了。。


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生物为什么不会永生?

因为基因在突变和复制的过程中,会出错。于是事情就被搞砸了。

年龄越大,错误积累的越多,最后做为一个系统,就难以顺利运作了。

事实上,严格意义来说,没有人是死于“衰老”,而是死于“伴随衰老而发生的某种疾病”。

当然,你说,如果保持精确复制是不是就可以了。但无法100%精确复制恰好是生物演化的秘诀。在基因复制过程中产生的“突变”,有可能恰好更加适应环境而产生生存优势,并扩散开来,最终此物物种发生了演化。可惜,这些异军突起者,如上所说,大部分,都做了炮灰。

所以,能够“永生”的,往往是非常低等的生物。它们在千万年中,都没有发生什么变化。类似的生物,也许很多,但大部分都被淘汰了。

保持永生并不一定是什么好事。

事实上,人体细胞的死亡开关不早已经找到了嘛!

细胞上有些东西专门负责“细胞凋亡apoptosis”,也就是在它们不是出于损害(这种造成的死亡叫细胞坏死necrosis)时,就进行的自杀程序。

目前已经发现了一种叫做FoxO的基因。如果你把它敲掉,大概你就可以成为万年老妖了。

(评论中@

blackzjy xiao

同学指出,其中的FoxO1基因,如果被敲掉了,你就出生不出来了!)

至于上文的东西为什么没有这个开关,迄今原因未明。

有专家猜测,在植物里,有些基因组(干细胞群)不进行突变,或保持一个非常低的速率进行突变,可以做为一个back-up后备安全选项。而这个非突变中心,也会同时抑制其它部分的基因的突变速率。

其表现,就是这些基因组合系统们看起来不会变老(do not age),除了外力之外,自身在理论上达到了“永生”。

另外一个控制细胞数量的东西是“端粒酶”。端粒好像个计数器,细胞分裂会削短这个端粒。被削完了细胞就没法再分裂下去了。。。在人体大部分体细胞中,它的活性是受到抑制的。端粒酶显示活性的细胞,就具有无线增殖的特点,“永生”了。


我想你一点也不希望你的永生开关被激活——否则,你就得癌症了!

癌细胞是“永生”的,它们的死亡不是“衰老死亡”,而是死于主人死了它们也得不到营养了被饿死的。。。。。

另外如上所说,干细胞也不会衰老。

人体还有一种细胞,从“do not age”的角度看是“永生”的,就是生殖细胞。生殖细胞在成熟之前,大部分会被“凋亡程序”搞死;但成熟之后,就不会像其它的细胞一样会age(变老),而是宛如刚刚生成时那般。所以新生儿出来后都很年轻。

但是,克隆羊多利(Dolly)就不是了。因为它是从乳腺细胞里克隆的,而这些体细胞并没有“永生”功能。所以,在细胞水平上,多利刚出生时就已经很老了(其染色体端粒出生时就是短的)。而且,它衰老的速度也很快,没几年就得癌症死了。



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(多谢诸位谬赞!本來要做费流量党的,竟然补充地越来越多了。。就请凑合着看吧)

最后,我想这个话题的“永生”,第一讨论的是“个体”层面,即一个基因组合系统,而不是一个基因。

如果是基因的话,并不方便讨论了,且这个讨论暂且没有意义。首先,基因并不是一个界限分明、活生生摆在你面前的东西。譬如人体,30亿个碱基对形成的核苷酸序列,分布在DNA链条上。有不同的序列,我们把某些序列做为一个功能性的DNA序列,而把某些序列划为两段功能性序列之间的逗号句号。其实所谓“一个基因”,不过是形象化的口语的说法而已罢了。

其次,说到“永生”,是指的一个基因,还是把其复制品也包含进去?作为一段功能性的DNA序列,有的会发生变异,有的会因失去生存优势而灭绝。或者,你指的“基因永生”是指一个基因库?

评论里有说“传宗接代即可以达到永生效果的”。首先,感谢知友点评,这个脑洞很有趣。但其实,这种说法不过是“延续血缘”的现代版本。生育来达到“永生”效果不过是人们古老的想象和祝福罢了。如果非要说到基因永生的视角,那么结论也许是恰恰相反——即做为一个个体,压根不需要生育。因为你身上的所有基因,都会在人类的基因库中找到。甚至于,人类所剩不多也没有什么关系,因为人类和其他生物共享了很大一部分基因库库存呢!

PS一句这也是同性恋基因(如果有的话)为什么没有在进化中被淘汰的假说依据之一。据研究称男同性恋的女性姊妹生育力更强。也就是说,相关基因的存在有利于其家族的小基因库取得生存优势。当然,同性恋基因到底存在不存在,还不是一个共识。

另外,“生物性永生”(biological immortality)本身并不具有正负意义或功能,是好是坏要看上下文。比如,人体内控制细胞数量维持系统平衡的有两大机制:细胞凋亡机制和端粒控制增殖次数。它们的重要功能包括不要让过多的细胞占据资源,也包括不要让复制出错的细胞的错误蔓延下去。这些机制被抑制了,细胞就会无限制增生。单纯的无限制增生便是良性肿瘤。无限制增生+细胞复制出错→错误无限蔓延下去无法得到遏止。就是癌变。错误的细胞复制品太多,切都切不掉了,那就是癌症晚期了。

演化也是这样。演化本身没有任何意义,基因的复制和突变也没有任何“目的”。生物的演化也不是从低到高等、由海洋到陆地的线性发展,整个过程充满了凌乱和误打误撞、修修补补。

从演化论的角度看,能不能永生没有任何等级意义或好坏区别,只有对这种生物是否能够适应此时此地的这种环境的区别。像上文所举例的那些简单生物,也是自然选择的赢家。不知道有多少永生族被刷掉了呢!


第二,讨论的是生物层面。而不是哲学层面。包括同一性问题(identity),也包括“永生”的定义——文化传承、思想延续——我觉得这只是个比喻。不说这些问题因为议题太广。我想首先要有个清晰的定义再在这个统一定义下讨论问题才比较有效。我理解的题主问的“永生”就是生物个体的生物性永生。

下面有同学提到意识永生个体就永生了。这涉及到缸中之脑的思想实验。另外,永生意识大概要靠计算机智能技术的发展。不只涉及到生物领域了。

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下面评论@

Goox

有问道癌症与端粒的。端粒里有个“端粒酶”,一般细胞里其活性是收到抑制的,只有在干细胞造血细胞和生殖细胞中显示出活性(就是上面说的不老细胞)。而在癌细胞中其活性超强,所以可以无限增殖。

另外,目前衰老机制的原因,还大都是假说,包括端粒假说,自由基假说,etc.。所以有很多抗自由基的产品上市。。。。。。


参考资料:

BBC - Earth - The animals and plants that can live forever cracked.com/article_200
Do People Really Die of Old Age?
The Immortal Life of Henrietta Lacks (豆瓣)
细胞叛逆者 (豆瓣)
自私的基因 (豆瓣)
演化 (豆瓣)
为什么要相信达尔文 (豆瓣)




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呃、、从来都是十赞封顶。。。这阵势、吓尿了。。

各位错爱!非常感谢各位谬赞!甚至还得到了一些生物学专业的大牛们认可,诚惶诚恐!

然而我是一个地地道道的文科狗。。。本科和研究生都与理科不沾边,,虽然现在为了混饭吃在做财经方面的工作。。(⊙﹏⊙)b

欢迎各路大侠高手斧正!

下面有个答案@李雷 的很多干货,大家移步去看吧!我这个外行只能自行惭秽了(我说真的。。。)/(ㄒoㄒ)/~~

唯一但就是,除了前面的123、、、干货,(已收藏学习),对那个答案最后几句话斗胆存疑:

1. 科学不是证真而是可证伪,以上的长寿物种,虽然还不能确定它们可以“永生”,但只要也没有确定它们不是不可以永生的,先放到这里也不是太大问题吧!(对水母质疑的那个链接我进去看了,感觉说服力并不强呀)

2. 关于物种永生的不合理性,恕难认同。产生可遗传的突变确实有利于物种对自然的适应,不过一个物种和另一个物种不一定处于竞争状态呀!在一个生态环境中,各栖态都有物种占据。演化论难道不是提倡一种强调“适合”而不是“进步”的非线性发展论吗?

还有,以上例子可以看出,很多永生族的繁殖率并不强大。亲代产生的子代比子代产生的子代多,这与不能永生有什么关系?

3. 关于“永生”的定义,我在开篇就特意列明了。我想对于一个个体而言,对环境的适应性可以不指偶然性事件,(譬如,对于所有人类而言,头顶上掉下一块砖,路口冲来一辆车,其是必然会发生的;但对人类的一个个体而言,这却是个偶然事件呀)所以因偶然性事件而死亡的不能算进“不能永生的理由”,不然这问题就没法回答了。

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顺便自爆一下,我是个不折不扣的antinatalist(反出生主义者)。

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我在读初中的时候,担任班上的生物课代表。那时候我有一个疑惑,困扰了我很长时间:为什么人不能永生?

我之有这个疑惑并不是因为我怕死,那时候我什么都不怕,只怕我自己。我有这个疑惑是因为我学糊涂了,学生物学糊涂了。

那时我刚接触达尔文进化论,知道了什么叫做“物竞天择,适者生存”。就是这八个字,成为我疑惑的开端。

当时我是这么想的,如果有一个物种可以永生,在相同的生存条件下,种群的增长速率会比没有这种基因要高,这无疑会使它在与其他物种竞争时拥会有巨大的优势。

这就好比老李家要与老王家要拖家带口打群架,但是老王家有不死基因,所以打架那天老王家把他们的太爷爷、太太爷爷甚至祖宗都拉过来助阵。老李家别说打,吓都要吓个半死。

人类为什么不能永生?这个问题一直都没有搞懂。为此我那时还特地去请教了我的生物老师,希望他为我解惑。

那天我收好生物作业,便去了生物老师办公室。他正在备课,见我交完作业还没有走问我有什么事,我便把这个问题抛给了他。生物老师听到这个问题放下了手中的备课资料,表情略感诧异,说到初中就提出这个问题想当难得!我知道他在夸我,脸颊微红。

后来生物老师和我解释的一大堆,试图向我阐明其中的原因。当时我脑袋比较木讷,前面还好,后面就完全不知道我的生物老师在说什么。

不过我也不是一无所获,在我和生物老师的交流中,他说到:小王啊,其实你的观点也不是完全正确,你看灯塔水母就是不死之身嘛。

我对这句话印象非常深刻,以至于我现在记得还非常清楚,当时我完全不相信有什么东西可以永生。为此我还上网查了资料,还真有这么一回事,灯塔水母确实是不死之身。但不是人类传统意义上的长生不老,它实际上是一种无性繁殖方式。

那次和生物老师的交流并没有解开我心中的疑惑,但这反而引起我对这个问题更大的兴趣。

后来上高中我再次担任班上的生物课代表,我继续和高中老师讨论这个问题。但是依然没有搞懂。

值到最近读《自私的基因》,我似乎才找到问题的答案。

事实上,我们以及其他一切动物都是我们自己的基因所创造的机器——作为载运工具的机器人。我们存在的目的就是为了永久保存所谓基因这种禀性自私的分子。而永生,对于我们体内的基因来说,并不是他们永久保存的最优策略。

千万不要以为我胡说八道,这可是作者的观点。“事实比想象更离奇”,这句话说一点都没错。要想真的了解上述的观点,还得从生命的进化历程说起。

四十亿年前,地球上的一些有机物质在海洋里积聚起来。在受到如太阳的紫外线之类的能量的进一步影响后,它们结合成大一些的分子。到了某一个时刻,一个非凡的分子偶然形成 ,我们称之为复制基因。它并不见得是那些分子当中最大的或最复杂的。但它具有一种特殊的性质——能够复制自己的拷贝。看起来这种偶然性非常之小。但是墨菲定律告诉我们,再小概率的事件只要时间够长也会发生。

同样根据墨菲定律,任何复制过程都不可能是完美无缺的。在某一时刻,它的复制过程准会发生差错,而且这些差错是累积性的。

随着复制错误的产生和扩散,海洋中充满了由好几个品种的复制分子组成的种群,它们都是同一个祖先的“后裔”。这时A基因意外进化出能使自己更稳定的性质,不象其他分子那样易于分裂。因此,A基因将会相对地多起来,这不仅仅是“长寿”的直接逻辑后果,而且是因为它们有充裕的时间去复制自己的拷贝。在当时,基因使自己永生无论什么情况都不是一件坏事,假定其他条件不变的话,那么A基因就会出现一个朝着寿命变得更长的“进化趋向”,最后达到永生。

本来讲到这里故事就结束了,A基因极目四野,看到周围基本都是自己的同类,不禁大呼一声:还有谁?就在这时,狗血的事情来了。

被A基因压的抬不起头的B基因意外“发现”了一些方法,通过化学途径分裂A基因的分子,并利用分裂出来的构件来复制自己的拷贝。这些原始肉食动物在消灭竞争的对手的时候同时摄取食物。

A基因悲剧了,永生在这种情况下并没有多大卵用。如果一成不变的化总会沦为B基因的食物。

A基因积极寻求改变,试图通过其他手段使自己达到永生。它也许发现了如何用化学方法,或把自己裹在一层蛋白质之中来保卫自己。

这也许就是第一批生命细胞的成长过程。而那一层保护衣,就是基因最原始的生存机器。

后来,新竞争对手陆续出现,它们拥有更优良、更有效的生存机器,因此生存斗争随之逐渐激化。生存机器的体积越来越大,其结构也渐臻复杂。这是一个积累和渐进的过程。

从这个角度来看,现在的人类与最初的那层蛋白质,对于基因来说,并没有太大区别,我们就是基因们高级一点的生存机器。它们存在于你和我的躯体内;它们创造了我们,创造了我们的肉体和心灵,而保存它们正是我们存在的终极理由。

上述我解释了为什么说人是基因的生存工具,虽然基因在分子层面上完全不具智能,就是根据化学信号简单的复制而已。但在宏观层面上却具有很好的环境适应性。基因寄存在生物体内,并且根据环境变化进行适当的自我改造,从而获得生存和延续,这种策略在生存层面上无疑比人类引以为豪的智慧更加高效,而且40亿年的进化史证明这种策略卓有成效。

接下来我想说明的是为什么对于基因来说,个体的永生不是他们续存的最佳策略。

众所周知,现在的很多细菌都还采用二分裂方式进行繁殖,就像我们最原始的祖先那样。从某种意义上来看,他们都获得了永生,只要不是意外情况,他们都会无限分裂下去。而且这种生存策略对于细菌基因来看想当奏效。但这种永生我们感觉很变扭,它不同于人类普遍所认知的永生,既自己的肉体和自我意识永远存在下去。

那么人类个体的永生为什么不是我们体内基因续存的最佳策略呢?

假如人类能永葆年轻,还能不停的生育。那对于我们体内的基因来说,这不是一个吊炸天的存在么?那么基因为什么不干呢?

这是因为个体能够获得的资源是有限的,在把有限的资源用在自己的日常消耗上还是用在培育子代上,基因必须精打细算。培育子代收益/消耗比相对恒定,但是单个体的存活时间越长修复器官的损伤消耗的资源越多,即收益/消耗比逐渐减小 。

如果有一个种族是永生的,那么种族的每一个个体都要把大部分资源用于自身的日常维持上,只有少量的资源用于生育上。这就意味着永生的种族生育率极低,基因更换周期极长,在对环境的适应性上,当然比不过短命多产的种族。

况且如果旧的基因型个体如果永生,就会因为经验而垄断资源,使得新变异的个体得不到生存资源而淘汰,使得整个物种的基因进一步固化。

永生的种族在地球历史上肯定存在过,但最终被不断变化的自然环境淘汰。

其实永生基因并不是完全没有其施展拳脚的时候,“环境适宜生存,生命就选择繁衍;环境不适宜生存,生命就选择永生。”摩根弗里曼在《超体》里说到。细细思索不无道理。恐怕再次看到自然里的永生生物要到末世之时了,那是永生生物体内基因为延续自己最后的挣扎。

在环境适宜生存的情况下,为保证基因的多样性,使其在未来环境的变化中有足够的应付能力,避免自己种群的灭绝,个体必须死亡。

不得不提的是,促使其个体死亡的基因称为致死基因。半致死基因具有某种使个体衰弱的作用。任何基因都在生命的某一特定阶段对个体施加其最大的影响,致死和半致死基因也不例外。有趣的是,基因库中的晚期活动的致死基因要比早期活动的致死基因稳定得多。假如一个年纪较大的个体有足够的时间至少进行过若干次生殖之后,致死基因的作用才表现出来,那么这一致死基因在基因库中将仍旧是成功的。例如,使老年个体致癌的基因可以遗传给无数的后代,因为这些个体在生癌之前就已生殖。而另一方面,使青年个体致癌的基因就不会遗传给佷多的后代;使幼儿得致死癌症的基因就不会遗传给任何后代。

根据这一理论,年老体衰只是基因库中晚期活动致死基因同半致死基因的一种积累的副产品。这些晚期活动的致死和半致死基因之所以有机会穿过了自然选择的网,仅仅是因为它们是在晚期活动。

事实上,野生动物几乎永远不会因衰老而死亡,饥饿、疾病,或者捕食者都可以使它们丧生。直到前不久人类的情况也是如此。大部分动物在幼年时期就死亡,还有许多尚在卵子阶段就结束了生命。癌症以及其他老年疾病大部分的只会发生在人类身上。

那人类可以永生吗?

在《自私的基因》种,作者提出了两种可以使人类长寿的方法。

第一种方法完全是扯犊子,作者说到:“我们可以禁止在一定的年龄之前生殖,如四十岁之前。经过几世纪之后,最低年龄限制可提高到五十岁,以后照此办理。可以想见,用这样的方法,人类的长寿可提高到几个世纪。”我想问这种获得长寿的方法,收益的还不是自己,搁到你身上,你愿意吗?但是不能否认的是,作者的这一方法存在理论上地可行性。

第二个方法存在技术上的可行性,作者说到:“我们可以想办法去“愚弄”基因,让它认为它所寄居的个体比实际要年青。如果付诸实践,这意味着需要验明随着年纪的增大,发生在个体内部化学环境里的种种变化。任何这种变化都可能是促使晚期活动的致死基因开始活动的“提示” 。以仿效青年个体的表面化学特性的方法,有可能防止晚期活动的有害基因接受开始活动的提示。”现代科学证实,人的寿命和染色体上端粒的长度息息相关,现在已经通过修改端粒酶在细胞中的表达效率实现了人体组织细胞体外培养永生化,这就意味着端粒长度与致死基因的活跃度有很大关系。正如作者所说,如果我们修改端粒酶的活性,人为的加长端粒的长度,“愚弄”致死基因我们还很年轻,抑制他们的活动,或许我们能因此而永生。

事实上,人类是一种非常特别的动物,因为我们拥有自我意识。我们把自己看成一个单独的个体,而不是把自己看作一大堆细胞堆成的一坨,更不会把自己看作是基因的容器。我不否认存在其他生物也拥有自我意识,但是从意识对自身的改造改造力度上来看,人类无疑走在了最前列。我们最终从主宰我们的主人即基因那里解放出来,变成有执行能力的决策者。脑子不仅负责管理生存机器的日常事务,它也取得了预测未来并作出相应安排的能力。它甚至有能力拒不服从基因的命令,例如拒绝生育它们的生育能力所容许的全部后代。但就这一点而言,人类的情况是非常特殊的,自我意识的产生似乎是基因进化的一个意外,就像40亿年前海洋里最初那个复制基因的诞生。

随着科学技术的发展,人类越来越有可能通过基因技术的改造而达到永生,完成古代帝王梦寐以求的梦想,并且不要担心生育率和环境适应性所带来的问题。技术会帮我们解决这一切难题。但我想现实往往没有这么简单。

其实限制永生的最大难题不是在于科技的难关,而是在于伦理和文化。假如永生技术在民间普遍化合法化,那么它对我们现代社会的组织架构和人与人的生产协作方式的打击将是摧毁性的。我们可以好吃懒做,先浪几千年再谈工作问题;儿孙太多,只能断绝与他们大部分人的交往;和配偶结婚几千年了,想从换一个。。。对于个体,我们无疑会从永生技术中活得巨大的好处。但对于现有的人类的社会结构,个体的永生不见得是一件好事。

就算人类普遍获得了永生,那我们又回归到了最初的哲学问题:我们为什么会来的这个世界上?我们要到哪去?我们永生的意义是什么?

总不能玩到最后一辈子搓麻将吧。

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先说是不是,再问为什么。海拉细胞系。

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我来说一下从无法抗拒衰老的角度来看无法永生。

当然,也有可以抗拒衰老的细胞,比如癌细胞,相关的内容可以去看我的一个对于癌症的见解。

癌症是不是一种进化? - 李雷的回答

说明:本文是来自Cell的综述文章The Hallmarks of Aging,属于严谨学术类内容。

我理解很多人的想法,但是,很多想法,需要证据和实验支撑。

抛开二者,我也可以幻想解决端粒问题,消除损伤,提高修复机制,甚至直接不依赖肉体,比如这个答案

人类有可能避免死亡吗? - 李雷的回答


我从几方面来说一下我的看法。

一、生物永生的障碍

二、生物永生的不合理性

由于学识浅薄,又不是博物类的,所以,我主要从哺乳动物的角度来看,生物为什么不能永生。


一、生物永生的障碍

先给大家看一个图,这是今年cell上发的一篇综述,The Hallmarks of Aging。讲述了衰老的标志,事实上,总结了衰老的各种原因,也就是,严格意义上,我们无法永生的最基本原因,因为,我们要衰老,要死亡。


我讲一下常见的导致我们衰老死亡的原因,正是因为这些障碍我们无法克服,所以,我们无法永生


他们是基因组不稳定性(genomic instability), 端粒缩短(telomere attrition),表观遗传学改变(epigenetic alterations), 蛋白内稳态丧失(loss of proteostasis), 营养感应失调(deregulated nutrient sensing), 线粒体功能异常(mitochondrial dysfunction), 细胞衰老(cellular senescence), 干细胞耗竭(stem cell exhaustion)和细胞间信息交换改变(altered intercellular communication)

障碍一
基因组不稳定性Genomic Instability

体细胞核和线粒体基因突变积累,基因组结构不稳定,外源刺激诸如氧自由基的影响(大宝SOD蜜哈哈),基因组在复制过程中有大量的错误,诸如这些错误一般情况下会得到修复,这也是2015年诺贝尔生理生化奖的内容2015 年诺贝尔化学奖「DNA 修复机制研究」属于什么领域?目前的研究进展是怎样的? - 段洪超的回答。但是错误不会被全部修复,最后,当无法修复的时候,那么细胞就走向凋亡。随着人的年龄增加,修复能力越来越差,那么,最终,错误积累的无限多,就走向衰老死亡,这是阻碍永生的一个障碍。将来可能利用哪些手段对 DNA 进行人工修复? - 知乎用户的回答——人力有限哇


障碍二
端粒缩短(telomere
attrition)

科学家们在寻找导致细胞死亡的基因时,发现了一种叫端粒的存在于染色体顶端的物质。端粒本身没有任何密码功能,它就像一顶高帽子置于染色体头上。在新细胞中,细胞每分裂一次,染色体顶端的端粒就缩短一次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂了。这时候细胞也就到了普遍认为的分裂50次的极限并开始死亡(这个称作海弗里克极限,我们现在做成纤维细胞实验依然无法突破)。因此,端粒被科学家们视为“生命时钟”。

这东西,倒是有的细胞可以修复,比如“癌细胞”



障碍三 干细胞耗竭(stem cell exhaustion)

干细胞是具有高度自我分化和更新潜能的细胞。我们身体源源不断的细胞替换就是来源于干细胞(头发,皮肤,血液等所有的细胞)。然而,当这些干细胞衰老化,那么他就无法继续大量的去弥补身体细胞的消耗,最终,个体就衰老死亡了。干细胞其实是我们真正需要的不老源泉


障碍四 表观遗传学改变(epigenetic alterations)

一些遗传密码或分子可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰,这种改变不仅可以影响个体的发育,而且还可以遗传下去。因此,这类变异被称为表观遗传修饰,也是导致遗传物质一致的孪生子出现个体差异的主要原因。

表观基因组的一些小变化,如DNA的甲基化,可以随着时间推移而积累,在导致基因表达和细胞功能更广泛的变化的同时,影响人的寿命。表观遗传在细胞和器官衰老中的角色,衰老的表观遗传失调节,几种与衰老相关分子的表观遗传学,如PASG、EZH2、PcG和端粒酶。

表观遗传大有可为,大家可要关注喽, 后天的改变会影响基因的传承吗? - 知乎用户的回答


障碍五 蛋白内稳态丧失(loss of proteostasis)

生物体是一个非常稳定的性状。蛋白质是生物体内执行生物功能的最基础执行者,蛋白质稳态对细胞的基础活动十分必要。蛋白质稳态失控的时候,机体会去处理,主要有两个蛋白质分解系统用于蛋白质质量控制,分别是自噬—溶酶体系统(autophagy-lysosomalsystem)和泛素—蛋白酶体(ubiquitin-proteasomesystem),这两个系统功能均随着年龄而下降。这两个系统均是起到降解损伤或有毒蛋白质的作用。


障碍六 营养感应失调(deregulated nutrient sensing)

对于可利用的营养物质,人体细胞均可对之感应并波动性反馈。然而,如果细胞的营养感应缺失,则会导致细胞不受控制的生长。碳水化合物、氨基酸等营养物质的调控信号,均紧密调节着细胞增殖,同时也可将细胞“引入歧途”,例如肥胖或恶性肿瘤。

障碍七 线粒体功能异常(mitochondrial dysfunction)

线粒体是我们人体的能量工厂,是真核生物进行氧化代谢的部位,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化,分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。此外,线粒体本身也有自己的基因组,由于能量代谢发生在线粒体,会形成大量的自由基,对线粒体基因组损伤也很大。一旦线粒体功能异常了,那么我们的机体能量系统就出问题了。随着衰老,线粒体的功能也会随之下降。

障碍八 细胞衰老(cellular senescence)

细胞是机体的基本组成部分。细胞衰老(cell aging)是指细胞在执行生命活动过程中,随着时间的推移,细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。细胞的生命历程都要经过未分化、分化、生长、成熟、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除,同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成,以弥补衰老死亡的细胞。如果细胞衰老了,同干细胞衰竭联系在一起,无法继续弥补细胞衰老的缺失,那么机体必然衰老。

障碍九 细胞间信息交换改变(altered intercellular communication)

作为一个多细胞个体,细胞之间的沟通协作是至关重要的,细胞之间的信息交流包括直接传递和间接传递。比如体液传递,接触传递。一旦细胞间信息交流发生了改变,那么细胞功能就得到了破坏,最后机体也会随着受到影响。


二、生物永生的不合理性

很多人没有想过,永生事实上是不合理的

地球上,生命如此多彩,其根本原因是什么?答案是突变。因为有了突变,这些突变不断地汇聚分化,最后形成了各种各样的生命。

我们从一个原始的单细胞生物,经过突变积累,我们形成了细菌、古细菌和真核类,然后我们机一部进化出动植物,进一步,我们进化出了有性生殖(最伟大的进化之一,、使后代产生更大的变异(因为有染色体分离和重组),使后代产生新的性状,更有利于适应环境,有利于种族的繁衍。 ),这一切,都依赖于突变和基因组的改变。

如果生物永生了,那么,我们将无法获得这些

因为,最初的那个no1,只要他永生了,第一,他会占据绝对优势(否则就无法永生,会被其他的新生后代干掉),第二,他的后代只能在他的基础上发生改变。如果他存在,那么他的直接F1代将源源不断的产生。而F2代的数量都远远达不到F1代(毕竟F1从成长到繁殖需要时间,这期间,F0可是源源不断的在产生后代)

—————————————————一些讨论————————————————————

1、长寿和永生如何判断?

这个问题,我无法回答。因为真的没法回答。

我们对目前人类的长寿或很多生物的长寿是又判断的比如,目前学术界对于人类,90岁以上,被定义为longevity。

但是如果一个物种,从我们开始观察为止,一直不死,算不算长寿?比如那些动辄千年的生物,即便几百年的也可以啊,比如乌龟可以活几百岁,那些明朝时代的乌龟,明朝人一直看不到它死,记录肯定是这东西是长寿的,但是不是永生的呢?这需要鉴定

类似的还有灯塔水母(已辟谣,非永生)

2、讨论的大前提是定义和概念的确定

这一点很关键,否则无法探讨。

有人认为“永生可以不繁殖“,事实上,这一点直接违背了生物的定义,大前提没了,自然无法讨论了。生物定义里必须包含了繁殖(还有新陈代谢和应激反应)。否则的话,非生物界的东西时时刻刻教做人。朊病毒是不是永生的?石头是不是永生的?岩浆呢?类似的也可以应用于人工智能是否属于进化的方面。

3,关于生物假说


我觉得,这个真的是误解。

随手看了下假说和理论的区别,感觉有点文字游戏“科学假说是科学性和猜测性的统一,其内容有一定的科学依据,但却没有经过试验来验证,而科学理论是经过实践检验并已经显示出自身理论正确性的理论,客观真理性是科学理论的根本特性。”

按照这个理论,事实上,目前的生物假说都是生物理论了,因为这些理论都是有实验支撑的。


另外,对于人工智能,机械之类的,个人认为,从目前的定义来看,这些已经超出了生物的范畴,不予考虑,有兴趣的可以去参考我的一个狂想

人类有可能避免死亡吗? - 知乎用户的回答

ps:这种严肃的翻译内容,其实我不喜欢,我喜欢调皮点的,奈何江郎才尽了

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