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比起海洋和河流中其他光怪陸離的水生生物,，水螅（hydra）很容易被忽略,。它們生活在淡水之中，是水母,、?？蜕汉鞯慕H,，長得有點像蒲公英的種子：長長身體的一端是一團(tuán)觸須，本身沒什么看頭,。不過,，它驚人的再生能力成為了生物學(xué)中一個謎團(tuán)。即使被切成許多塊,，每一塊都能再生成一個全新,、完整的個體。也因為如此,，科學(xué)家以古希臘神話中可以斷頭再生的九頭蛇海德拉為其命名。 水螅的再生能力激發(fā)了生物學(xué)家的興趣——從自然界尋求生物永生的證據(jù),，為什么這些物種不會因為自然原因死亡,？死亡真的必然會發(fā)生嗎？  水螅（圖片來源：Stephen Friedt via Wikimedia Commons） 20世紀(jì)中期,，人們認(rèn)為衰老是生物在生殖和細(xì)胞維護(hù)之間做出的一種權(quán)衡,。最初，生物會利用資源來生長,、維持細(xì)胞健康,。從童年到青春期，生物體的重心就是活下去,，并盡可能保持強壯和健康,。在性成熟后，重心會轉(zhuǎn)為繁殖,。對大多數(shù)生物來說,，資源是有限的，因此生育后代可能需要以犧牲健康為代價,。 以鮭魚為例,，它們通常需要逆流游到上游去產(chǎn)卵，隨后很快就會死亡,。這種動物付出的一切代價,，都是為了有最大的幾率游到產(chǎn)卵地，并在那里產(chǎn)卵,。對鮭魚來說,，產(chǎn)卵后回到下游、在海里多生存一年后再返回上游并成功產(chǎn)卵的機(jī)會太渺茫了,，因此自然選擇也不會更青睞這樣的個體,。但無論如何，鮭魚都成功將自己的基因傳遞了下去,。 而如今,，人們對“為什么所有生物都會死”的理解變得更具體了一些,。當(dāng)生物性成熟時，自然選擇的影響會減弱,，衰老過程會開始,，最終導(dǎo)致死亡。不過,，英國東英吉利大學(xué)演化生物學(xué)和老年學(xué)教授阿列克謝·馬克拉科夫（Alexei Maklakov）認(rèn)為,，這個過程并不是在給下一代鋪路。 在生物的生命歷程中,，基因上會積累突變,。這些突變有些是完全隨機(jī)的，有些則由飲食,、紫外光等因素導(dǎo)致,。大多數(shù)突變要么沒用要么有害，只有非常少的一部分是有益的,。英國牛津大學(xué)人類學(xué)系的演化生物學(xué)家加布里埃爾·坎圖里德斯（Gabriella Kountourides）認(rèn)為,，在性成熟前，如果有某些基因突變會降低生物繁殖的幾率,，或者讓生物在繁殖前就死去,，這樣的突變就會被自然選擇摒棄。然而,，一旦生物到性成熟階段,，它就有能力將基因傳給下一代。從此時起,，自然選擇的力量便會減弱,。 還是說回鮭魚。它們很擅長讓自己活到成年并繁殖,，它們的后代也很有機(jī)會成功產(chǎn)卵,。如果出現(xiàn)了極其罕見的情況，鮭魚在產(chǎn)卵后發(fā)生某種基因突變,，讓它延長了壽命,，可以多活一年，那新產(chǎn)生的后代也不會更有優(yōu)勢,。之前生出的那一波已經(jīng)在了,。  圖片來源：Jerome Charaoui via Wikimedia Commons 從自然選擇的角度來看，生物在繁殖后繼續(xù)保持健康沒有多大好處,。所以,，與此相關(guān)的基因并不會因為自然選擇而變得更普遍。坎圖里德斯認(rèn)為,，一個個體可能想要活得更久,，但自然選擇不會朝這個方向努力，因為這樣也不會持續(xù)給下一代帶來好處,。 只是,，并非所有生物都像鮭魚這么極端，在產(chǎn)卵后就會死亡,，一些生物確實會為了多產(chǎn)一些后代而活得更久一些,。生物DNA中的大部分突變都是有害或無影響的。機(jī)體能夠修復(fù)其中一部分DNA的損傷,，但隨著年齡的增長,，自然選擇的力量減弱，機(jī)體修復(fù)DNA的能力也在下降,。 不過,，衰老和死亡是以兩種方式發(fā)生的：一是自然選擇力量減弱使有害突變積累，二是一些對生殖有利的突變會影響長壽,。 BRCA基因突變可以佐證后一種方式。這些基因突變會顯著增加患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險,，但攜帶這些突變的女性生育能力也更強,。所以，可能是BRCA基因突變?yōu)榍鞍肷峁┝松硟?yōu)勢,，但在生命后期會增加健康風(fēng)險,。由于性成熟后，自然選擇力量會削弱,，所以這些基因突變帶來的生殖優(yōu)勢蓋過了后期在健康方面的劣勢。 美國俄勒岡州立大學(xué)的生物學(xué)家凱特琳·麥克休（Kaitlin McHugh）認(rèn)為，生命早期發(fā)生的事情顯然比繁殖后的要重要,。因為繁殖潛力才是真正重要的,。 細(xì)胞衰老（cell senescence），就是細(xì)胞停止分裂,，可能也是對生物早期生活有利,、而對后期生活有害的一個例子。細(xì)胞衰老可以阻止DNA受損的細(xì)胞增殖,，進(jìn)而預(yù)防癌癥,。然而在生命后期，衰老的細(xì)胞會在組織中積累,，導(dǎo)致?lián)p傷和炎癥,，這些都是出現(xiàn)衰老相關(guān)疾病的預(yù)兆。 盡管絕大多數(shù)物種會衰老，但總有一些例外,。比如,，許多植物的衰老可以“忽略不計”，還有一些物種可以活數(shù)千年,。比如美國猶他州魚湖國家森林公園的潘多樹,。這棵樹實際上是一個基因相同的雄性顫楊樹群體，之間通過單一根系相連,，占地面積超過40萬平方米,，重量估計超過6613噸。據(jù)估算,，它可能已經(jīng)活了1萬多年,。  “潘多”是由一株雄性顫楊無性繁殖出的樹林，根系相互連接,，且擁有相同DNA（圖片來源：Wikimedia Commons） 水螅的近親燈塔水母,，有“永生水母”的稱號，它也有一個保障長壽的妙招——如果受到傷害,、疾病或壓力影響,，燈塔水母可以從成年階段恢復(fù)到早期階段。麥克休說：“雖然某種程度上,，我們會思考,，這還是不是同一個個體？” 馬克拉科夫說,，還有一種觀點認(rèn)為,，一些物種會隨著年齡增長而變得更成功，也被稱為“負(fù)衰老”（negative senescence）,，但這方面的證據(jù)還并不充分,。 馬克拉科夫認(rèn)為，“如果由于某種原因,，物種繁殖能力普遍較低,，或者根本無法在生命早期繁殖，就會改變自然選擇的運作方式,?！边@樣的例子常出現(xiàn)在一夫多妻制的動物中，如海象或鹿,，一只雄性可能控制著一群雌性,。這個群體的規(guī)模，以及它可能擁有的后代數(shù)量,，可能會隨著雄性的年齡和體型而增加,。因此，雄性的繁殖能力也會不斷增加。 他還指出,，雖然有些物種確實可以隨著年齡的增長而保持繁殖能力,，但并不是真正的“負(fù)衰老”——已經(jīng)發(fā)表的一些研究很可能存在缺陷。比如,，雄性海象其實不能無限期地?fù)碛斜姸嗯渑肌?/span> 不過,，在衰老過程中，性可能發(fā)揮著奇特的作用,。根據(jù)英國倫敦大學(xué)學(xué)院梅根·阿諾特（Megan Arnot）和露絲·梅斯（Ruth Mace）的一項研究,，擁有規(guī)律性生活的女性更年期會開始得較晚。其中也體現(xiàn)出了一種權(quán)衡——如果沒有懷孕的機(jī)會,，排卵所消耗的能量可能被身體的其他部位更好地利用,。 但在其他動物中，較強的生育能力似乎會加速衰老,。例如,，后代多的蝙蝠通常壽命更短。如果有機(jī)會繁殖,，蝙蝠也許會放棄一切,，包括生命。麥克休表示,，這是一種時間上的權(quán)衡,，在早期生活中能很好地繁殖的生物，后期不會再過得那么好,。(不過，水螅是這個規(guī)則中的例外,，在一生中,，它們的生育率似乎沒有下降。) 有一些物種中,，兩性之間的壽命會有巨大差異,。幾個典型的例子是，螞蟻,、白蟻群和蜜蜂都有一個蟻后或蜂王,。相比于沒有生殖能力的工蟻或工蜂，蟻后或蜂王的生育能力會更高,，壽命也更長,。為什么繁殖的成本不會減少蟻后或蜂王的壽命？可能是因為蟻后或蜂王并不會面對工蟻或工蜂所面臨的許多威脅,，并且生活方式不同,，因此在這類物種中，衰老理論無法等效適用于兩性。 那么,，如果繁殖對壽命的影響這么大,，為什么許多人在生完孩子后還能活這么久呢?  圖片來源：Unsplash “祖母假說”（grandmother hypothesis）認(rèn)為，繁殖是一項耗能且充滿風(fēng)險的活動,，而年長的親戚能提供一些幫助,，這對繁殖是很重要的。祖母可以通過撫養(yǎng)孫輩來確保自己的部分基因存活下來,，而從自然選擇的角度來看,，長壽可以帶來一些優(yōu)勢?？矆D里德斯（Kountourides）表示,，擁有祖母的家庭的繁殖適應(yīng)度（reproductive fitness，用來評估特定基因型個體在繁殖上的成功率）也會更高,，可能是因為母親能夠?qū)Ｗ⒂谏嗟暮⒆?，?/span>祖母能幫助撫養(yǎng)已經(jīng)出生的孩子。 但由于孫輩與祖母只共享25%的基因,，因此祖母與孫輩的關(guān)系與和侄女,、侄子的親緣關(guān)系一樣。 馬克拉科夫表示,，也可能只是因為在過去,，沒有足夠多的女性活到50歲，就很少在那個年齡段生育,。因此,，自然選擇對女性50歲時生殖的影響非常非常小?；氐剿ダ系暮诵脑瓌t——繁殖后自然選擇力量減弱,。所以，人們在晚年生活中經(jīng)歷的很多事情可能并不愉快,，但自然選擇也沒有足夠強大的力量來保護(hù)我們不受傷害了,。 撰文 | 威廉·帕克（William Park） 翻譯 | 謝汝雨 審校 | clefable 原文鏈接： https://www./future/article/20220805-why-do-we-die |
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