主题:【原创】死亡起源 The Origin of Death -- az09

大河奔流 导读 复 314 阅 519349

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2016-04-05 13:15:57
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az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8329`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`
死亡起源(十四)—— 衰老溯源和衰老故障 98

续上.........死亡起源(十三)

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说个题外话,本文一直在讨论生物的演化,不过,当我们对生物乃至细胞的了解变得越发深入后,我们是否会开始怀疑,如此复杂的机制,真的是演化出来的吗? 呵呵。

比如,我们已经知道了,细胞是一个如我们的软件工程中经常见到的,具有“应用程序接口”,可以输入各种参数,并且有自己独立行为的“封装对象”,而钻到细胞里面,就会发现 ,里面也是完全程序化的。比如,我们的DNA的代码,是三进制的(为什么是三进制应该也很有趣,相信三进制应该是一个平衡了代码量和稳定性的一个最优选择.........。注:“三进制”的说法应该不准确,准确一些的说法,应该是“简并过的3位4进制代码”........。再注:另外,进一步的讨论,发现,冗余密码似乎也有用,它可能和蛋白质的合成速度相关。那么,“简并过的3位4进制代码”也不准确了,呵呵。谢谢楼下Diamond兄的问题,具体讨论见楼下); 我们的DNA、RNA,蛋白质的开始复制和终止,都有如程序代码的Begin、End语句般的起始点和结束语句,甚至还要更复杂。 并且,计算机编程中使用的“多态”的概念,在我们的细胞中早已熟练运用了亿万年。然后呢,我们的整个生命,则是由细胞开始,由一个个基本模块分层(Layer)搭建的,这和计算机技术中的分层结构模型(Layer)是何其相似;它还拥有各种反馈机制,拥有非常复杂的通讯机制,所有的细胞,都浸泡在一个信息的海洋当中............

总之,太神奇了。

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4. 衰老溯源

当我们开始了解生殖、压力、遗传及表观遗传这三大因素与生物衰老与死亡之间的关系的时候,我们就可以进行更加深入的讨论了。我们在前面已经追溯到了多细胞动物死亡的起源了,那是因为我们本是“花”,而花是会凋谢的。现在我们试着去追溯衰老的起源。和死亡的起源不一样,衰老在演化过程中的起源似乎要更加模糊许多,我相信它的起源也是逐渐演化出来的

4.1 蹊跷的衰老

当我们握着一个两三岁小孩的鲜嫩的小手,感受到一个新鲜生命的活力的时候,我们其实很少人会想到,他身上的每一个细胞,都是以“永生”的方式,经过亿万次分裂,穿越亿万年的时光,从而展现在我们面前的。当我们观察一个新鲜生命,由受精卵开始,由干细胞进行各种组织分化,逐步构建出一个高度组织,复杂到无与伦比的全新身体的时候,我们是否怀疑过,为什么这样一个身体居然会衰老?

其实我们只需要观察一下一个婴儿的体内究竟发生了什么,赞叹之余,我们就会很自然的提出这个问题:为什么我们会衰老?

生命从一个受精卵开始,通过卵裂,形成桑椹胚、囊胚等等,然后各种干细胞通过分化,开始搭建出人体的三维框架、各种胚层,形成各种神经、器官以及骨骼的雏形。与此同时,某些组织和器官的一些细胞有序的凋亡,凋亡细胞消失后,它们原有位置形成各种空腔等等,如此这般,逐步形成一个婴儿。待婴儿出生后,他继续发育。比如他的骨骼内部不断的有旧的骨骼组织被破坏消失、被吸收,其中的钙会进入血液重新进入钙循环,同时骨垢软骨和骨膜也不断长出新的骨骼组织,于是骨骼内部的空腔扩大,骨骼长大长粗……。与此同时,人体内的各个组织器官、神经系统也是如此,不断的发育成长。另外,一些研究表明,儿童体内的“出生后干细胞”很可能与成人干细胞完全不同,它们也特别的活跃,由此表现出来的就是儿童各个组织和器官的很强的再生能力和更新能力。这个时候的身体,即便偶尔受损,身体也总是可以非常迅速的修复。他们体内活跃的干细胞,可以迅速的修复许多创伤,很多在老年时非常难以治愈的疾病,在这个时候都变得容易许多。总之,一切的一切,都向着一个欣欣向荣的方向发展,衰老和死亡似乎是一件不可能发生的事情。如果单纯从技术角度上看,这一个阶段的生命,表现出的,是一种近乎无穷的自我更新的能力。同时诡异的是,如此新鲜的组织,其实都是由有着亿万年寿命的生殖细胞所分化的

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图57. 我们的生命——从一颗受精卵开始。图中的生殖细胞,都是可以“永生”的。它们是以“永生”的方式,经过亿万次分裂,穿越亿万年时光从而展现在我们面前的

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图58. 人类的胚胎。如此新鲜的组织,其实都是由有着亿万年寿命的生殖细胞所分化的,这些细胞不管经历过多少次分裂,都依旧可以产生一个全新而且完美的个体,亿万年的漫长岁月,并没有对这些细胞的生命力造成任何的伤害

随着身体的逐渐成熟,各种生长发育就开始缓慢下来了,各种成体干细胞逐渐减少,同时再生能力也逐渐降低。 除了血液和皮肤还一如既往的保持超强的再生能力以外,其他的组织的再生能力只是维持一个平衡

再往后,在性成熟之前,人类的状态步入最佳时期。不过,在性成熟有生殖能力之后,大约在26岁,人类开始步入衰老。由于人类是多次繁殖动物,这导致了人类不会像许多单次繁殖动物那样迅速衰老并死亡,我们还会继续维持一段不错的状态,保证我们可以继续生殖。不过,大概在过了38岁左右的人类的最佳生殖期之后,女性或许开始逐渐进入更年期,开始失去生殖能力,人类也开始加速衰老…..。当然,这个数据是一直在变化的。由于生存压力所致,古人的衰老时间应该比我们更早一些,而我们的后代,开始衰老的时间可能还会继续推迟……。总之,似乎一切的一切,都是围绕着生殖这个最原始的目的在转。

随着我们的继续衰老,各种再生能力开始降低,各个系统和器官也随之开始退化,同时免疫系统也开始变得脆弱,于是各种癌症,各种疾病也随之袭来…….。而且,正如前面所说过的,这样的衰老景象,我们可能不会在一个15岁的少年身上看到,却可以在一个同样年龄的,器官结构以及基因都和我们十分接近的,15岁的狗的身上清楚的看到。

当我复述完我们生长、发育、成熟和衰老的全过程,在貌似天经地义的自然规律下面,难道我们不会觉得奇怪吗? 为什么我们就不能一直保持如15岁的少年一般的朝气蓬勃?或者如一个25岁的青年一般的年轻力壮?如果生命是一个拥有超高技术的工程师的话,要维持上述的状态,在技术上很难达到吗?

4.2 衰老过程中出现的各种故障

墨菲定律告诉我们,如果事情有变坏的可能,不管这种可能性有多小,它总会发生。所以,再精巧的技术和设计,也是会有故障的情形发生的——即便是如人体这般精妙绝伦的设计。所以,虽然很罕见,但是我们还是可以找到衰老过程出现故障的个体的。

人类有一种尚未获得医学界认证,非常罕见的“高地人症候群”(Highlander Syndrome),也就是所谓的“不老症”。患了这病的人,长大及衰老都非常缓慢。典型的例子是一个韩国人,叫申孝明(音译)。他被称为“韩国彼得潘”(注:书名,《彼得潘:不会长大的男孩》),尽管他已经26岁了,但看起来却好像12岁的男孩,他甚至从未经历过青春发育期。他小时候的发育似乎很正常,直到他十几岁时,生长发育开始减缓,甚至几乎停止。医生表示,申孝明除了外表跟一般成人不同外,身体的各项机能都十分正常,至今我们还找不出他停止长大的原因,也没有药物可以医治。类似的还有一个叫Brooke Megan Greenberg (January 8, 1993 – October 24, 2013)的女孩。她一直保持大概两三岁的模样一直到20岁死亡[40]。围绕她的研究已经做了许多年,为了研究Brooke的症状,研究者们正在读取她的DNA的每一个字母,他们相信她的DNA里面藏着“不老的源泉”。不过迄今为止,他们尚未获得可信的结果,科学家们暂时把她的症状命名为代表未知的“症状X”(Syndrome X)。

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图59. 20岁时的Brooke Megan Greenberg (左),右边的女孩是她17岁的妹妹Carly

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图60. 已经26岁,生长发育却停留在12岁的韩国人申孝明

Brooke和申孝明是难得的两个例子,他们不老的身体证明了一件事情:衰老或许不是一种天经地义的事情,它和死亡一样,很可能都是演化过程中引入的机制。他们的身体显然是衰老过程出现了某种故障,这个故障也为我们揭示了衰老的真相——衰老并不是,至少不完全是器官的消耗性老化,我们的身体系统本有能力维持那种“年轻”的状态的——至少表面上看起来很年轻。衰老最主要的原因和死亡一样,很可能也是一种主动的程序化行为。 或许,上面故障中,最完美的情况是身体发育成熟后,就维持22岁左右的样子一直到死——这种人或许真的存在,只是没有象上面两个例子那样惊世骇俗,引入注意罢了。当然, 上面的这两个人最终都会死亡,因为从演化的过程来看,复杂高等生物的死亡和衰老机制并不完全是一回事,死亡机制在演化过程中的引入要更早,也更原始。而严格意义上的衰老,似乎更多的表现在哺乳动物这样的高等动物身上。

与“不老症”相反的,则是同样罕见的“儿童早衰症”。儿童早老症属遗传病,身体衰老的过程较正常快5至10倍,患者样貌像老人 ,器官亦很快衰退,造成生理机能下降。病征包括身材瘦小、脱发和较晚长牙。患病儿童一般只能活到7至20岁,他们在小小年纪,就会出现如牙齿脱落,心血管硬化,关节僵硬等只有老年人,或者是与他们同龄的犬类才会出现的各种老年疾病。

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图61. 儿童早衰症患者

与此类似的还有“成人早衰症”(Werner syndrome),患有成人早衰症的人,从20多岁开始表现出加速衰老的迹象,在50岁之前形成老年性疾病,他们一般会在50岁之前死亡。这些病症都会累及内分泌系统,免疫系统和神经系统,当然还有皮肤及结缔组织。并伴发各种老年疾病和各种肿瘤。和儿童早老症一样,成人早衰症被确信是基因缺陷所致。早期文献中提到,许多内分泌失调如甲状腺、甲状旁腺、垂体和肾上腺机能失调均可引起本病。另外,2010年1月,加拿大一个科研组在《美国实验生物学会联合会杂志》发表的一篇文章指出,维生素C可以阻止甚至逆转患成人早衰症的老鼠的加速衰老过程 [41]。关于成人早衰症与内分泌及代谢系统的关系还有待于更深入的研究。

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图62. 成人早衰症(Werner syndrome)患者,15岁时和48岁时的对比

待续............请点击: 死亡起源(十五)

备注与参考文献

[40] 请参考维基百科词条:Brooke Greenberg https://en.wikipedia.org/wiki/Brooke_Greenberg

[41] Massip L1, Garand C, Paquet ER, Cogger VC, O'Reilly JN, Tworek L, Hatherell A, Taylor CG, Thorin E, Zahradka P, Le Couteur DG, Lebel M. Vitamin C restores healthy aging in a mouse model for Werner syndrome. FASEB J. 2010 Jan;24(1):158-72.


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