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

大河奔流 导读 复 314 阅 511582

/ 21 首页 上页 下页 末页

O 【原创】死亡起源 The Origin of Death 469 az09 字12955 2016-03-17 13:01:07
O 在西西河贴此贴的目的。 32 az09 字844 2016-03-17 13:27:14
O 鼓励建议投送专业期刊,以综述-展望的角度和格式 青颍路 字115 2016-03-17 14:58:39
O 第一篇文还看不出“离经叛道”哦 1 潜水将军 字211 2016-03-17 15:44:15
O 谢谢。有何建议呢? 1 az09 字199 2016-03-17 16:03:40
O 死亡起源(二)—— “永生”的细菌 124 az09 字8529 2016-03-17 16:29:25
O 比如 J. of Biology and Nature 2 青颍路 字369 2016-03-17 16:43:05
O 文献3非常好,可以和老年痴呆症和帕金森症“关联”, 3 青颍路 字114 2016-03-17 17:10:44
O 谢谢,收藏了 az09 字21 2016-03-17 17:28:17
O 这个“北极灯蛾“非常有意思 12 铁手 字707 2016-03-17 19:12:22
O 的确很有趣的一个小生命。 2 az09 字167 2016-03-17 19:58:38
O 死亡起源(三)—— 酵母菌的“永生”,与程序化死亡 108 az09 字6700 2016-03-17 20:14:05
O 生物发展我理解就是能量管理 8 林风清逸 字3239 2016-03-17 21:24:32
O 空而论道的文章,发表的可能性很低 博客南 字51 2016-03-17 21:56:29
O 文献综述,提出和讨论新论点和设想,还是可以的。 青颍路 字161 2016-03-17 22:38:17
2016-03-17 13:01:07
主题:4185074
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
【原创】死亡起源 The Origin of Death 469

关键字:永生,衰老,死亡,生物整体的程序化死亡,寿命,癌症,演化,自然选择,表观遗传,生殖,压力

Keyword: Biological immortality, senescence, death, programmed organism death, lifespan, cancer, evolution, natural selection, epigenetics, reproduction, stress

前言:

首先,这篇文章,包括文章的概述和摘要中的主要观点或假说皆是原创,如需转载,请注明出处。

在这篇文章里,我们将循着生命演化的轨迹,一步一步的揭开生命的死亡与衰老之谜。

其次,这是一篇用科普手法表述的文章,文章很好理解,内容也很有趣。您现在需要做的,只是冲一杯咖啡,然后闲下心来,慢慢的看完这篇文章。当您看完这篇文章之后,或许您就会发现,您眼里的衰老与死亡,乃至整个世界,从此开始变得不一样了……

最后,这篇文章的结论或者假说,初看起来,非常的离经畔道。不过好在科学的发展史上,虽离经畔道却终被证明是符合观察结果的例子向来层出不穷——这也是科学之所以能够发展的动力源泉。总之,我是严肃的提出来这么一个观察结果,而且用严肃的证据来证明它。用来证明这篇文章的大量证据,也大多来自于 Nature 《自然》, Cell《细胞》, PNAS 《美国国家科学院院刊》, eLife 这样的顶级期刊

文章有点长,我本只想写一篇短文的,后来发现,不写这么长,根本无法说清楚问题,结果花了大概两个月,越写越长,好在西西河长文一向不少,我的这篇论起来,其实算是短文了。若是冗长的文字让大家觉得实在无趣,这里先道个歉。

Frank Zou 2016年3月9日,于温哥华

=============================================

概述和摘要

1. 本文的标题是“死亡起源”,但是本文真正想描述的,却是“永生”。因为,当我们知道衰老和死亡的起源之后,我们自然就会知道,如何做到永生[1]——至少,是理想状态下某种程度上的永生。

2. 首先,对于生命来说,理想状态下的“永生”,是生命的内在固有属性。也正是因为这个原因,生命才因此具有非常稳定的结构,才能延续亿万年而绵延不绝。我们可以在所有的物种的身上都观察到这种“永生”的现象。而自然界中,人们司空见惯,乃至于被认为是天经地义而无法避免的衰老和死亡现象,反而是一个需要提出疑问并值得思考的对象。因为衰老和死亡所代表的,是一种不稳定的、倾向于崩溃的结构,而不稳定的结构是不可能延续亿万年,经历沧海桑田与种种磨难繁衍到现在的。本文会告诉大家:生物的衰老和死亡机制,不论从细胞的个体衰亡到有机整体的衰老和死亡,其实都是在演化的过程中创造的,并且是一种程序化行为。

3. 正因为理想状态下的永生是生命的内在固有属性,所以生命的长短,对于绝大多数的多细胞复杂生物来说,其实都是可控的,它是一个可变的变量。某个物种寿命的长短,不是内在恒定的,而是竞争的结果。当竞争和环境改变了,自然选择这只“看不见的手”,会使得生物去选择最有利竞争的方向,去改变这个变量。这就是说,复杂多细胞生物的生命的长短,不但可控,而且,它们可以通过调整自己生命的长短以适应环境的变化和选择,凡此种种,只不过是竞争的一种手段而已。(单细胞生物也有自己的永生和程序化死亡机制,而多细胞生物则把这种可控性向更广阔的方向发展)

4. 高等生物的衰老和死亡,本质上来说, 是一种自杀行为,是通过某种程序化机制逐步实施的,对于整个机体实施的自杀行为(programmed organism death),就如同细胞的凋亡(programmed cell death)一样。 这种自杀行为,只是为了获得更好的竞争条件。 这套完整的自杀机制,就写在我们的DNA里面,或就许在我们的有生之年,便可以被解开。

5. 生物的生命的任意一个阶段(stage),其生长和衰老速度(也就是那个阶段的寿命)也都是可调的。为了适应竞争和环境的需要,生物可以选择调节自己生命某一个阶段的生长、衰老和死亡速度,以及这个阶段的生命周期的长短。比如,对于某种昆虫,如果有必要的话,它可以极大的延长自己的幼虫时段的寿命;或者相反,在成虫或者成年产卵后,它很可能会选择突然触发死亡机制,也就是选择自杀。

6. 因为衰老和死亡机制是演化过程中引入的一个控制手段,所以如果我们试图去简单寻找所谓的“长寿基因”,我们很可能不会有太多的收获,因为永生本就是生命的固有属性。反之,我们需要寻找的,是那些让我们衰老和死亡的一系列基因组。诸多与自然衰老和死亡相关各种因素中,许多所谓的因素或者标志,其实都大多只是结果,而不是原因。生物在自然状态下,与它的衰老和死亡相关的最主要的因素是如下三点: 1. 生殖;2.压力(stress);3.遗传(包括表观遗传)。

7. 高等动物的衰老机制和死亡机制很可能不是同时产生的。真正意义上的衰老机制,或许是在哺乳动物这样的温血动物出现以后,为了适应它们的生活习性才产生的。

8. 自有生命以来,有两个问题一直是每个物种都需要面对和解决的,那就是1. 如何维持足够的,可以保证种群延续的种群数量;2. 如何获得足够的,演化过的(或者说升级改良过的),可以适应环境变化的个体。让这两者在自然选择这只看“不见的手”的作用下,达到一个微妙的平衡。这两点是关系到生物之所以衰老与死亡的一个最根本的因素。我们观察到的各种动物和各种植物的无性生殖与有性生殖之间的微妙平衡,细菌的衰老与凋亡,各种多细胞生物的父代与子代之间的数量的平衡,个体的衰老和死亡,都与此有关。

============================================

自古以来,曾经有无数的人都问过同样一个问题:“我们为什么活着?” Google最近用超级计算机设计了一个可以自主学习的人工神经网络机器人(AI),与它类似的AlphaGo人工智能刚刚在围棋上击败了人类的世界冠军李世石。Google AI 会从Google 浩如烟海的庞大数据库和媒体里面,采用模拟人脑学习并思考的方式去寻找问题的答案。2015年6月,当它被问及我们为什么活着时,Google人工智能的回答是:“为了永生。”( the purpose of living is 'to live forever')。[58]

我不清楚这个具有超强的穷经据典能力的机器为什么会得出这样的答案,不过我会对它说:“恭喜你,答对了!”

点看全图

图1. Google人工神经网络智能(AI)对生命意义的解释:生命活着的目的,是为了永生。( the purpose of living is 'to live forever')

关于生命的衰老与死亡,一直都是一个很有趣的话题。我们所生活的这个世界非常的绚丽多彩,但是对于观察者来说,它却也往往因此显得过于繁杂,特别是当我们试图去观察和了解它的时候,更是如此。当我们开始研究我们所处的大千世界的时候,经常会被各种各样的噪声和干扰讯号所困扰。 所以,为了揭开事物的本质,我们通常都需要设法把那些干扰和噪声都过滤掉。因为只有这样,我们才有可能穿过重重迷雾,看清楚事情的本来面目。关于生命的衰老、死亡及其演化,自然界中有许多非常极端的例子,通过观察这些极端的例子,我们却往往可以拨开真相,看清事情的本质——这是因为,许多极端的例子,往往都是去了掉噪声信号,展现出事物本来面目的

本文准备讨论的问题很大,甚至为此部分改写了生物的演化机制,所以涉及的范围也很广。不过我们在进行广泛的讨论生物的衰老和死亡机制之前,我们可以先放松一下,看看下面一些有趣的例子:

加拿大北极的灯蛾毛虫,便是一个非常有趣的小生命。我们知道,一般的昆虫幼虫,生命周期不过几个月而已,而北极灯蛾的幼虫,却可以存活达14年之久。于此相类似的, 还有北美的17年蝉的幼虫,它们的寿命竟可以长达17年。研究者在观察这两种物种时发现,他们的长寿都和它们低温的生存环境,或者它们演化历史上的低温生存环境有关。北极灯蛾的幼虫,甚至可以在北极零下70摄氏度的极端环境下存活。冬天的它,躲在一小块岩石下面,全身被冰雪覆盖,血液冻结,心脏停止跳动。而来年春天,冰雪融化之时,它却可以迅速复苏,重新开始活动。而17年蝉的生命周期之所以如此之长,科学家们相信也是和地球历史上的冰河期有关。这两种昆虫之所以有这么长的幼虫期,主要是因为在极端低温的生存环境下,他们都不能在一个夏天内积攒够足够的能量从而转化为成虫,于是他们选择了延长生命,以此来获得足够的能量

点看全图

图2. 寿命长达14年的北极灯蛾毛虫 (Arctic woolly bear moth)

点看全图

图3. 寿命高达17年的17年蝉 (Magicicada septendecim)

那么,当我们看到这里,就有一个有趣的问题要提出来了:

我们都知道,大多数昆虫的寿命通常只有两三个月甚至只有几十天。那么, 为什么上面例子中的两种昆虫的寿命如此之长? 难道他们有什么特别的特异功能,有什么特别的“抗衰老基因”吗? 毕竟,通常我们理解的是:生命的衰老和死亡,是不可抗拒的,就如同机器会损耗,会报废一样。所以看起来,似乎需要很特别的机制和提供很特别的力量,才能延长它的寿命以达到象它们这样的,是许多昆虫的10倍乃至100倍以上的级别。打个比方,如果说普通飞蛾的寿命是在它们的相当于人类70岁的“虫龄”寿终正寝的话,北极灯蛾则是“千年老妖”了。而且看起来,这些“千年老妖”们还一个个都精力充沛,似乎还有再活“一千年”的潜力。相信有人会说:它们的寿命之所以那么长,是因为激素的作用,比如保幼激素等等所致。 但是,激素并不能解释它们的长寿,因为在一般的理解下,一个油尽灯枯奄奄一息的老人(或者虫子),即便给它再多的激素似乎也很难维系他的生命。同时,我又知道,从基因以及细胞构成的角度来看,其实不同种类昆虫的基因和细胞的差别,似乎并没有那么大,为何这两种昆虫可以得天独厚,获得大自然的如此厚爱呢?

我这里先提前给出答案,答案其实很简单:这两种昆虫寿命如此之长,并非它有所谓的“长寿基因”,它们之所以能够长寿,只是因为它们通过某种手段,暂时关闭了“衰老和死亡开关”。也就是说,其他的寿命较短的昆虫,如果在环境和竞争下有这个必要,给它们足够的时间演化,它们也是可以做到一样的长寿的。这是因为,“永生”才是生命的基本属性。也就是说,即便它不能真的永生,至少,它们的寿命储备也是非常惊人的,如果有必要,它们的寿命应该还能远远超出17年。

为了解释这个问题,也为了揭开生物衰老和死亡起源的重重迷雾,我们需要一步一步循着生命演化的轨迹来探索。其实关于衰老与死亡机制的任何分析与假说的对错与否,有一个简单的判别标准,那就是:它们都必须能够通过演化论的检验。关于它们的各种理论与分析,也都必须给出一个可以历经千万年的时间与竞争的考验而不会自己崩塌的稳定结构。如果不能自证这一点,那么这个理论或者假说就一定是不靠谱的。

待续........,请点击:死亡起源(二)

备注与参考文献

[1] 本文的永生,指的是理想状态下的永生。

[58] Oriol Vinyals(Google), Quoc V. Le (Google), A Neural Conversational Model, arXiv:1506.05869v2 [cs.CL] 23 Jun 2015,http://arxiv.org/pdf/1506.05869v2.pdf


  • 本帖 42 回复
关键词(Tags): #永生#衰老#生物整体的程序化死亡#寿命#演化资深推荐:铁手,diamond, 通宝推:r52097,archiker,Cyrus,大话西游,pendagun,朴石,lilly,老虎与小猫,Databa,烤糊的卷子,keynes,胡丹青,flyingfox,知其何休,唯才是用,来路,东湖珞珈,xhUserI,小书童,水葫芦,诸法空相,SkyWalkerJ,代码ABC,猪啊猪,feebe,Guozi,tanhuan,mooncarxy,耕战,易水,钓者任公子,独草,领班军机,唵啊吽,浣花岛主,jdrlgd,躲雨的猫,被明月兮佩宝璐,脑袋,匪兵甲,jienong,shooden,方恨少,九拍,HarryGore,原味酸奶,逐水而行,aukw,光头佬,啊凡,心远地自偏,小河妖,加东,高中三年,里海虎,奔波儿,回旋镖,决不倒戈,diamond,wild007,盲人摸象,联储主席,红军迷,李寒秋,伊粟,左右采荇菜,老老狐狸,履虎尾,SenatorZhao,河区分,empire2007,天白,一介书生,捣江湖,范进中举,无己大康,epimetheus,老顽童,明心灵竹,文化体制,骨头龙,秦波仁者,秋哥,陈王奋起挥黄钺,匆匆过,富柜,脊梁硬,扯学会,puma2011,唐家山,舒拔,天涯无,石狼,吴用,铁手,dfindy,青颍路,joomla,北纬42度,乔治·奥威尔,高野谪客,
最后于2016-04-17 11:55:25改,共72次;
2016-03-17 13:01:07
2016-03-17 13:27:14
4185078 复 4185074
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
在西西河贴此贴的目的。 32

这篇文章实际上在很多年前便开始构思了,许多年后,科学的发展,终于给了我足够的证据来证明它。

相信看过概述与摘要以后,大家应该知道这篇文章的观点有多么的离经畔道了吧。呵呵。不过,如前言所述,我将会用严肃的证据,来证明它的。

写好后,一直找不到合适的平台来发表它,于是决定还是放到河里来吧。放到河里的目的,一是共享观点,二是为了吸引大家的砖头,因为我很需要砖头。

这许多年来,也包括这两个月,当我思考这个问题的时候,一直都是自问自答的,自己做各种思想实验。但是,这显然是不够的。所以,大家的不同意见,大家的砖头,对于这篇文章,其实很重要。

谢谢大家!

az09 (Frank Zou)


  • 本帖 3 回复
通宝推:秦波仁者,石狼,
最后于2016-03-17 14:13:20改,共2次;
2016-03-17 13:27:14
2016-03-17 14:58:39
4185086 复 4185078
青颍路
青颍路`42874`/bbsIMG/face/0005.gif`70`17309`3308`93634`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2009-09-23 17:49:58`0
鼓励建议投送专业期刊,以综述-展望的角度和格式

很多专业期刊欢迎这种综述-展望的文章。可以考虑不太热门的期刊以增加发表的可能。


  • 本帖 1 回复
最后于2016-03-17 15:13:46改,共1次;
2016-03-17 14:58:39
2016-03-17 15:44:15
4185089 复 4185078
潜水将军
潜水将军`8960`/bbsIMG/face/0031.gif`70`1347`1543`32024`从二品:光禄大夫|镇军大将军`2005-11-20 20:56:51`0
第一篇文还看不出“离经叛道”哦 1

对此问题也曾想过,还“自创”了一个“生命钟”的概念,然后基于热力学第二定律的推论展开,但只有粗陋的想法没有细化,更没有证明。

等看楼主的雄文。


2016-03-17 15:44:15
2016-03-17 16:03:40
4185091 复 4185086
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
谢谢。有何建议呢? 1

谢谢。有何建议呢?呵呵。

另外,这篇文章如果投稿可能太长了,估计没有几家期刊肯收,呵呵。不过先不管什么投稿了,呵呵,我先在河里更新先。


  • 本帖 2 回复
最后于2016-03-17 16:14:37改,共2次;
2016-03-17 16:03:40
2016-03-17 16:29:25
4185095 复 4185074
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
死亡起源(二)—— “永生”的细菌 124

续上, 死亡起源(一)

为了解释这个问题,也为了揭开生物衰老和死亡起源的重重迷雾,我们需要一步一步循着生命演化的轨迹来探索。其实关于衰老与死亡机制的任何分析与假说的对错与否,有一个简单的判别标准,那就是:它们都必须能够通过演化论的检验。关于它们的各种理论与分析,也都必须给出一个可以历经千万年的时间与竞争的考验而不会自己崩塌的稳定结构。如果不能自证这一点,那么这个理论或者假说就一定是不靠谱的。

下图是生命的演化树,从单细胞生物到哺乳动物,我们大体上可以循着细菌(原核生物)、单细胞动物、腔肠动物、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类这条路径来对衰老与死亡机制进行探究。

点看全图

图4. 生命的演化树

1. “永生”的细菌。

1.1 “永生”的大肠杆菌。

我们首先观察最简单的单细胞生物。为了去掉不必要的干扰信号,我们先以比较简单而且常见的大肠杆菌为例。我们不妨用显微镜观察现实世界中的某一个具体的大肠杆菌,我们只要稍微思考一下,就可以看出,主要采用无性分裂生殖的大肠杆菌是具有“永生”能力的。这是因为它们主要采用的是对等分裂的生殖方式,那么分裂后形成的两个大肠杆菌当中,我们总是可以至少把其中的一个,看作是它自己“本身”或者“真身”。根据细胞学原理,细胞总是要从已有的细胞分裂而来,于是,我们总是可以将眼前的这个大肠杆菌追本溯源到亿万年前的某一个大肠杆菌身上,他们是同一个大肠杆菌。也就是说,根据细胞学原理,它们可以“永生”。在细菌身上发生的这种“永生”现象,人们在很久之前就已经观察到了

对于细菌或者单个细胞的永生,在这里需要稍微解释一下。对于细胞来说,因为它们是在不断分裂的,所以,所谓细胞的永生,指的是它们具有持续不断分裂的能力。比如,人体内的体细胞就不是永生的,因为它有分裂次数限制,人类的体细胞一般最多只能分裂50~60次。而与此相反,人类的生殖细胞和癌细胞却可以不受到这种限制,它们可以无限制地分裂,它们可以是“永生”的

现在我们可以知道:“永生”,这个大家普遍觉得不可思议的事情,其实正实实在在的发生在显微镜下,我们正在观察的这个大肠杆菌身上。那么问题来了:大肠杆菌又是如何做到这一点的呢?有些生物学常识的人会知道,大肠杆菌在分裂过程中,由于DNA碱基对数量的巨大(大概有460万个),它很难避免在复制过程中不出任何错误。事实上,细菌在分裂复制过程中,也常常出现各种错误。这种错误若是代代积累下去,便会越积越多。大肠杆菌的世代交替大概只有20分钟,也就是说,只要一昼夜时间,它便可以繁殖72代。如果任由错误发展,只需要几昼夜时间,它所积累的错误就足够导致它的系统崩溃而无法收拾,更遑论绵延亿万年了。所以,为了解决这个问题,大肠杆菌采用了一种很聪明的做法[2][3]。详细过程我不赘述,可以通过下面的三幅简图大概得知。大体上就是大肠杆菌在分裂的时候,会产生一个“真身”和一个“替身”。每次分裂,真身都会把分裂过程中产生的垃圾,各种不好的DNA错误,尽量转移到“替身”上面,于是,每一次分裂后,这个“真身”就能够获得崭新的DNA,成为一个“新”的细菌。 而“替身”呢,它也未必死亡,它只是也把垃圾转给它的“替身”,如此这般,击鼓传花。 不过,这种转移不是无限的,当经过若干代以后,它的第n代“替身”的生长速度会变慢,也就是开始衰老。至于死亡,由于现代的技术所限,也因为它可能要分裂许多许多代以后才会死亡,所以,那些倒霉的做了人家“替身”的大肠杆菌的自然死亡暂时还没有被观察到。(不过酵母菌已经被观察到了,稍后就会提到)

点看全图

图5. 一个正在分裂的大肠杆菌,杆状的它在杆的两个尽头是有两端(pole)的。注意它的中间凹陷处,就是细胞分裂之处。在这个凹陷处形成的新细菌的那个端(pole),就是所谓的“新端”(new pole)

点看全图

图6. 大肠杆菌的无性生殖。分裂中它不断产生新端和旧端(pole),继承旧端的细胞,随着“年龄”(代)的增长,它的生长速度越来越慢(也就是衰老)。反之,如果每次都继承新端,7代以后细菌生长速度加快(也就是变年轻了)。

点看全图

图7. 大肠杆菌在分裂过程中,通过一系列的手段,通过多次分裂,将出错的基因等垃圾,尽量转移到继承了最旧的旧端的细胞里面

相信大肠杆菌应该还有其他的一些手段来自我修复受损的DNA和细胞组织,比如我们知道细胞通常可以通过光修复、切除修复和重组修复等等方法来修复受损的DNA,这本就是细胞的一个非常重要的功能。总之,不管它采用了何种手段,根据细胞学的原理,新的细胞只能从已经有的细胞分裂而来。我们总是可以将这个单细胞的大肠杆菌追本溯源到亿万年前的某一个细胞上。也就是说,不管怎样,事实上显微镜下我们正在观察的这个大肠杆菌,的确是在过去的亿万年间不停分裂而获得“永生”的。

自有生命以来,有两个问题一直是每个物种都需要面对和解决的,那就是1. 如何维持足够的,可以保证种群延续的种群数量;2. 如何获得足够的,演化过的,可以适应环境变化的个体。并让这两者在自然选择的作用下,达到一个微妙的平衡。这个话题我在文章的后面还会反复提到,因为这两点是关系生物之所以衰老与死亡的一个非常重要的因素。

为了兼顾上述这两个问题,大肠杆菌也进行某种意义上的有性生殖。大肠杆菌通常是采用无性的分裂生殖,因为这样可以迅速的扩大种群数量,也就是保证上面的1的要求。我们经常可以观察得到,细菌类乃至各种低等生物,在理想条件下,也就就是竞争和压力低的情况下,一般会更倾向于采用无性生殖的方式,迅速扩大种群数量。但是,大肠杆菌也进行有限的所谓的“有性生殖”——结合(Conjugation)。也就是两个大肠杆菌之间交换一小部分DNA片段。有性生殖的好处是,如果某个大肠杆菌出现了在物种竞争中会处于优势地位的突变,它可以通过有性生殖以级数的传播速度把它传播出去,在自然选择这个看不见的手的作用下,这个突变就会被保留下来,并广泛传播,这是非常有利于种群生存的。这样就它们可以达到上面所述的2的要求。不过有性生殖是需要消耗能量的,消耗过多的能量显然不利于竞争。所以,细菌需要在自然选择的这只看不见的手下,达到一个微妙的平衡。

另外,值得一提的是,即便是如大肠杆菌这样原始的细菌,它们的细胞之间,也是具有一定的通讯能力的。它们可以通过分泌一些小分子化合物作为信号分子,并且发展出了包括受体在内的各种信号传递机制去捕获并传递信号。本文后面会提到,这种细胞间信号传递机制的出现,对于多细胞生物的衰老与死亡的产生,是至关重要的

待续.......请点击: 死亡起源(三)

备注与参考文献

[2]. Stewart EJ, Madden R, Paul G, Taddei F. Aging and death in an organism that reproduces by morphologically symmetric division. PLoS Biol. 2005 Feb;3(2):e45.

[3] Lindner AB, Madden R, Demarez A, Stewart EJ, Taddei F. Asymmetric segregation of protein aggregates is associated with cellular aging and rejuvenation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Feb 26;105(8):3076-81


  • 本帖 2 回复
通宝推:老虎与小猫,strain2,年青是福,铁手,zen,脑袋,唵啊吽,浣花岛主,gp4444,老老狐狸,河区分,大山猫,石狼,hullo,北纬42度,吴用,dfindy,野芹,青颍路,
最后于2016-04-27 01:04:17改,共13次;
2016-03-17 16:29:25
2016-03-17 16:43:05
4185096 复 4185091
青颍路
青颍路`42874`/bbsIMG/face/0005.gif`70`17309`3308`93634`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2009-09-23 17:49:58`0
比如 J. of Biology and Nature 2

瞄了一眼信箱里的邮件:

J. of Biology and Nature ( 5000-9000 words, (including 50-150 references plus 3-5 figures and/or tables )

http://www.ikpresse.com/about-journal/36

Open Biological Sciences Journal

http://www.bentham-open.com/BIOLSCI/aims-scope/

国内办的一个:

World Journal of Biological Chemistry

http://www.wjgnet.com/1949-8454/archive.htm


  • 本帖 2 回复
2016-03-17 16:43:05
2016-03-17 17:10:44
4185098 复 4185095
青颍路
青颍路`42874`/bbsIMG/face/0005.gif`70`17309`3308`93634`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2009-09-23 17:49:58`0
文献3非常好,可以和老年痴呆症和帕金森症“关联”, 3

老年痴呆症和帕金森症都是蛋白质凝聚导致脑神经细胞死亡,是人类老化的典型病症。


最后于2016-03-17 17:35:51改,共1次;
2016-03-17 17:10:44
4185099 复 4185096
az09
谢谢,收藏了

谢谢,收藏了。


  • 本帖 1 回复
最后于2016-03-17 18:05:04改,共1次;
2016-03-17 17:28:17
2016-03-17 19:12:22
4185108 复 4185074
铁手
铁手`352`/bbsIMG/upload/face/352.gif`70`45489`39489`493309`正四品上:正议大夫|忠武将军`2003-05-03 11:59:57`0
这个“北极灯蛾“非常有意思 12

每年到了冬天,冰雪来临时,就被冷冻起来,但是不死,到了春天,天气变暖,被解冻了,就开始不断的吃。

说起来,在北极附近,它一年当中真正意义上“活着“的时候实际时很短的。最神奇的,是它不是被冻死,而只是冷冻状态下暂时停止或者极度缓慢的生命状态。

对于永生,我最希望的是能够在某一天,通过某种手段,让思维能够延续。具体的物理存在我觉得不是很重要,也很可能维护起来有太多麻烦。最好这个被保存的思维能够有自我意识,知道我是谁,能够思考,能够感受外界。计算机的发展不知道会不会到那一天。


  • 本帖 4 回复
2016-03-17 19:12:22
2016-03-17 19:58:38
4185110 复 4185108
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
的确很有趣的一个小生命。 2

不过,北极灯蛾的实际寿命也是很长的。呵呵。北极,初春融雪后,到初秋再次初雪,整整一个夏天。呵呵,然后是整整14年。


2016-03-17 19:58:38
2016-03-17 20:14:05
4185112 复 4185074
az09
az09`21737`/bbsIMG/face/0000.gif`70`2777`8328`70431`正四品下:通议大夫|壮武将军`2008-01-19 15:49:34`0
死亡起源(三)—— 酵母菌的“永生”,与程序化死亡 108

续上: 死亡起源(二)

1.2 酵母菌的“永生”,与个体的衰老和程序化死亡(凋亡)。

现在我再观察另外一种常见的细菌——酵母菌。酵母菌和大肠杆菌一样,也会玩“替身”这样的把戏。酵母菌的无性生殖通常采用的是出芽生殖。它复制出来的“真身”会以出芽的方式,从母体,也就是“替身”上脱离,同时也把各种垃圾留给了“替身”,它们用这样的方式,让自己“永生”。不过和大肠杆菌不同的是,酵母菌的“替身”的衰老和死亡过程已经被观察到了,并且发表在1993年的Genetica杂志上[4]。也由此引发了对细胞凋亡机制的更深刻的研究。

根据观察,酵母菌的“替身”的收集垃圾的能力是有限的,它大概在出芽40次后就会自杀,自己把自己杀死,而且是一种程序化的死亡,也就是细胞的“凋亡”(programmed cell death)。这样的细胞的自杀行为,可以在高等生物的体细胞内被普遍观察到。由此可见,我们人体细胞的凋亡,追本溯源,居然可以追溯到以酵母菌为代表的细菌身上。

所以,和大肠杆菌一样,酵母菌以“替身”自杀作为代价,换得了“真身”的永生。其实,即便是出芽后作为垃圾桶的酵母菌也未必不是“永生”的,至少看来起来,它再多活一段时间也应该没有什么难度。2008年1月,南加州大学的一个研究小组发表了一篇论文 [5] ,他们将面包酵母的RAS2和SCH9的两个基因敲掉后,发现酵母菌的寿命足足延长了10倍!只是这样的“永生”对酵母菌的种群的生存却是有很大副作用的,它寿命延长后所积累的错误未必会在短期内对酵母个体本身造成什么后果,但是这些基因的错误却可能在酵母菌的有性生殖中被传播出去,污染整个种群。所以,相信主要是为了避免这个副作用,它们被自杀机制给杀死了。本文在后面会告诉大家,这样的程序化自杀机制,不单单表现在对单细胞,比如:蓝藻、酵母菌、人体细胞的凋亡等等的控制上,也会表现在对生物整体死亡的控制上。

另外,通过比较大肠杆菌的寿命和酵母菌的寿命我们就可以看出,所谓的各种影响寿命因素的假说,比如端粒的限制导致的细胞不能无限制分裂……等等假说,很多都是不靠谱的,因为那只是结果,而不是原因。我们从它们的“真身”可以无限制分裂而永生可以看出,“永生”才是细胞的固有属性,他们本具有无限次分裂的能力。

还有,为什么作为“替身”的酵母菌分裂40次就会凋亡而作为“替身”的大肠杆菌似乎需要分裂更多的次数才可能死亡?我们甚至找不到有关大肠杆菌凋亡的研究报告。为什么作为“替身”的大肠杆菌看起来要远比酵母菌长寿许多(即分裂次数更多)?

其实这里面的道理非常的简单:这和大肠杆菌以及酵母的有性生殖相关。作为原核生物的大肠杆菌的有性生殖只是有限度的交换一小段DNA片段。而作为真核生物的酵母菌的有性生殖则是两个单倍体结合,生成多倍体。酵母菌在有性生殖时,它们的DNA是完全混合的,甚至还会在有性生殖过程中发生基因重组,这比只是部分交换DNA的大肠杆菌的交换程度要高许多。试想一下,若是一个“年老”的酵母,一个浑身错误DNA垃圾代码的年老的酵母生成的子囊孢子产生的酵母,与一个“年轻”的酵母进行结合,进行有性生殖,会发生什么?年老的酵母会在有性生殖后把成堆的错误的DNA垃圾代码通过无性生殖和有性生殖扩散出去!因此,在年老的酵母还没有变得更老,把事情搞得无法修复之前,让年老的酵母自己自杀(凋亡),就成为了一种必须的风险控制手段了,如果酵母菌没有演化出这个手段,那么,酵母菌的整个种群就是一个不稳定的结构,而不稳定的结构是无法繁衍亿万年的。另外,细胞的确具有相当强的DNA自我修复能力,但是,修复DNA是需要消耗能量的。当消耗能量开始超过所获得的利益的动态平衡点的时候,这样的能量消耗就成为了一种演化过程中的负资产了,也因此成为了一种不稳定结构,也是必然要抛弃掉的。所以,酵母菌在DNA错误积累超过一定限度后的“自我凋亡”将是演化过程中必须具备的一个能力。所以对于观察到的诸如端粒缩短导致细胞无法继续分裂等等现象,那都是结果,而非原因。原因就是它们必须得死,必须要自杀。

而对于大肠杆菌,因为它们只交换一小段DNA片段,即便有错误,它引入的错误也相对于酵母菌要少了许多,也容易修复许多,它的容忍度也因此会比酵母杆菌大许多。所以,继承旧端的所谓的“老”的作为“替身”的大肠杆菌分裂次数,也比“老”的酵母菌要多许多,以至于大肠杆菌的凋亡之慢,到了观察不到的地步。

另外,从技术的角度上讲,演化出一套自我凋亡的自杀机制,对于细菌来说,也并不是什么难事。就如同破坏一台机器总是比制造一台机器更容易一样。生命既然可以无中生有,演化出这么精巧的一套生命机制,那么,再演化出一个小小的,用来破坏它的自杀机制,相信只是小菜一碟。

点看全图

图8. 以”结合“的方式达,交换DNA片段的大肠杆菌。图中我们可以看见大肠杆菌的一小段DNA被交换了。

点看全图

图9. 在“永生”的同时,酵母菌也在无性生殖中以螺旋滑梯模式衰老和死亡(凋亡)

点看全图

图10. 酵母菌的生活史。酵母菌也通过子囊孢子生成单倍体的方式进行有性生殖

待续.......... 请点击: 死亡起源(四)

备注与参考文献

[4] Jazwinski SM . The genetics of aging in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Genetica. 1993;91(1-3):35-51.

[5] Wei M1, Fabrizio P, Hu J, Ge H, Cheng C, Li L, Longo VD. Life span extension by calorie restriction depends on Rim15 and transcription factors downstream of Ras/PKA, Tor, and Sch9. PLoS Genet. 2008 Jan;4(1):e13. doi: 10.1371/journal.pgen.0040013. Epub 2007 Dec 13.


通宝推:lilly,代码ABC,铁手,zen,唵啊吽,浣花岛主,老老狐狸,河区分,北纬42度,joomla,秦波仁者,石狼,青颍路,李根,陈王奋起挥黄钺,pattern,
最后于2016-04-15 22:22:33改,共13次;
2016-03-17 20:14:05
2016-03-17 21:24:32
4185127 复 4185108
林风清逸
林风清逸`55396`/picture/0,1501/55396_04041604.jpg`70`14097`29466`481982`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2010-04-17 08:59:25`0
生物发展我理解就是能量管理 8

我个人看来,生命诞生之初最大的特色就是形成了稳定的、高效率的能量传输途径。

就生命内部而言,在智慧出现之前,是基于化学反应的能量利用率越来越高,稳定性越来越高。在这个阶段,能量管理水平还是比较低的、随机的状态,依赖于物质的偶然遭遇来产生化学反应,或者说能量交换。

在智慧出现之后,能量管理水平出现一个升级。生命体开始主动的展开能量交换,创造有利于能量交换的条件,维持交换形式、传输途径的的稳定。

这一个发展方向是比较成功的,于是逐渐发展壮大,生命体的种类在大爆发。

智慧生命高度发展,成果丰硕。到目前为止,最终形成了现在的人类——这种智慧程度明显超越其他物种的生命。人类的管理能力是非常高的。科学家指出,除了东亚地区以外,大型动物的灭绝时间表与人类进入该地区的时间表高度吻合。这说明人类在获取能量方面,已经发展出了极高的能力。就管理能力上来说,这也说明管理得不完善。人类在获取能量方面已经达到了一个高度,但是收放还不自如。

收放自如的问题,人类也在寻求解决办法。我们是东亚地区的人,我们的历史早就无数次强调过“禹禁”。禹禁的一个主要内容,就是根据生物发展规律,主动安排生物成长空间。用现在流行的话说,禹禁就是科学合理地管理生态圈。但是禹禁并不是单纯的环保主义。

禹禁不是环境保护,而是环境管理。

人类的管理能力越来越高,对于智慧的要求也越来越高。人类智慧已经发现了自身的很多不足。比如一个基本的问题:不能长时间维持稳定的高水平。

人类本身其实是一个耐力很好的物种。这个耐力很好,是由于智慧的发展,具有携带干粮的能力以后出现的。凭借这一能力,人类可以在不从事生产的情况下连续作战。对于其他物种来说,随身携带食物,并且不从事生产就获得大量食物,简直是不可能的事情。但是人类的这一耐力仍然是不足的。军事斗争这一比拼耐力的竞赛中,但是相当多的战役高潮通常只是一两周、半个月左右,因为指挥官和士兵都已经筋疲力尽。古代的很多战争往往只是在一个白天激烈搏斗,然后大家就都回去休息,明天再来。现代的要求越来越高,精力就不敷使用了。

于是人类现在直接开始尝试创造新的智慧载体。计算机就是这种新智慧载体的表现形式。比较原始的计算机,比如算盘,只要不清盘,可以记录一个运算数据直到彻底湮灭。现在的电子计算机,依靠电力作为运行能源,在不拔掉电源的情况下,维持能源输入,可以不眠不休地连续工作到发热爆掉。在空调发明以后,温度调节能力提升,计算机的散热问题也极大缓解,持续工作能力就更加突出。

随着智慧要求的提高,人类社会早晚会发展到全面使用新型智慧载体的地步,也许将来我们会直接更换遗传信息。


  • 本帖 1 回复
2016-03-17 21:24:32
4185128 复 4185091
博客南
空而论道的文章,发表的可能性很低

文章里只是一种观点,不算科学研究吧


  • 本帖 1 回复
2016-03-17 21:56:29
2016-03-17 22:38:17
4185146 复 4185128
青颍路
青颍路`42874`/bbsIMG/face/0005.gif`70`17309`3308`93634`从七品上:朝散郎|翊麾校尉`2009-09-23 17:49:58`0
文献综述,提出和讨论新论点和设想,还是可以的。

当然,空洞的论述不行;太不着边际的空想也没发表价值,过不了盲审。

不过,我看这几篇有点(新)意思,可能有希望。


最后于2016-03-17 23:12:03改,共1次;
2016-03-17 22:38:17
帖内引用

/ 21 首页 上页 下页 末页