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为什么生命体在繁殖后会走向衰老? 第1页

  

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先问是不是。地球上有许多不会衰老的生物,无论是否繁殖。人的繁殖与衰老也缺乏直接关系。

人类女性怀孕期间,胎儿的一部分细胞会进入母体血液循环并在血管、脏器、脑等部位停留下来,可以分裂、分化并修理这些部位的较小损伤。尽管这种修复过程的效果很不稳定、在最不利的场合会引起自身免疫性疾病,长远来看,大多数情况下,这可以给母体晚年的认知能力带来好处

明确表现为“在繁殖后走向衰老”的动物,例如一些寿命在2到3年的章鱼,调节生殖系统发育和繁殖后身体的程序性破坏的激素来自视腺。人们已经实验证明,将产卵后的雌章鱼的视腺切除,会停止其守卫卵的行为,该章鱼会恢复正常活动和进食,可以继续生存数年时间。

自然界本就存在可以多次繁殖的章鱼物种、长寿命的章鱼物种,上述现象并非“祖宗之法不可变”,很可能只是偶然演化成这样的,繁殖之后个体的死活并不妨碍种群的延续,相关性状得以一代代传承。


玻璃海绵等多孔动物和绿水螅等一部分刺胞动物没有表现出衰老给生存力带来的损失,可能没有自然寿命限制。这些动物通常每年都可以进行繁殖,刺胞动物在热带水域还可能一年繁殖多次。

灯塔水母·海月水母等多种刺胞动物可以逆转生命周期、高效地修复身体,可能没有自然寿命限制,海月水母的再生能力可以导致数量增长,可以当做无性繁殖的一种。

在自然界和实验室里,上述生物的死亡主要来自意外:被捕食者吃掉、被病原体感染破坏、因水质恶化而中毒、台风登陆造成实验室断电水箱出问题之类。

长期观察显示绿水螅的死亡率和繁殖能力与时间流逝无关[1],其死亡主要来自意外。它被人为打碎或氧化损伤后在适宜环境里可以自己修复。

灯塔水母[2]Turritopsis nutricula)是人们发现的第一种逆转自身生命周期的生物。其性成熟个体能从水母型重返水螅型而不死亡,此能力亦可见于同为灯塔水母属的另一物种Turritopsis dohrnii(其实由于外观和能力相似,二者一开始是被分类混了的,在人类对它们感兴趣并进行基因分析后才拆分)。

  • 一些人错误地传播“灯塔水母返老还童只能进行一次”的模因,其实在日本的实验室里它们已经循环了9~10次,世界纪录为14次[3],没有发现任何能力降低的迹象。
  • 还有人传播“灯塔水母只能在实验室里返老还童”的消息,其实这是因为在自然环境里追踪观察它们过于费力。
  • 灯塔水母通常3个月重启一次,重启过程需要48小时。在实验室里可以用针戳它来诱发重启,平均而言需要戳200下。
  • 你要人们在野外如何追踪一边下沉到深水中一边再生、时间窗口只有两天的透明物体呢。
  • 在我们通过捕捞、污染等手段让大海梦回寒武纪的前夜,灯塔水母已经跟随人类轮船的压载水扩散到全世界的热带海洋和温带海洋。

刺胞动物门有其它物种具有和灯塔水母类似的能力[4][5]

  • 海月水母的碎片或看起来衰老死亡的个体(实则有部分细胞仍生存)可以再生为水螅体,再成长为水母体,这也是明显的逆转生命周期。
  • 我国研究人员已经多次观察到被打成碎片的海月水母[6]可以从混杂的有机垃圾中自我修复,并在渤海一些水产养殖设施上发现了海月水母的大片繁殖区域。
  • 海月水母的完整生活史是一个复杂的循环结构。多种水母都能做到这样的事情。
  • 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。
  • 有些学者怀疑粘孢子虫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[7](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。

考虑在自然界生活的状态和年龄的可测定性,生活在南极罗斯海[8]的海绵物种Scolymastra joubini是已知最接近不朽的动物,某些个体的年龄估计在15000岁[9]到23000岁[10]。在过去几万年里罗斯海的海平面变动规律下持续存活超过15000年是很困难的,但还是比浮游生活的灯塔水母更容易长久生存。

当然,我们不能排除深渊中有些刺胞动物个体从6亿年前一直生存到现在。

在目前测得了确定的年龄、保持成体状态的活植物里,最老的是地中海的一摊大洋海神草,其克隆群体的大量叶片测得10万岁[11],估计其从连接在一起的地下茎里伸出了约一亿丛叶片。

如此明目张胆地生存了10万年的有机体,让人们质疑过去关于生命的许多看法。而这东西还在继续进行繁殖。

不确定的年龄也算的话,最老的似乎是北美的一滩颤杨潘多,其克隆群体的根系可能已经存活了8万~80万年(地下根系是连接在一起的,地上的每一根树干的年龄约130岁,但目前趋于机械极限)。

对真菌来说,同样条件下最老的似乎是美国俄勒冈的一摊蜜环菌,其克隆连接群体可能已经存活了8000年。这东西的菌丝也还在继续伸展。

不止提供理想的适宜条件,还允许人类插手帮助的话,理论上讲有许多植物的“极限寿命”是无限的。例如银杏的干细胞活力不随时间而减弱,给它寿命限制的不是细胞分裂能力,而是材料的机械性能:长得越来越粗和高的老树受体内木质化细胞和地球引力的影响,在输送水和营养物质上日益困难。人类可以帮它们移除适量的死细胞。

  • 在人类不插手的情况下,已经确认北美洲有一棵松树已经生存了4852年(仍然活着)。
  • 龙虾的体细胞也可以长时间地替换,在自然界里,最大体型的龙虾保有旺盛的繁殖力,但往往死于蜕皮困难,其中一部分不再蜕皮但还是会死于外伤和感染。人类目前很不擅长帮助龙虾,毕竟它比植物那点分生组织复杂和脆弱太多了。

上述生物通常是靠干细胞修复身体,它们可以充分取代衰老凋亡的体细胞,并充分克服自身积累的变异。粘孢子虫则是体细胞丢弃多种抑癌基因,在能无限分裂的同时还能分化、互相合作而不癌变。

此外,一般而言原核生物没有老死的概念。在理想条件下,细菌二分裂在均等分裂时产生的两个个体都被重置到完全的状态。在有压力干扰的情况下,非均等分裂会导致只有一个个体被重置,另一个较小的个体积累了损伤并趋于死亡,这应当算意外事故致死。即使认为原核生物在分裂时消失,它也可以长期不分裂,在地球地下深处找到的一些细菌可以持续千年不分裂,乃至在深海发现的一群细菌已经生存了约1.105亿年;新墨西哥盐湖里找到的2.5亿年前的细菌孢子在实验室里苏醒[12]

如果你相信病毒是生物、以保有感染力作为它还活着,那在零下十摄氏度的冰里保存的病毒颗粒可以一直维持感染力。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1016%2FS0531-5565%2897%2900113-7
  2. ^ 动物界 刺胞动物门 水螅纲 花水母目 棒螅水母科 灯塔水母属 灯塔水母
  3. ^ 后来该个体因台风登陆日本造成水箱故障而意外事故死亡
  4. ^ https://doi.org/10.1007%2Fs00227-005-0182-3
  5. ^ https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0145314
  6. ^引用自厦门大学何劲儒、郑连明的论文 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0145314
  7. ^ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30674330
  8. ^ 水温接近0摄氏度
  9. ^ https://genomics.senescence.info/species/entry.php?species=Scolymastra_joubini#
  10. ^ https://epic.awi.de/id/eprint/26613/1/BerPolarforsch2002434.pdf
  11. ^ https://doi.org/10.1016%2FS0141-1136%2897%2900023-8
  12. ^ https://doi.org/10.1038%2F35038060



  

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