活着不好吗,动物为什么要进化出死亡?

活着不好吗,动物为什么要进化出死亡?

人类从未停止过对长生不老的探索:从科学还未萌芽的古时 , 秦始皇派徐福寻找仙山蓬莱方丈求取仙丹 , 到现在对“冻龄”的追求、与干细胞有关的研究甚至人造大脑计划 , 都透露着人们对于永生的渴望 。 ​ 人类的平均寿命自最初的十几岁 , 到现在已经突破70大关 , 呈现着长寿化的趋势 。 这样看来 , 努力一下 , 将来的某一天人类或许真的能够活到500岁 。 可是科学研究又告诉我们 , 目前人类的最高寿限 , 即“生物学寿命” , 仍然维持在130岁左右 , 这似乎是一个极限 。 显然不是只有人会衰老和死亡 , 但是随着越来越多的长寿动物被发现 , 人们开始重新审视衰老 。 有人认为 , 衰老和死亡才是进化的产物 , 永生是生命的内在属性 。 Google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) 。 Google AI 会从Google庞大的数据库和媒体里面 , 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 , 它的回答是:“为了永生” 。

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我们可以把这个当成是机器人的胡言乱语 , 但是我们确实应该思考一下衰老这种看起来不利于生物生存的机制 , 为什么会在生命进化几百万年后依然存在 。

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提到“长生不老” , 你或许会想到前几年的“网红”生物——灯塔水母 。 这种低等的海产无脊椎动物最初于19世纪在加勒比地区的海域中被发现 。 当时谁都没有想到这种指甲盖大小的透明钟形小生物 , 竟然拥有者人类追求很久的能力 。

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灯塔水母 20世纪末 , 动物学家费尔南多·布埃罗在对海洋动物进行有关实验的时候 , 意外发现这种5毫米不到的生物 , 在水箱的水干后的一段时间里 , 竟然变为了水螅体 。 而且在恢复有水条件时 , 它们会重新长成水母体 。 出于实验的严谨性 , 布埃罗再一次排干水 , 仍然观察到了水母体像螅状体的转变 。 这里我们需要简单了解一下水母的生命周期 。

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水母的幼虫叫做浮浪幼虫(Planula)(B) 。 受精卵形成的囊胚通过内陷、移入、层裂等方式形成浮浪幼虫 。 接着浮浪幼虫固着于其他的物体上 , 生出口和触手 , 发育成水螅体(Polyp)(C) 。 接着经由横裂体(Strobilation)(D、E)以及碟状幼体(Ephyra)(F) , 最终成长为水母体(Medusa)(G) 。 图源:Tamar Lotan 后来意大利的科研工作者皮拉伊诺对4000只灯塔水母进行了转化诱导实验 , 以测试它们对于不同极端环境是否都能够做出逆生长反应 , 包括饥饿、忽然升高或降低水温、物理机械性伤害和改变水体盐度 。 结果显示 , 灯塔水母在以上环境中都发生了不同程度的水螅化现象 。 这个结果无疑是惊人的!“死亡”的灯塔水母一边腐烂 , 一边进行着细胞的重组 。 它的钟形伞形体和触手逐渐退化 , 转变为水螅体 , 然后附着在某个表面上 , 重新长成水母 。 理论上来说 , 灯塔水母的这种水母体与水螅体之间的转化并没有次数的限制 , 这意味着它们只要不断重复这一过程 , 便能不断重生 , 从而获取无限的寿命 。 这一发现 , 为人类打开了通往永生的大门 。

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典型的水母幼虫会变成锚状的水螅体 , 但是一些水母会跳过一些阶段 , 或者就一直保持在水螅体阶段 。 灯塔水母并不是唯一能够返老还童的水母 。 2011年 , 中国一名海洋生物学专业的学生在海月水母死后三个月 , 观察到一只新的小水螅体从海月水母的顶部生长出来 。 研究人员已经在大约五种水母中发现了这种再生过程 。 为了了解其中的机制 , 我们放大镜头倍数 , 来看看灯塔水母逆生长过程中细胞的变化 。

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黑圈:通常情况下 , 水母从卵中诞生并成长为幼虫 , 在能够自由游动之前 , 这些幼虫会变成水螅体 。 橙圈:而灯塔水母不受生命周期的限制 。 如果环境剧变 , 它们就会变回水螅体 。 正常情况下 , 胚胎变形为浮浪幼虫或者从幼虫变形为水螅体这条发育路径是不可逆的 , 但是灯塔水母的细胞可以启动倒回的开关 。 比如当灯塔水母的水母体重回幼年期时 , 它的肌肉细胞会关闭或开启一些基因 , 使其重新表达 , 细胞就会回到干细胞的状态 。 然后干细胞会在水螅体中重新形成其他类型的新细胞 , 形成新的组织和器官 。 这打破了人们一直坚持的 , 体细胞不能转变为多能干细胞的观点 。 后来日本科学家山中伸弥成功将小鼠体细胞诱导为多功能干细胞 , 并因此获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖 。


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