死亡起源(十四)—— 衰老溯源和衰老故障
來自專欄死亡起源
簡介:這篇文章的話題雖然是死亡, 但是, 這篇文章真正要討論的, 卻是「永生」, 或者, 是某種程度上的"永生」。
本文於2016年3月開始,連載於西西河論壇,到目前更新到了第十九節《自我意識,究竟是什麼》。我自己簡單統計了一下, 到目前為止, 在西西河這個小眾的網站,點擊超過42萬,全系列得「花」(西西河的獎勵措施,相當於點贊)超過2400,因為西西河是個國外的小眾論壇,有時候也會被牆,我覺得有必要我將此文連載轉發到知乎上,以供大家討論。附本文在西西河的連接:【原創】死亡起源 The Origin of Death -- 西西河。
==============================續上.........死亡起源(十三)—— 細胞的主動自殺(凋亡)
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說個題外話,本文一直在討論生物的演化,不過,當我們對生物乃至細胞的了解變得越發深入後,我們是否會開始懷疑,如此複雜的機制,真的是演化出來的嗎? 呵呵。
比如,我們已經知道了,細胞是一個如我們的軟體工程中經常見到的,具有「應用程序介面」,可以輸入各種參數,並且有自己獨立行為的「封裝對象」,而鑽到細胞裡面,就會發現 ,裡面也是完全程序化的。比如,我們的DNA的代碼,應該是「簡併過的3位4進位代碼」........。再註:另外,進一步的討論,發現,冗餘密碼似乎也有用,它可能和蛋白質的合成速度相關。那麼,「簡併過的3位4進位代碼」也不準確了,呵呵。謝謝樓下Diamond兄的問題,具體討論見樓下); 我們的DNA、RNA,蛋白質的開始複製和終止,都有如程序代碼的Begin、End語句般的起始點和結束語句,甚至還要更複雜。 並且,計算機編程中使用的「多態」的概念,在我們的細胞中早已熟練運用了億萬年。然後呢,我們的整個生命,則是由細胞開始,由一個個基本模塊分層(Layer)搭建的,這和計算機技術中的分層結構模型(Layer)是何其相似;它還擁有各種反饋機制,擁有非常複雜的通訊機制,所有的細胞,都浸泡在一個信息的海洋當中............
總之,太神奇了。
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4. 衰老溯源。
當我們開始了解生殖、壓力、遺傳及表觀遺傳這三大因素與生物衰老與死亡之間的關係的時候,我們就可以進行更加深入的討論了。我們在前面已經追溯到了多細胞動物死亡的起源了,那是因為我們本是「花」,而花是會凋謝的。現在我們試著去追溯衰老的起源。和死亡的起源不一樣,衰老在演化過程中的起源似乎要更加模糊許多,我相信它的起源也是逐漸演化出來的。
4.1 蹊蹺的衰老
當我們握著一個兩三歲小孩的鮮嫩的小手,感受到一個新鮮生命的活力的時候,我們其實很少人會想到,他身上的每一個細胞,都是以「永生」的方式,經過億萬次分裂,穿越億萬年的時光,從而展現在我們面前的。當我們觀察一個新鮮生命,由受精卵開始,由幹細胞進行各種組織分化,逐步構建出一個高度組織,複雜到無與倫比的全新身體的時候,我們是否懷疑過,為什麼這樣一個身體居然會衰老?
其實我們只需要觀察一下一個嬰兒的體內究竟發生了什麼,讚歎之餘,我們就會很自然的提出這個問題:為什麼我們會衰老?
生命從一個受精卵開始,通過卵裂,形成桑椹胚、囊胚等等,然後各種幹細胞通過分化,開始搭建出人體的三維框架、各種胚層,形成各種神經、器官以及骨骼的雛形。與此同時,某些組織和器官的一些細胞有序的凋亡,凋亡細胞消失後,它們原有位置形成各種空腔等等,如此這般,逐步形成一個嬰兒。待嬰兒出生後,他繼續發育。比如他的骨骼內部不斷的有舊的骨骼組織被破壞消失、被吸收,其中的鈣會進入血液重新進入鈣循環,同時骨垢軟骨和骨膜也不斷長出新的骨骼組織,於是骨骼內部的空腔擴大,骨骼長大長粗……。與此同時,人體內的各個組織器官、神經系統也是如此,不斷的發育成長。另外,一些研究表明,兒童體內的「出生後幹細胞」很可能與成人幹細胞完全不同,它們也特別的活躍,由此表現出來的就是兒童各個組織和器官的很強的再生能力和更新能力。這個時候的身體,即便偶爾受損,身體也總是可以非常迅速的修復。他們體內活躍的幹細胞,可以迅速的修復許多創傷,很多在老年時非常難以治癒的疾病,在這個時候都變得容易許多。總之,一切的一切,都向著一個欣欣向榮的方向發展,衰老和死亡似乎是一件不可能發生的事情。如果單純從技術角度上看,這一個階段的生命,表現出的,是一種近乎無窮的自我更新的能力。同時詭異的是,如此新鮮的組織,其實都是由有著億萬年壽命的生殖細胞所分化的。

圖57. 我們的生命——從一顆受精卵開始。圖中的生殖細胞,都是可以「永生」的。它們是以「永生」的方式,經過億萬次分裂,穿越億萬年時光從而展現在我們面前的

圖58. 人類的胚胎。如此新鮮的組織,其實都是由有著億萬年壽命的生殖細胞所分化的,這些細胞不管經歷過多少次分裂,都依舊可以產生一個全新而且完美的個體,億萬年的漫長歲月,並沒有對這些細胞的生命力造成任何的傷害
隨著身體的逐漸成熟,各種生長發育就開始緩慢下來了,各種成體幹細胞逐漸減少,同時再生能力也逐漸降低。 除了血液和皮膚還一如既往的保持超強的再生能力以外,其他的組織的再生能力只是維持一個平衡。
再往後,在性成熟之前,人類的狀態步入最佳時期。不過,在性成熟有生殖能力之後,大約在26歲,人類開始步入衰老。由於人類是多次繁殖動物,這導致了人類不會像許多單次繁殖動物那樣迅速衰老並死亡,我們還會繼續維持一段不錯的狀態,保證我們可以繼續生殖。不過,大概在過了38歲左右的人類的最佳生殖期之後,女性或許開始逐漸進入更年期,開始失去生殖能力,人類也開始加速衰老…..。當然,這個數據是一直在變化的。由於生存壓力所致,古人的衰老時間應該比我們更早一些,而我們的後代,開始衰老的時間可能還會繼續推遲……。總之,似乎一切的一切,都是圍繞著生殖這個最原始的目的在轉。
隨著我們的繼續衰老,各種再生能力開始降低,各個系統和器官也隨之開始退化,同時免疫系統也開始變得脆弱,於是各種癌症,各種疾病也隨之襲來…….。而且,正如前面所說過的,這樣的衰老景象,我們可能不會在一個15歲的少年身上看到,卻可以在一個同樣年齡的,器官結構以及基因都和我們十分接近的,15歲的狗的身上清楚的看到。
當我複述完我們生長、發育、成熟和衰老的全過程,在貌似天經地義的自然規律下面,難道我們不會覺得奇怪嗎? 為什麼我們就不能一直保持如15歲的少年一般的朝氣蓬勃?或者如一個25歲的青年一般的年輕力壯?如果生命是一個擁有超高技術的工程師的話,要維持上述的狀態,在技術上很難達到嗎?
4.2 衰老過程中出現的各種故障
墨菲定律告訴我們,如果事情有變壞的可能,不管這種可能性有多小,它總會發生。所以,再精巧的技術和設計,也是會有故障的情形發生的——即便是如人體這般精妙絕倫的設計。所以,雖然很罕見,但是我們還是可以找到衰老過程出現故障的個體的。
人類有一種尚未獲得醫學界認證,非常罕見的「高地人症候群」(Highlander Syndrome),也就是所謂的「不老症」。患了這病的人,長大及衰老都非常緩慢。典型的例子是一個韓國人,叫申孝明(音譯)。他被稱為「韓國彼得潘」(註:書名,《彼得潘:不會長大的男孩》),儘管他已經26歲了,但看起來卻好像12歲的男孩,他甚至從未經歷過青春發育期。他小時候的發育似乎很正常,直到他十幾歲時,生長發育開始減緩,甚至幾乎停止。醫生表示,申孝明除了外表跟一般成人不同外,身體的各項機能都十分正常,至今我們還找不出他停止長大的原因,也沒有藥物可以醫治。類似的還有一個叫Brooke Megan Greenberg (January 8, 1993 – October 24, 2013)的女孩。她一直保持大概兩三歲的模樣一直到20歲死亡[40]。圍繞她的研究已經做了許多年,為了研究Brooke的癥狀,研究者們正在讀取她的DNA的每一個字母,他們相信她的DNA裡面藏著「不老的源泉」。不過迄今為止,他們尚未獲得可信的結果,科學家們暫時把她的癥狀命名為代表未知的「癥狀X」(Syndrome X)。

圖59. 20歲時的Brooke Megan Greenberg (左),右邊的女孩是她17歲的妹妹Carly

圖60. 已經26歲,生長發育卻停留在12歲的韓國人申孝明
Brooke和申孝明是難得的兩個例子,他們不老的身體證明了一件事情:衰老或許不是一種天經地義的事情,它和死亡一樣,很可能都是演化過程中引入的機制。他們的身體顯然是衰老過程出現了某種故障,這個故障也為我們揭示了衰老的真相——衰老並不是,至少不完全是器官的消耗性老化,我們的身體系統本有能力維持那種「年輕」的狀態的——至少表面上看起來很年輕。衰老最主要的原因和死亡一樣,很可能也是一種主動的程序化行為。 或許,上面故障中,最完美的情況是身體發育成熟後,就維持22歲左右的樣子一直到死——這種人或許真的存在,只是沒有象上面兩個例子那樣驚世駭俗,引入注意罷了。當然, 上面的這兩個人最終都會死亡,因為從演化的過程來看,複雜高等生物的死亡和衰老機制並不完全是一回事,死亡機制在演化過程中的引入要更早,也更原始。而嚴格意義上的衰老,似乎更多的表現在哺乳動物這樣的高等動物身上。
與「不老症」相反的,則是同樣罕見的「兒童早衰症」。兒童早老症屬遺傳病,身體衰老的過程較正常快5至10倍,患者樣貌像老人 ,器官亦很快衰退,造成生理機能下降。病徵包括身材瘦小、脫髮和較晚長牙。患病兒童一般只能活到7至20歲,他們在小小年紀,就會出現如牙齒脫落,心血管硬化,關節僵硬等只有老年人,或者是與他們同齡的犬類才會出現的各種老年疾病。

圖61. 兒童早衰症患者
與此類似的還有「成人早衰症」(Werner syndrome),患有成人早衰症的人,從20多歲開始表現出加速衰老的跡象,在50歲之前形成老年性疾病,他們一般會在50歲之前死亡。這些病症都會累及內分泌系統,免疫系統和神經系統,當然還有皮膚及結締組織。並伴發各種老年疾病和各種腫瘤。和兒童早老症一樣,成人早衰症被確信是基因缺陷所致。早期文獻中提到,許多內分泌失調如甲狀腺、甲狀旁腺、垂體和腎上腺機能失調均可引起本病。另外,2010年1月,加拿大一個科研組在《美國實驗生物學會聯合會雜誌》發表的一篇文章指出,維生素C可以阻止甚至逆轉患成人早衰症的老鼠的加速衰老過程 [41]。關於成人早衰症與內分泌及代謝系統的關係還有待於更深入的研究。
圖62. 成人早衰症(Werner syndrome)患者,15歲時和48歲時的對比
待續............請點擊: 死亡起源(十五)—— 修復與再生
備註與參考文獻
[40] 請參考維基百科詞條:Brooke Greenberg 鏈接出處
[41] Massip L1, Garand C, Paquet ER, Cogger VC, OReilly 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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