为什么可以避免老化:摘自老化代码摘录

动植物的衰老种类繁多,暗示着有可能控制这一过程。


人们逐渐变老,但有些动物在寿命尽头时开始很快老化,而另一些则根本没有变老,甚至可能更年轻。自然界中多种多样的衰老机制应该提醒普遍爱好者-特别是不要普遍化衰老的必然性。

细菌通过对称地一分为二繁殖。老化对分裂后父母与子女之间没有区别的细菌意味着什么?单细胞生物像变形虫一样也对称地玩,但是他们仍然发明了一种变老的方式。甚至在宏观生命形式中,预期寿命在很大程度上取决于当地生态和繁殖率。由于普遍和不可动摇的过程,这种情况不太可能发生;这样的微调显然说明了适应。


五月花在繁殖周期结束时会突然

死亡,从春季到下午的代谢死亡和遗传神风敢死队的预期寿命各不相同。蜻蜓生活四个月,成年蜻蜓生活半小时。我们生活约70年,而分生组织银杏有几百万年的历史了。如果您还记得衰老的遗传基础是从酵母到鲸鱼的许多生物所共有的,那么这种多样性就更加令人印象深刻。但是不知何故,从生命的开始就继承了共同祖先的相同遗传机制,以创造出截然不同的预期寿命,从数小时(酵母)到数千年(红木和类似杨木的杨树)。

在此期间,不仅预期寿命差异很大,而且萎的方式也不同。衰老可以在整个生命中逐渐发生(蜥蜴,鸟类),或者身体可能几十年根本不衰老,然后突然死亡(雪茄,龙舌兰)。

我们内在的杀手安静地工作,就像一个邪恶的女皇毒害了她的丈夫。但是对于其他生物来说,内部杀手的速度更快,而对于某些生物,根本没有遗传死亡程序。这种多样性是自然选择形成的特征的明确信号,而不是不可避免的熵定律。

由于衰老的生物标志物在不同的生物中,甚至在同一物种的不同代表中,差异很大,因此很难得出一个普遍的定义。人可能会过早地变灰,裸a鼠幼崽可能会起皱。对于精算师来说,这个问题的答案很简单,即使只有统计学家喜欢这样的答案:老龄化是死亡率的增加。换句话说,在成长过程中,动物死亡的风险增加。

例如,一个20岁的人存活到21岁的机会为99.9。也就是说,他的死亡几率是每年千分之一。如果这种情况持续下去,那么这个40岁的年轻人在他41岁生日之前也有千分之一的机会去世。我们将这种情况称为“缺乏老化”。实际上,一个40岁的年轻人有2个机会,有1000个在他41岁生日前死亡。超过20年的死亡风险加倍表明逐渐老化。

更糟的是。 60岁的老人有千分之十的死亡风险,80岁的老人有千分之六的死亡。死亡


可能性取决于年龄

死亡的危险不仅在增加,而且随着加速而增加。折旧的增加,或成年后每年死亡的机会,被称为“加速衰老”。但是其他生物有不同的模式。死亡的可能性可能会增加,然后甚至增加:“减缓衰老”,甚至“死亡高原”。如果选择衰老这个定义,我们必须说,如果死亡的可能性没有增加,那么该物种就不会衰老。继续这种趋势,尽管听起来很奇怪,但是我们可以说,如果死亡的可能性随着年龄的增长而降低,那么该物种就会衰老,这被称为“负衰变”。

衰老还有另一个客观的衡量标准-较低的生育力。正如死亡率是由死亡概率决定的一样,生育力也是由繁殖概率决定的。随着年龄的增长,男人逐渐失去生育能力。在女性中,这种情况发生得更快,并且在更年期时降至零。但是其他物种有其他模式和图表。对于某些人来说,生育能力增加了他们的大部分生活,这是“负衰老”的另一种形式。

例如,平淡的乌龟,生活在美国中西部地区,已经逐渐老化了几十年,虽然没有增长,但同时却增加了生育能力。显然,她的死亡风险随着年龄的增长而降低。从进化的观点来看,丧失生育能力是一个主要特征。从自然选择的角度来看,失去生育能力后,您已经在乎自己已经死亡。

我们很自然地根据预期寿命对不同的物种进行分类,将生活一天的昆虫堆积起来,并将其与生活了数百年的树木和鲸鱼分开。但是这些差异中的大多数都可以归因于大小。从生长,受精到衰老的一切事物,河马都应变慢,新陈代谢和肉质应减慢。因此,我们对生活20年的蜜蜂比对生活20年的麋鹿印象深刻。

但是,如果您停止关注预期寿命并根据形式而不是生命周期的长短来比较不同物种,该怎么办?它们的寿命长短-我们将以一种比例显示它进行比较。不要问他们有多少生活,不要问人口是否逐渐死亡,或者其中许多人死于婴儿期,然后死亡率下降,或者所有死亡都发生在生命周期的尽头。 《自然》杂志2014年发表的工作日程正是它的构建方式,它非常清楚地显示了自然创造力的范围。列出了所有可能的组合,包括快速老化,不老化,逆向老化,同时可以将它们与一周,一年或一个世纪的生命周期结合在一起。此外,图上的邻域完全是意外的。例如,在图表的顶部,由于死亡率低,到了生命的尽头突然上升,这里有人类,线虫和热带鱼。就衰老模式而言,人们更像线虫而不是黑猩猩。


– , – .
; ; ;
; ; ;
; -; -;


这些图显示了动植物在野外老化的各种方式。向下倾斜的细线是生存曲线,而其下方的粗体曲线则是生育力。生存曲线的向下倾斜意味着随着时间的流逝,存活下来的物种数量将减少。图形的构建方式使得沿着对角线的直线是中性的-也就是说,这意味着不会老化。在对角线上方具有驼峰的线表示正常老化,而在底部具有挠度的线表示反向老化或“负变形”。例如,人的线条长时间保持平坦,然后迅速下降。这意味着许多人寿命长,然后他们的死亡按80-90岁分组(根据现代日本的统计数据)。

但是在下两排的动植物中,死亡率更高。在海龟和橡树中,曲线具有反向弯曲。这意味着,与老年人相比,他们去世的频率更低,这是逆向衰老。

粗线,生育力,完全可以理解。生育力可以随着动植物的生长而增加,或者随着生育年龄而降低,例如在绝经期。请注意,上排动物在死亡之前很久就失去了生育能力。这是一个进化悖论。

在此图中,如果生存曲线看起来像一条直的对角线,则表示没有老化现象,例如,水和寄居蟹。九头蛇是一种长几毫米的淡水水母,在池塘中发现。上排的所有动物都表现出“真正的衰老”-死亡的可能性随着年龄的增长而增加。接下来的两行显示的是不会老化的动植物,反之亦然。他们年龄越大,死亡的风险越低。这对于大多数树木,乌龟,牡蛎和鲨鱼(此处未显示)都是如此。

下面的粗体曲线是生育率。上排的动物在死亡之前就完成了繁殖。这将我们引向了正统的达尔文主义者进化的悖论:如果自然选择的唯一目的是最大化繁殖,那么为什么进化如此多的幸存个体却使繁殖降为零呢?生育率曲线的增加意味着繁殖随着年龄的增长而增加,这是负衰老的另一个例子。当树木每年变大时,它会产生更多的种子就不足为奇了。 Dioscorea比利牛斯山脉-在比利牛斯山脉的岩石峭壁上生长的葡萄藤。如果不打扰她,她至少活300岁,没有衰老迹象。同时,其头20年的生育率几乎为零。

图的意思是自然可以随着衰老做任何事情。任何时间轴,任何形式都是可能的,并且每个物种都以自己的方式适应生态环境。没有任何限制。

瞬间老化


在生殖周期结束时,您可能会迅速突然死亡。在自然界中,经常在may,章鱼,鲑鱼等不同生物中发现繁殖后的突然死亡,更不用说每年开花的数千株植物。生物学家将这种现象称为“半独立性”,源于拉丁语“一次出生”。

Semepair生物的死亡原因千差万别。章鱼停止进食。螳螂雄性为了繁殖而牺牲自己,雌性则去吃零食。鲑鱼通过释放类固醇破坏其身体。

到成年鲑鱼到达产卵区时,其新陈代谢已经处于崩溃前的阶段。肾上腺产生类固醇(糖皮质激素),导致加速的,几乎是瞬时的衰老。他们停止吃饭。类固醇会导致免疫系统崩溃,它们的身体被真菌覆盖。肾脏萎缩,邻近细胞增多。循环系统也受到影响。动脉以类似于人类心脏病的方式受到损害。上游游泳非常困难,但是它们的身体不会受到机械应力的破坏。为此,在繁殖后立即发生的生化变化的级联是负责的。

对某些生物进行了基因编程,使其在繁殖后停止进食,并饿死。它比正常老化更快,更可靠。黄f根本没有口或消化系统。大象在生活中咀嚼着太多的树叶和细枝,以致磨损了六套牙齿。但是当第六组结束时,新的组不再生长,并且上皮饿死了。

长寿


2014年,摄影师雷切尔·萨斯曼(Rachel Sasman)发行了一张带有古物的相册,名为“世界上最古老的生物”。这些都是植物。原因之一是植物不必担心腿部肌肉足以走路的力量。依附于一个地区,它们可以成长壮大,变得比任何动物都更老,更肥沃,并从年龄中受益。

植物还有长寿的另一个秘密。在动物生命的早期,细胞的生殖系与身体的其余部分或躯体分开。只有种系需要保持完整,这样才能变成下一代。身体负担得起不能如此整齐地处理体细胞并节省其繁殖。但是植物有不同的系统。体和种系没有分开。植物也有干细胞,它们的细胞不仅负责植物的生长,而且还负责种子和花粉的生长,它们将成为下一代。在树中,干细胞位于树皮(分生组织)下方的薄层中。它蔓延到所有的树枝和结,叶子从那里长出来,还有芽和种子。一些银杏非开花树木,起源于2.7亿年前的二叠纪时期,分生组织可能已有一百万年的历史。

但是大多数树木都有一定的年龄,此后死亡率逐年增加。茎杆开始直接从树干生长,而树枝的生长变慢。有迹象表明,随着年龄的增长,树木更容易受到真菌和疾病的侵害,但通常由于过度的机械应力而使树木毁坏。持续增长的可能性很大,使它们具有“逆向衰老”的性质,最终导​​致它们的衰落。



反之亦然


类固醇Turritopsis nutricula直到65岁才重返幼儿园,但在2010年,他在科学期刊中被誉为“不朽的海ly”,因此声名minutes起15分钟。成人Turritopsis有一个棘手的技巧:产生息肉后,他退回息肉,重新开始生活。这是由于成体细胞转化回干细胞,这与从干细胞到专门细胞的通常发展方向背道而驰。他正沿着一条单向发展街行驶。头条新闻称Turritopsis为“海本杰明纽扣”。

食用皮肤的甲虫(Trogoderma glabrum)也有类似的窍门,但仅限于饥饿时。它们在森林中的动物尸体上生长,经过六个不同的幼虫阶段。首先,它们看起来像蠕虫,然后像cent,然后像水ider,以六足的甲虫的形式完成发育。一对来自威斯康星大学的昆虫学家于1972年在测试的第六个阶段(准备成年时)分离出甲虫幼虫,并发现它们没有食物便回到了第五个阶段。如果他们饿了很多天,它们会减少并进一步回到各个阶段,直到它们变成幼虫,就好像他们刚出生一样。如果您随后恢复喂养,它们会进入整个发育阶段,并成年,并保持正常的预期寿命。他们能够一次又一次地重复这个循环,当科学家将它们喂食到第六阶段,然后饿死它们以便回到第一阶段。因此,典型的八周预期寿命会延长两年。


九头蛇是具有径向对称性的无脊椎动物,每个无脊椎动物的嘴上都被触手围绕,如果被切断,触手会重新长出-就像希腊神话中的多头怪兽一样,以它们的名字命名。从在自然界中捕获的不同年龄的标本开始,连续观察到的间隔长达4年,随着时间的推移,它们不会死亡,也不会变得更容易受到掠食者或疾病的侵害。在人体中,血液,皮肤和胃细胞等特殊细胞死亡并向后生长。在水肿中,整个身体都是这样排列的,它每隔几天就会从干细胞茎中再生出来。一些细胞死亡,另一些细胞达到一定大小后,变成从她的身体发芽的九头蛇克隆。这是一种古老的繁殖方法,无性别应对。对于九头蛇,性别是可选的-她很少处理。

最近的一篇文章声称水合正在老化,这可以从克隆速度的降低中看出。作者认为,克隆可能继承了父母的年龄。据推测,只有有性生殖才能重置衰老时间。如果是这样,则水合衰老就是回归到原生生物,遗传细菌比细菌更复杂。他们中的一些人的寿命有限,因为他们可以分享有限的次数,然后他们用尽了生殖汽油-除非通过交换基因(将性行为转换为原生者)重新启动时钟,然后再重新启动时钟。草履虫属的变形虫和微生物就是这种生物的例子,这种生物是单细胞的,具有长寿命,在远古时代会产生超过100,000种藻类,,纤毛虫和其他生物,不属于动物,真菌,植物和细菌的王国。



关闭老化


皇后蜂和工蜂具有相同的基因,但寿命不同。在皇后区,蜂王浆禁用衰老。当新的蜂巢开始时,据我们的偶然判断,护士蜂会选择一个幼虫,该幼虫将获得流质的皇家饮食。蜂王浆中的某种具有生理活性的化学豚草将幸运蜂转换为生长模式,并转换为皇后而不是工作蜂。牛奶使女王的性腺过度发达,这就是为什么她拥有独特的大小和形状。女王在职业生涯的初期就进行了一次飞行,在此期间,她可以与十二种不同的无人机交配,并将它们的精子保存多年。

在卵的重量下,成年女王不能再飞行,而成为繁殖的机器。她每天产下2000枚鸡蛋,超过自己的体重。当然,这样的机器需要工人的服务,才能喂食,清除废物并将信息素(化学信号)传递给其他蜂巢居民。

工蜂存活数周之久,死于老年。而且,它们不仅会从在其生活的残酷世界中崩溃的身体受损部位中磨损。它们的生存遵循着一种熟悉的数学形式,即Gompertz曲线,该曲线是人类和其他动物的特征性生存图,表明衰老。但是,虽然它们的基因与工蜂相同,但它们并没有表现出衰老的症状。他们可以生活数年,有时甚至可以在稳定的蜂巢中生活数十年。他们是没有年龄的奇迹。女王因一次婚礼飞行中的精子用完而死亡。她可以继续产卵,但是它们不会受精,只有无刺的无人机才能生长。为女王服务的同一批工人杀死了女王,将其包围并束缚了性命。

生殖期后的预期寿命


为什么更年期存在?我们关心年轻的家庭,在孩子长大并成为父母之后,我们的奉献精神就不会结束。因此,通常关于生育后生命继续存在的解释被称为“祖母假说”。妇女在抚养健康的孙子方面有遗传兴趣。也许在60岁时,他们可以照料孙子,而不是生子,从而更多地继承自己的遗传遗产。这个假设听起来很合理,至少对人们来说是这样,但是人口统计学研究人员发现,手里握着数字很难确定。

鲸鱼和大象也有生育能力。它们也是社会动物。也许对于他们的孙子们来说,他们比我们想象的重要。但是还有其他一些动物,在它们的生育力用尽之后仍然存活。孔雀鱼,水蚤,线虫,轮虫,与之相比,任何懒惰的父亲看起来像玛丽·波平斯。他们产卵-就是这样。他们不会举起机翼(或鳍)照顾幼小的动物,甚至不会照顾孙子。然而,现代进化论认为,没有自然选择会使它们继续生存,因此它们必须死亡。

在2011年,我和查尔斯·古德奈特(Charles Goodnight)发现了进化如何导致生殖后生命的出现。这个想法本身不太可能听起来,但它与数字相匹配。需要人口的老退休部分来维持人口在丰富和饥饿周期中的稳定。在繁荣时期,他们吃过量的食物,阻止人口增长过多。食物不足时,他们会首先死亡。

自然中的衰老类型尽可能多种多样,这表明自然可以选择打开和关闭衰老。因此,我们对老化的必要性理论非常怀疑,这一事实可以原谅。无论我们有什么衰老理论,它都必须灵活,多样,并且不能拒绝例外。

Josh Mitteldorf是宾夕法尼亚大学的生物学理论家,博士。他拥有自己的网站AgingAdvice.org,并在ScienceBlog.com博客上维护专栏。在麻省理工学院,哈佛大学和伯克利分校进行实地课程。

Dorion Sagan-著名作家,生态学哲学家,理论家。他的文章发表在《自然历史》,《史密森尼》,《连线》,《新科学家》和《纽约时报》等出版物中。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN395071/


All Articles