对科学家来说,死亡不过是又一次伟大的冒险

死亡将人类团结在一起。不管你做什么,你都会死。这也许是唯一一个真正得到普遍承认的事实。你可能会震惊,死亡并没有…
2017年4月29日

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一个婴儿探索DNA模型

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死亡将人类团结在一起。不管你做什么,你都会死。这也许是唯一一个真正得到普遍承认的事实。死亡并不能使物种统一,这可能会让你感到震惊。

不朽的生物

不朽的例子遍布动植物界。没有一个统一的因素:大小、环境和生命周期似乎对永生的进化没有影响。灯塔水母一种微小的水母,以及近亲淡水九头蛇。生物学上不朽的”。这意味着它们理论上可以长生不老,但实际上可能会被捕食而死。涡虫被认为是“刀锋下的不死之身”。你可以把它们切成近300块,但每一块都能再生出一个全新的有机体。

如果你认为纯涡虫是不朽的,那么像挪威云杉Old Tjikko这样的树可能也符合你的定义。老Tjikko的树皮还很年轻,但它的根已经有9500多年的历史了。老Tjikko有很多树干,在每一个树干死亡后,一个新的基因相同的,或“克隆”,茎从根系中产生。老Tjikko一次只有一个树干,但克隆树群落确实存在于其他地方。犹他州的白杨群落有4万多根树干。基因测试证实每一个树干都是相同的克隆体。适当命名”潘多省,在拉丁语中是“我传播”的意思,它的根系被认为有惊人的8万年的历史。

不朽的机制显然是存在的。那么,为什么在一个拥有近900万种物种的星球上,进化的物种如此之少呢?任何进化生物学家都会告诉你,环境是变化的,物种会在几代人之间适应不断变化的环境。永生的个体无法做到这一点,因此对不断变化的环境格外脆弱。但这仍然不能回答我们为什么会死,绝对不能。

细胞衰老是人类死亡的原因吗?

“我们为什么会死”类似于问“意识从何而来”或“生命是计算机模拟的吗”。它们是庞大而令人生畏的问题,似乎更适合哲学而不是科学。然而,如果你把它们分解成更小的问题并回答它们,我们就可以逐渐走向真正的理解。我们将在你吃大象的时候,一口一口地回答这些问题。现在,大多数科学家认为死亡和衰老是不可避免地联系在一起的,细胞衰老是机体衰老的基础。这是一个不错的假设——像九头蛇这样的物种没有可观察到的细胞衰老,也被称为“细胞衰老”。细胞衰老”。

与直觉相反,细胞衰老的定义是细胞不能再分裂产生两个新细胞,而不是细胞不再工作。这是一个重要的区别。单个细胞不可避免地会衰竭和死亡,但只要它们能被新的功能细胞取代,器官,实际上是有机体,就会保持完整。细胞衰老阻止了这种转换,最终我们的器官非常容易衰老。人类的大脑就是一个很好的例子。

经历了衰老的细胞在分解后不能被替换

你可能听说过,我们在成年期不能产生新的神经元,这是因为神经元经历了细胞衰老。但是这些脑细胞仍然在工作,你仅仅阅读这篇文章就是这个事实的证据。然而,它们不会无限期地工作;它们会一直发挥作用,直到它们被严重破坏,不幸的是,有无数种方法可以伤害细胞。试想一下,如果一个细胞受损严重,不能再正常工作,也缺乏用新细胞替换自己的能力,会发生什么。在小范围内,我们会丢失一些神经元。但如果这种细胞损伤遍及整个大脑,我们最终会得到一个死亡或垂死的器官。这就是阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的本质。

对我们来说幸运的是,在我们身体的37万亿左右的细胞中,只有相对较小的一部分经历了衰老。我们的大多数细胞都可以分裂和自我替换,尽管速度不同。一些器官可以自我替换的知识产生了一个神话,即你每7年就会有一个全新的身体。这显然是不正确的:毕竟你的一生都被相同的神经元困住了。

衰老的细胞经历衰老

不幸的是,自我更新的器官不能无限地这样做。最终细胞失去了自我更新的能力。科学家们说,这些细胞已经到达了海弗利克极限”。人类细胞达到海弗利克极限是因为"端粒”。我们的每个细胞都包含46条染色体——23条来自母亲,23条来自父亲。总的来说,它们包含了独特的DNA序列,使你成为你。每个细胞保持完整的染色体是非常重要的。不幸的是,细胞分裂本身是低效的。每一次细胞自我替换,它的染色体就会变短;头发的末端会被剃掉一点。我们已经进化到用端粒盖住染色体,这是一段毫无意义的片段。”垃圾“DNA。如果一个细胞失去了一点端粒,它不会影响定义你的遗传密码的完整性。

最终,细胞经历了如此多的分裂,它们耗尽了所有的端粒,并开始失去染色体的重要部分:你的基因。当这种情况发生时,细胞就会衰老。”沃纳综合症”这是一种罕见而可怕的加速衰老疾病,它证明了端粒和衰老的重要性。患者的端粒丢失速度要快得多,最终导致细胞过早衰老,皱纹和头发过早变白,预期寿命约为47岁。

细胞衰老和细胞死亡是癌症预防机制的副作用

通过停止没有端粒或至少是极短端粒的细胞分裂,细胞衰老可以防止染色体开始失去基因时出现的问题。其中最著名的是癌症,被称为“百病之王”。从根本上说,癌症就是无法控制的细胞分裂。不幸的是,端粒对癌症的保护是有代价的。

通过阻止细胞分裂,衰老使我们的细胞容易受到氧化损伤”。氧化损伤是由自由基像子弹一样呼啸着穿过我们的DNA,破坏眼前的一切。可悲的是,这是生命的基本组成部分,就像呼吸一样自然。每次我们的细胞将食物转化为能量时,它们都会释放自由基。自由基基本上破坏了细胞的基因,当太多的基因被破坏时,我们的细胞就会死亡或癌变。当一个衰老的细胞受损太严重而无法发挥功能时,它就会激活一个基因“杀死开关”并死亡。

不幸的是,端粒缩短、衰老、细胞损伤和死亡的过程并不是万无一失的。自由基会随机破坏DNA,有时还会破坏基因的“死亡开关”,导致细胞无法死亡。一些自由基在细胞进入衰老之前就会破坏细胞的DNA,实际上会首先破坏导致衰老的基因。这些细胞非常危险,因为它们可以无限分裂。如果自由基子弹再次击中这些细胞并破坏基因死亡开关,你就会得到不朽的癌细胞。

至少在细胞层面上,我们似乎一直在与癌症作斗争。在光谱的一端,我们有生命,另一端,不受控制的细胞生长和分裂,或癌症。细胞死亡可能只是有机体死亡的一个副产品,它起到了一个暂停的作用,阻止我们到达跷跷板的癌变一侧。

创造人类需要永生细胞

进化选择了衰老和死亡,让我们在癌症和生存之间保持一个平衡点,这种想法几乎是卡夫卡式的。我们到底为什么需要与癌症作斗争?癌症是我们替换细胞能力的副作用——那么我们为什么要这么做呢?为什么不只有一组细胞可以延续我们的一生,就像大脑一样?答案就在你的观念中。

当你父亲的精子与你母亲的卵子受精时,你只是一个单细胞。然而,一个细胞却具有非凡的能力,可以分裂一百万次,产生一个全新的有机体。虽然在连续的细胞世代中逐渐丧失,但我们所有的细胞都在某种程度上保留了这种再生能力。如果没有制衡来限制细胞DNA编码的再生能力,我们就会患上癌症。然而,这些机制,如细胞衰老,过量会导致衰老和死亡。

这些理论只是冰山一角,引起的问题比解答的问题还多。为什么我们的脑细胞能存活数辈子,而肠道细胞却只能存活几天?我们能利用我们对衰老的了解来对抗癌症吗?我们能否通过限制自由基的伤害来对抗衰老?无论答案是什么,很明显,揭开死亡的神秘面纱将让科学家们继续努力很长一段时间……这确实是下一个伟大的科学前沿。

评论

以善胜恶是善,以恶抵恶是恶。

我是一个人,凡是与人性有关的事我都感兴趣。

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