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生物体为什么不能永生?竟是源于12亿年前的一次突变!

永生到底是不是生命体的追求?对于动物的行为我们并不清楚,但就人类而言,即使不能永生,那么长寿也是非常有必要的,比如再活500年?

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但那只是一个奢望,因为人再长寿也是要死的,比如全球最长寿记录的官方记录是法国女性雅娜·卡尔曼特,活了122岁又164天,也是至今唯一活过120岁的人!但是有一个问题,为什么人要死呢?

控制生物寿命的到底是什么?

1961年,宾夕法尼亚州费城威斯达研究所的解剖学家列奥那多·海佛烈克做了一个实验,他将人类胎儿身上取样的细胞,在体外培养的模式下,分裂了40~60次,之后细胞群体就进入了衰老期!

以人体细胞更新频率为2.5年左右,推测人类的寿命极限大约在100-150岁之间,那么究竟是什么东西控制了细胞的分裂次数呢?1970年代,苏联生物学家阿列克谢·马特维维奇·奥洛夫尼科夫(Alexey Matveyevich Olovnikov)提出了染色体末端序列的丢失能够导致细胞退出增殖周期,这个染色体末端的序列后来被称为端粒,它会在细胞分裂复制过程中逐渐丢失长度,最后端粒消失,细胞分裂停止进入衰老期!

那么有没有一种技术能让端粒长度不变或者给它增加长度吗?当然有,1985年时Greider等科学家发现端粒酶这种神奇的东西,它能给端粒增加长度,从理论上来看,我们只要给端粒“加油”即可让细胞一直保持青春活力,但事实上科学家在实验室里开发的端粒酶实用效果并不好,甚至无效,一直到现在都没有取得突破!

那么有没有一种端粒酶,能让细胞保持永生呢?

还真有,海拉细胞各位应该听说过,1951年从一位叫做海瑞塔·拉克斯的非裔妇女身上去取得的宫颈癌细胞,它能一直分裂,从当年取得开始到2011年NCBI上的一篇公开的论文显示,海拉细胞已经繁育了18000代,总量超过5000万吨!

你没看错,这是癌细胞,这种细胞中的神奇端粒酶能让癌细胞保持无穷的活力,但你发现没有,这无穷繁殖的就是癌细胞,因此生命所给予你最后的支持,就是在你变成怪物之前毁掉你,这就是生命延续的本质!

死亡:生命演化的真正意义

生命存在的最高意义不是永生,而是死亡!地球环境变化是非常剧烈的,从原始地球的无氧环境到有氧环境,雪地地球、温暖湿润的地球再到高温地球,又进入雪地地球,地球环境一直在改变,一种生命形态不可能一直适应环境。

所以生命最简单的策略就是淘汰掉那一批不适合环境的生命,那些能在新环境中强悍的生存下来的才是王道!终结生命的不是自身细胞的复制次数,也不是端粒的长度,而是自然环境,因为生命诞生最初期,就是无限复制的!

无限生命的时代是怎么结束的?

从地球上诞生第一个生命的38亿年前到大约12亿年前,所有的生命都是“无限生命”,它们的形态就是最简单的DNA复制,一直可以复制自身,无限次数!但在这几十亿年里发展十分缓慢:

  • 35亿年前,从太古代的原核生物到发展出光合作用,大约用了5-8亿年以上
  • 25亿年前,从原始的光合作用到利用氧气和有机物制造能量,用了10亿年以上
  • 18.5亿年前,出现复杂多细胞生物,用了7亿年以上
  • 12亿年前,出现有性生殖,用了3亿年
  • 6.6亿年前:多细胞动物出现
  • 5.4亿年前,寒武纪生命大爆发

从寒武纪生命大爆发时代的远古生物到人类占领文明之巅,也就用了5亿多年的时间,生命是在加速发展的,而且种类越来越多,在生命诞生发展到现代地球无比复杂的生态圈,有一个非常关键的分水岭是出现在12亿年前的有性生殖!

早期的生命就是最简单的DNA复制,它出错的概率很低,比如人类的DNA复制出错的概率是1/1/10^9,这个概率实在是太低了,对于人类这种稳定的物种来说绝对是好事,否则到处突变,这人不是要变成怪物了?但对于远古生命来说,很明显是一件坏事,因为没有突变就意味着一成不变,因此在生命诞生数十亿年后,它们仍然是一种肉眼难以察觉的存在。

但有性生殖很明显改变了这个方式,它的出现让更多的改变机会进入了生命诞生的过程,使得在复杂的环境下,出现了更多的突变体以适应环境,因此生命进入了快速轮替的时代,大量不适应环境的生命陨落在了这个大变革的时代中。

留存下来的只有极少数一部分,这些生命适应性很强,生命力非常顽强,尽管和被淘汰的生命相比数量大幅减少,但比此前的无性繁殖时代,却要多得多,生命百花齐放的时代真正开始了!

有性时代的到来,生命无限真的结束了吗?

地球上至少有两个“无限生命”的区域,一个是美国犹他州中南部鱼湖国家森林公园的潘多林,另一个则是俄勒冈州的占地2200英亩的奥氏蜜环菌,前者是可以无性繁殖的雄性地震白杨,后者是一种真菌。

潘多林大约是8万年前一棵飘落这里的雄性白杨生根发芽后,一直通过无性繁殖而成,占地43.6公顷的一大片白杨林,从生命的意义上来看,它们是一个整体,8万年前一直延续到现在,但现在正在死亡,因为病虫害,因为DNA单一,更因为麋鹿的对幼苗的啃食。

而奥氏蜜环菌则成了一个公害,因为它们会让植物根部霉烂最终枯死,所以这片区域游客严禁进入,防止将奥氏蜜环菌的孢子带到它们不应该在的地方!但对于这种无性繁殖的真菌,一旦找到突破口,那么对付它们将会很简单。

1950年代的大麦克香蕉就是这样灭绝的,据说这种香蕉堪比冰淇淋,而现代香蕉只配给它提鞋,按20世纪初,一种尖孢镰刀菌巴拿马种专门感染它们,所以在全球范围内几乎消失,只有很小的区域仍然种植大麦克蕉,但已经无法形成气候!

无性繁殖可以占领全球,甚至可以永生!但它们会被大自然终结,对于所有以有性繁殖的方式来延续后代的生命来说,都应该感谢12亿年前出现的突变,它赋予了生命真正的意义。

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