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“吃得好,多運動”,真的有助于延長壽命?

雷鋒空島 2019-07-12 09:41:06


原文來自Nautilus,中文版首發于微信公眾號:造就(ID:xingshu100),原標題《對性的欲求是以死亡為代價,這是從何時開始的?》,翻譯:何無魚,封面:pixabay


尼克·萊恩(Nick Lane),倫敦大學學院(UCL)進化生物化學家,著有《生命的躍升:40億年演化史上的十大發明》(Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution)一書,該書在2010年榮獲英國科學類書籍的最高獎項——英國皇家學會科學圖書獎。


2015年,萊恩的另一本著作《至關重要的問題:為什么生命會是這個樣子?》(The Vital Question: Why Is Life the Way It Is?)出版。該書一經面世便廣受贊譽,被評論為“改變了游戲規則”“充滿大膽而重要的想法”。萊恩在書中提出了一個復雜的新模型,展現了生命如何有可能藉深海熱泉的化學能誕生于世。


比爾·蓋茨(Bill Gates)評價道,《至關重要的問題》是“對生命起源的一次精彩探究”。



尼克·萊恩思考和嘗試解決的,都是有關生命的大問題:


  • 生命是如何起源的?

  • 它又是如何存續的?

  • 為什么我們會衰老和死亡?

  • 為什么我們要有性行為?


通常人們會把這些謎題看成進化遺傳學的問題,但萊恩堅持認為,我們的基本生物化學機制(尤其是活細胞產生能量的機制)可能影響、甚至決定了上述生命現象。





主流的進化學說認為,基因會為繁殖和生存而相互競爭。而萊恩嘗試構建的進化理論,以補充或取代現有的主流理論。


他認為,“能量限制”是我們充分理解進化史上出現重大變化的原因,比如真核細胞(我們身上的細胞就屬于真核細胞)這種復雜細胞的出現以及多細胞生命形式的興起。


一切都在于能量。尼克·萊恩認為長壽的秘訣藏在線粒體中


科學雜志Nautilus在萊恩倫敦的實驗室中對他進行了采訪,并詢問了他關于衰老、性和死亡的看法。以下是采訪的部分精彩內容:


性與死亡密切相關


Nautilus:在你的著作《能量、性、自殺》(Power, Sex, Suicide)中,你問到“對性的欲求是以死亡為代價的,這是從何時開始的?為什么?這個問題是什么意思?


尼克·萊恩:性是隨著復雜細胞的進化而出現的。


如果我們去看細菌,它們就不存在我們所知的那種性行為。它們會做類似的事情,也就是交換基因,而這正是性行為的根本意義。只不過,復雜的真核細胞生物(包括人類、植物和真菌等)通過另一種方式將基因重新組合。


但實際上,我們搞不清在真核細胞這種龐大復雜細胞群體在進化中出現性行為的優勢是什么。同時,性也與死亡緊密相關。我們越是將資源集中在繁衍后代上,我們在進化方面的表現就越好。但如果我們把所有資源都用在繁衍上,那讓我們自身延續生命的資源就所剩無幾了。


所以從進化的角度來看,我放棄了能讓自己活得更長久的資源,這是有意在縮短自己的生命。生存是有代價的,做任何事都需要付出代價。


Nautilus:你說的“性與死亡密切相關”是什么意思?


尼克·萊恩:這里所說的死亡是指細胞程序性死亡的特定過程,它受基因控制,會消耗能量,而且是刻意為之。受損的細胞會自殺,并由干細胞生成的新細胞取代。而在個體層面上,性行為通過重組基因實際在做同樣的事。


從自然選擇的角度來看,這樣做的目的就在于增加個體之間的差異。性行為能夠增加種群內的多樣性,從而獲得自然選擇上的優勢。自然選擇所要求的個體差異又來自于性,來自于一個人能留下多少子孫后代。久而久之自然選擇產生的結果是:少數男性留下了比同類多得多的孩子。


Nautilus:你的意思是,有些男性表現好,有些則表現差?


尼克·萊恩:沒錯,在自然選擇的層面上,性行為所做的就是讓最優良的基因留下盡可能多的副本,種群內會有一些非?!坝行А钡哪行院鸵恍┫鄬Α盁o效”的男性,自然選擇把機會給了那些更“有效”的男性。



這對被淘汰的個體是悲劇,但從進化的角度卻是人類的福音。


Nautilus:你將生命的能量過程一直追溯到線粒體上,那么它從何而來?


尼克·萊恩:它們是混入其他細胞的細菌。雖然學界仍在爭論線粒體的原始面貌如何,但我們幾乎可以肯定,它是一種相當簡單的細胞。經過演化,線粒體變成了我們細胞的能量工廠,我們生存所需的全部能量都來自線粒體。


Nautilus:這跟衰老有什么關系?


尼克·萊恩:生存是有代價的,做任何事都需要付出代價。從某種程度上說,代價的大小取決于生活節奏的快慢。新陳代謝率(即我們攝入氧氣和消化食物的速率)和壽命長短之間存在著很強的相關性。


在環境適宜時,我們會將大部分資源用于性成熟的過程。這種關系不僅僅存在于人類或者動物,植物也是如此。


但如果環境惡劣,比如遇到了饑荒,我們就會轉而把重心從性行為、合成蛋白質以及長身體轉移到生存,等待困難時期結束。



在過去十多年的時間里,這種基因開關一直是大多數衰老研究工作的焦點。它并不完全跟代謝率有關,而是和我們分配資源的方式有關。我們分配資源的重點要么放在性行為上,要么放在生存上。


對非常簡單的生物來說,各種基因突變可以讓它們的壽命增加一倍或兩倍,但對我們這樣復雜的生物來說就很難做到了。


人類如何才能長壽?


Nautilus:我們總是希望延長自己的壽命。那么最佳的策略是什么呢?一些研究表明,限制哺乳動物攝入熱量似乎能夠顯著延長壽命,這在人類身上也能奏效嗎?


尼克·萊恩:這很不好說。


科學家曾在恒河猴身上做過持續數十年的長期研究,而得到的結果卻是相互矛盾的。


有些結果表明,這種方法效果很好,能夠將壽命延長30%~40%。而另一些結果則表明,讓實驗對照組的猴子隨心所欲大吃特吃實際上對身體不利,因此它們的壽命并不能作為正常水平來對照參考,所以實驗設計中存在很多的不確定性。


此外,大多數人也不愿意減少40%的食物攝入。


倒是有些人真的這樣做了,也沒有證據表明他們就因此長壽了。我還聽說有人因此患上了骨質疏松癥,摔一跤就骨折了。所以,這種方法是有副作用的。



Nautilus:那么,人類究竟如何才能長壽呢?


尼克·萊恩:從進化的角度來看,你會得到一個令人震驚的結論:壽命幾乎不存在上限。


比如生活在小島上的負鼠,如果沒有天敵,它們就會在繁衍五、六代之后將壽命延長一倍。


如果我們從鳥類的代謝率進行推斷,那么它們的壽命應該要比實際短得多。鴿子的壽命在30年左右,而基于它們的高代謝率和體型大小推斷,它們的壽命應該只有3-4年,實際是預期的10倍。


我們有充分的理由認為,鴿子之所以如此長壽,在于它們有著很強的有氧代謝能力。換句話說,它們會飛。飛行需要付出巨大的代謝成本,因此鴿子的線粒體也足夠強大。而所謂的優質線粒體很少釋出自由基,這似乎就是鴿子能活這么久的原因之一。


Nautilus:自由基和長壽引出了很多話題,特別是在飲食方面,比如我們應該多吃富含抗氧化劑的食物來吸收自由基,從而活得更長。關于自由基,我們應該了解哪些?


尼克·萊恩:自由基引發衰老的理論發端于50年至60年前,這種理論認為線粒體會產生一種被稱為自由基的活性氧化物;我們吸入的一部分氧氣會以活性自由基的形式釋放出去,對DNA、蛋白質和基因造成破壞,或者是損傷細胞膜本身;隨著時間的推移,這些損傷會逐漸累積,直至發生所謂的“差誤災難”,導致細胞無法存活下去。在過去的幾十年里,最初提出的理論已被逐步推翻。



還有一種觀點認為,服用大量抗氧化補充劑可以免受衰老相關疾病(包括癌癥和癡呆癥)的困擾,這個觀點也被推翻了。科學家已經做了大量研究赫爾數據分析,結果顯示,攝入大量抗氧化劑反而有可能讓人死得更快。


Nautilus:如果氧化自由基確實會損傷我們的細胞,為什么抗氧化劑不起作用呢?


尼克·萊恩有一個合理且被普遍接受的原因——它們會干擾信號傳遞。


我們現在已經知道,自由基可以發出信號讓細胞進入應激狀態。細胞有各種各樣微妙的特質,但如果哪里出了問題,這些特質就會充當起“煙霧探測器”,細胞能夠探測到這些“煙霧”并做出相應的反應。細胞中的“煙霧探測器”能夠引發應激反應,繼而改變各種基因的表達,從而對細胞起到保護作用。


抗氧化劑實際上是將“煙霧探測器”禁用了,這可不是一件好事。因此,更多的自由基往往能夠引發一種具有保護作用的應激反應,這些反應能讓細胞準備好應對威脅,從而存活更長的時間。攝入抗氧化劑來干擾這種信號傳遞,那真的起不到什么幫助作用。


Nautilus:如果鴿子的壽命能夠比基于其代謝率計算的預期值長10倍,是否意味著我們人類也可以做到?


尼克·萊恩:就人類來說,我們受到了大腦的限制。如果我們可以在自己活著的時候替換所有的身體細胞和組織,那么我們可以活多久應該就不存在限制了。但如果我們把自己的神經元替換掉,那在這個過程中,我們就是在重寫自己的經歷,我們也就不再是我們自己了。


我想神經元壽命上限(120年左右)才是人類壽命的真正限制。我們要怎樣才能防止大腦隨著年齡增長而流失質量、斷開神經元連接以及失去為我們存儲記憶和經歷的神經元突觸呢?



Nautilus:如果我們能夠讓神經元再生,替換掉那些受損的神經元,它們是否會處在初始的狀態,可以被銘刻上新的經歷?或者它們是否會融入現有的神經通路?另外,我們討論神經元再生涉及的是哪些腦區?哪些跟記憶相關?哪些跟認知處理相關?


尼克·萊恩:我們還不清楚神經元和記憶的準確關系,單個神經元就可能擁有10,000個突觸連接,它們構成了神經網絡,但單個神經元不會被銘刻上記憶。因為如果存儲記憶的是突觸連接,那么一個新生成的神經元要怎樣重建所有那些連接呢?


替換神經元還存在其他一些有趣的問題。


Nautilus:例如,我們可以把皮膚細胞培養和改造,使它變成干細胞,隨后,我們可以誘導這個干細胞分化成神經元,并用它來替換大腦中死亡的神經元。假設這個新的神經元能夠成功建立正確的連接,那么一個重要的問題是:它的線粒體會怎樣?


尼克·萊恩:當我們改造皮膚細胞時,它的線粒體會恢復到在干細胞時的狀態:它的外形會變圓,并失去電荷。但我們還不知道其中的DNA發生了什么變化,它會保留著在作為皮膚細胞時所遭受的損傷,還是以某種方式抹除掉了?


如果它仍然保留著損傷,那么新生成的閃亮神經元可能只是金玉其外,會像廉價的塑料復制品那樣很快失靈。


如何利用線粒體的特性延長人類壽命?


Nautilus:你在《能量、性、死亡》一書中寫道:“要延長壽命以及擺脫老年疾病,我們將需要更多的線粒體?!睘槭裁次覀冃枰嗄??


尼克·萊恩:如果我們只考慮壽命的長短,那么可以看一看陸龜,它們的壽命非常長,原因在于它們的新陳代謝率極低;由于它們根本不怎么動,所以長壽僅僅是因為它們的細胞很少處在應激狀態。


而鳥類處在另一個極端,它們的代謝率比我們還高,擁有很高的體溫,需要消耗更多的氧氣,但它們的壽命卻長于同等體型和同等代謝率的哺乳動物。這似乎是因為鳥類擁有大量高質量的線粒體,因此它們得以提升整個系統的功能。


因此,壽命長短跟代謝率之間的關系構成了一個近乎U形的曲線,我發現這一點真的很有趣。


Nautilus:在這條曲線上,我們人類處在什么位置?


尼克·萊恩:我們處在曲線的中間位置。就體重來說,無論是相對于鳥類還是爬行動物,我們的壽命都相對較短,因為我們的代謝率相當高,但我們卻沒有鳥類那種高質量的線粒體。


這有一部分是個體線粒體質量的問題,還有一部分是線粒體數量的問題。



舉例來說,人體肝臟細胞中的線粒體數量是陸龜的10倍。所以,這似乎意味著生物進化出較高的有氧代謝能力能夠延長壽命(至少我是這樣看的,雖然這個觀點沒有得到驗證)。


現在,我們人類的壽命要比大猩猩或黑猩猩長得多。在早期人類的進化中,我們似乎經歷一個增強有氧代謝能力和耐力的階段。這也許和我們的祖先在非洲平原追逐瞪羚或其他一些事有關。


從進化的角度看,(人類)有氧代謝能力的增強是在何時發生的,我們知道嗎?我想是在100萬年前而非幾十萬年前,發生的時間比人們想象的要早。


Nautilus:讓我們更深入地探討復雜細胞的進化,你能多講講細菌和宿主細胞的早期結合嗎?


尼克·萊恩:我們還不能確定捕獲細菌的是哪種宿主細胞,以及被捕獲的又是哪種細菌。


不過,大量的證據指向了一個事實:宿主細胞是一種類似于細菌的簡單細胞,名為古核細胞。


它沒有儲存DNA的細胞核,不存在有性生殖,也不會四處游走去吞噬其他細胞。在機緣巧合之下,一個細菌進入到它的體內,變成了線粒體。


也就是說有兩個非常簡單的細胞,一個進入了另一個的體內。真核細胞(即我們自己的復雜細胞)的所有特征和多樣性都是在這種相互作用的背景下產生的。這意味著,線粒體(它經常僅僅被視為細胞的能量工廠)一直是生命所有這些復雜性進化的原因,而且是一切的核心。


Nautilus:這么說來,我們僅僅把線粒體視為能量來源,是小看它了?


尼克·萊恩:嗯,如果我們考慮長壽的問題,就不能只把線粒體看成是細胞的能量工廠,還要認識到它是促成所有生命復雜性進化并仍然具有核心影響的關鍵因素。


不論是細胞的自我復制、分裂,還是死亡,線粒體都在其中扮演著必不可少的角色。


Nautilus:那么,科學家要如何利用線粒體的特性來延長人類壽命呢?



尼克·萊恩:這件事很難。


用優質線粒體替換劣質線粒體,最簡單的方法是在細胞層面誘導機體進行選擇:淘汰擁有劣質線粒體的細胞,保留擁有優質線粒體的細胞。


所以,你要做的第一件事情是細胞更新。運動和鍛煉,甚至良好的飲食是有益的:水果和蔬菜對我們有好處,部分原因是它們含有能夠刺激細胞更新的元素,與抗氧化劑沒什么關系。


“吃得好,多運動”這句老話說的沒錯,但這無助于我們進一步延長壽命。


如果細胞得不到更新,細胞層面的選擇無法進行,劣質的線粒體就會出現增殖。在我們年齡增長時,在我們罹患各種疾病時,這種情況非常容易出現——劣質線粒體不斷增殖,而優質線粒體則被犧牲掉了。隨著線粒體突變體越來越多,心肌纖維(不易被替換)就會受損。


大腦也是我們長壽道路上的難點,但線粒體移植或許能夠提供解決問題的線索。


Nautilus:有一個問題我思考了很長時間:神經元是如何依靠在出生時獲得的線粒體存活120年的?


尼克·萊恩:實際并不是這樣,研究發現,干細胞可以通過細小的連接細絲向神經元傳送線粒體。這聽起來像是科幻小說中的情景,但如果干細胞可以向鄰近的神經元傳送嶄新的線粒體,那幾乎就相當于為其注入新的生命。


我們要做的,不是直接替換神經元,而是想辦法重新激活干細胞。雖然做起來并不容易,但也許是最好的方法。


原文來自Nautilus,中文版首發于微信公眾號:造就(ID:xingshu100),原標題《對性的欲求是以死亡為代價,這是從何時開始的?》,翻譯:何無魚,封面:pixabay

*文章為作者獨立觀點,不代表虎嗅網立場
本文由 造就Talk 授權 虎嗅網 發表,并經虎嗅網編輯。轉載此文章須經作者同意,并請附上出處(虎嗅網)及本頁鏈接。原文鏈接:https://www.huxiu.com/article/308204.html
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