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许多人在归结老化的原因时,都落入了倒因为果以及循环论证的陷阱。
自线粒体老化理论在三十多年前初次问世以来,它已彻底改头换面。
你会发现,老化是线粒体不可避免造成的结果;你也会发现,该怎么做才有机会老得像精灵那般优雅。
最终章 生命之钟:为何线粒体终将杀死我们
代谢率快的动物往往老化得很快,并且会屈服于癌症之类的退化性疾病。鸟类是个例外,它们的代谢率快,同时也很长寿,不易患病。它们能达到这个境界,是因它们线粒体渗漏的自由基较少。然而,有些退化性疾病看起来和线粒体没有关系,那为什么自由基渗漏会影响我们罹患这些疾病的风险?一种活跃的新观点正在崛起。在这全新的故事中,受损线粒体与细胞核之间的讯息交流,在细胞的命运,以及我们自身的命运之中,都扮演了重要的角色。
老化及死亡——线粒体的分裂或死亡,取决于它们和细胞核的交互作用
在托尔金的不朽史诗中,那些永生的精灵跟他们身旁的人类一样是会死的。他们在战场上大批大批地死去。不会发生在他们身上的事情是老化,至少老得不多。在《魔戒》中,瑞文戴尔的爱隆王已经几千岁了,这般年岁甚至让圣经都相形见绌。托尔金将他的面容描述为《看不出年龄,既不老也不年轻,虽然这张脸孔蕴含了他对许多事物的回忆,苦乐参半。他的发色浓暗,有如夕暮下的黑影……》
这只是想象力丰富的作者异想天开吗?那可不一定。虽然老化和伴随老化而来的退化性疾病是西方世界的灾难,但它们在自然界并非普遍趋势。例如,许多参天巨木的树龄可高达数千年。诚然,树木和我们的关系很远,而且任何一棵树木身上都有一大部分是无生命的支持性结构。再举一个比较好的例子是各种鸟类,它们离我们近多了。鹦鹉能活过一百岁,信天翁可以超过一百五十岁。许多鸥类可以活到七八十岁,而且身上也看不出什么明显的老化征象。有一组着名的相片,主题是苏格兰动物学家杜纳特,以及一支在奥克尼被捉到并且戴上脚环的管鼻海燕。第一张照片,是年轻英俊的杜纳特教授和一支年轻英俊的鸟儿,摄于一九五二年。第二张照片摄于一九八二年,地点仍是奥克尼,画面中是杜纳特教授,以及三十年后意外又被抓到的,同一只戴着脚环的管鼻海燕。此时的杜纳特的形貌泄漏他已饱经岁月的风霜,但那只鸟儿完全没有变老,至少肉眼看不出来。第三张照片我始终未能见得,似乎是描绘杜纳特和同一只管鼻海燕在一九九二年的样貌,而仅仅数年之后,照片的主角之一便在多年疾病缠身之后辞世了。愿你安息,杜纳特教授。
有些读者可能会想:可是我们也有可能活到或是活过一百岁呀!就算一只鸟能做到这点又有什么特别?答案在于,以鸟类的代谢率来看,它们活得远比《应有》的岁数更长。在相对于本身的代谢率条件下,如果我们能跟一只低等的鸽子一样长寿,那么我们应该会快快乐乐,无病无痛地活上或许数百年。那为什么我们没有?为什么事实不是这样!如果有政治决心要解决这个问题的伦理困境,那么生物学上似乎也没有理由不行。自我们从人猿里分支出来以后,超过六百万年的演化时间里,我们的最长寿命已经延长了五到六倍,从二、三十年变为一百二十年。从弯腰垂手的人猿到直立的智人,在这条大家所熟悉的演化历程里,我们的身高长高,体重变重,而代谢率也降低了。这些改变是天择的结果,它篡改了我们的基因;而如果将这个做法应用在我们自己的身上,就叫做基因改造。但就算我们不想为了虚荣的永生而摆弄我们的基因,要对抗年老所带来的残酷退化性疾病(因此衰弱的人口比例正日益增长),最好的方法还是师法演化,以合乎伦理的方式,应该用我们学到的一切。
鸟类及哺乳类的寿命对体重关系图。大型动物代谢率较慢,而寿命较长。这在鸟类和哺乳类身上都适用,两者在双对数座标图上所描出的直线斜率也非常相似。然而这两群生物之间有段差距;跟拥有类似的体重及静止谢率的哺乳类相比,鸟类的寿命是它们的三倍或四倍。
我说的是《相对于代谢率》。请回想第四章,在哺乳类和鸟类中,体重和代谢率之间是有关联的:普遍而言,物种的体型愈大,代谢率就愈慢。举例来说,老鼠细胞的代谢率就是我们的七倍。而老鼠的寿命也比我们短了好几倍,这并不是巧合。在果蝇之类的昆虫身上,可以更清楚地感受到代谢率和寿命之间的关系。在它们的案例,代谢率取决于环境温度,环境温度每上升大约摄氏十度代谢率就会加倍;在此同时,果蝇的寿命也从超过一个月降为不到两周。
在相对不受天气变化影响的温血哺乳类身上,体重、代谢率,和寿命之间大致上有所关联——动物体形愈大,代谢率便愈慢,而寿命也愈长。如果我们描绘出一份鸟类的关系图,就会发现同样的情形也适用于鸟类,但有趣的是,这两条关系线之间有段差距。如果我们将静止代谢率相似——或许可以说是生活步调类似的哺乳类和鸟类两两相比,那么平均来说,鸟类的寿命会是哺乳类的三到四倍。在某些案例中,差距甚至还要更大,所以虽然鸽子和老鼠的静止代谢率相当,但是鸽子可以活三十五年,而老鼠勉强只能活上三到四年,双方差了一个数量级。如果将我们的寿命,相对于代谢率,描绘在图表上,我们也活得比《该有》的年岁表长——就像许多鸟类(其实还有蝙蝠),我们的寿命,是其他静止代谢率相近的哺乳类的三到四倍。当我说我们的寿命也许可以延长至数百年时,是在拿我们自身和鸽子比拟;它们的寿命,相对于其代谢率,是我们的二或三倍。换句话说,鸽子的寿命远比老鼠长,并不是因为它们放慢了生活步调;鸽子维持着和老鼠完全相同的生活步调,然而寿命却是老鼠的十倍。这显然是没有任何附带条件的。
重要的是,老化通常伴随着疾病,不过也并非绝对。老鼠也会得到和我们相同的老年疾病。它们会变得过胖、罹患糖尿病、癌症、心脏病、视力衰退、类风湿性关节炎、中风还有失智症等,不胜枚举;不过他们会在两三年的时间内发展出这些疾病,而不是数十年。许多鸟类也会受到相同的疾病所苦,不过永远是发生在接近它们生命尾声的时候。老化和退化性疾病之间无疑是有关联的,然而是什么样的关联仍属臆测,并且受到争议。不过有几件事是我们可以肯定的。其中一件就是,这不是一种照表操课的关联性。它不是取决于流逝的时间有多少,而是相对于这个生物体的生命总长。重点是多老,而不是几岁。而普遍来说,各个物种的老化速率多半是固定的。虽然也有不少的偏差落在平均值的外围,但我们仍然大致不脱圣经所说:《我们一生的平均给定时间是七十岁。》我们的内在决定了这一生的时长——我们的基因借由某种方式控制着这件事,不过靠饮食和健康习惯也可以造成某种程度的改变。曾有人问霍尔登,什么样的发现会让他质疑他对演化的信念,他回答:《一只前寒武纪的兔子。》同样的,如果有一天让我见到一只百岁鼠瑞,我就会把我对老化的见解全部从窗户丢出去。或许有一天,老鼠的寿命会演化成一百岁,不过它得要更动很多很多的基因才有机会。而那时候,它也已经不能算是老鼠了。
老化和疾病的关联性还有第二点重点,更贴近我们自身的苦难,那就是,退化性疾病不是老化必然的一部分。例如有些海鸟似乎完全避开了高龄的那些退化性疾病,不像我们那样老得《病痛缠身》。它们似乎就像精灵一样,活得很久,而且很健康,不知怎么地避开了许多年老的折磨。它们最后的死因为何并不清楚,不过它们摔落地面的机率似乎会随着年龄提高;推测它们虽然不会败给退化性疾病,但会渐渐失去肌肉的力量和协调性。也有线索显示,人类之中百岁以上的人瑞也比较不容易罹患退化性疾病,他们往往是因为肌肉逐渐无力而死亡,而非特定的疾病。
至少有上百种理论被用来说明我们为什么会老化。在《氧:构成世界的分子》一书中,我就宏观的演化观点讨论过其中的一些。在这里我只想说,许多人在归结老化的原因时,都落入了倒因为果以及循环论证的陷阱。例如有些人说,老化是因为某种荷尔蒙(例如生长激素)的流通量降低了。或许吧,但为什么这种荷尔蒙的含量会开始下降?同样的,有些人主张老化是源自于免疫系统的机能衰退。当然这也是一个因素,可是为什么我们的免疫系统会开始衰退?一个可能的答案是因为经年使用,自然累积了许多磨损之处。这个答案虽然很受欢迎,不过却是解释不通的。为什么老鼠和人类自然磨损的速率会差这么多?要是老鼠能躲过残酷命运的一切明枪暗箭,有可能活到一百岁吗?当然不可能!它的老化速率是从内在决定好的。我们每个人的身上都有一座滴答作响的时钟,而时钟运转的速率由我们的基因决定。用专业术语来说就是,老化是内在性,并且是累进的——源自内部,而且每况愈下。关于老化的任何解释,都必须能说明它的这两项特征。
众人所提出的时钟大多走得不太准。比如说端粒——染色体末端的《盖子》,在我们的一生当中会以稳定的速率逐渐磨损。它们在不同物种间呈现出极为不同的模式,因此不太可能是老化的根本原因。另外我曾谈过代谢率做为时钟的可能性。然而这点通常也会被驳回,因为代谢率和老化之间的关系有可能会被严重地扭曲,就像鸽子,有很长的寿命,可是代谢率也很快。然而跟端粒不同的是,这样的扭曲可以提供深刻的洞见,帮助我们看穿老化表面下的本质。代谢率没有那么精确,它只是个代理人,隐身在它背后的是线粒体呼吸链的自由基渗漏。有时候自由基渗漏的速率和代谢率成正比,就像在许多哺乳类身上看到的那样,可是两者之间的关系并非永远都是这样,代谢率和自由基渗漏不相符合的例子也很多。这些违例的情形可能可以解释鸟类的长寿,或许还能解释运动悖论——运动员的耗气量远高过宅人们,但并不会老得比较快,实际上,他们通常老得慢一些。
线粒体的自由基渗漏是否真能解释老化,这件事一再受到质疑,若要使人信服,它还必须克服一些明显自相矛盾的现象。而它确实做到了。自线粒体老化理论在三十多年前初次问世以来,它已彻底改头换面。它的最新风貌不只解释了老化的大致样貌,还有许多具体细节,诸如肌肉的耗损、持续的发炎,以及退化性疾病。在最后这几个章程里,我们将会看到,线粒体不只是老化的主要原因,只要想想本书所讨论过的特性,你就会发现,老化是线粒体不可避免造成的结果。我们也将看见,该怎么做才有机会老得像精灵那般优雅。
2024-07-06 16:41:28
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