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人類為何無法實現“永生”?生物學家:我們都是基因的“打工仔”

疾病、衰老、意外,這些影響人類生存的因素,使得每個人的壽命在個體差異上各不相同。從宏觀角度看,人類的平均壽命隻有70歲左右,活上100歲幾乎是人類的極限。究竟是什麼在影響着人類的存活?

“從小孩到老人”

幾乎所有的有機生命體都是基因表達的一種外在表現,所有活動圍繞着基因傳遞性進行。生物學家表示,即使像人類這樣的高等生物,也不過是一具軀殼,用來承載基因。我們都是基因的“打工仔”。

基因

為什麼這麼說呢?從生物學的角度來講,任何有機生命的形式都脫離不開這個話題,并且生命的永生,本質上是基因的永生。目前科學家針對這方面的研究主要集中在細胞衰老、神經變化、基因表達等方面,希望能夠更進一步地了解生命的運作形式。

神經系統

接下來本文将會主要介紹影響人類生存的兩個重要變量,基因和神經性退行病變來着重解釋人類為何無法永生,以及生命的後續可能形式。

内部表達

脫氧核糖核酸,想必大家都不會對這個感到陌生。這是絕大多數生物體中攜帶的物質,由四種核苷酸亞基組成的鍊構成,被稱作DNA。由于堿基戊糖殘基的化學成分,DNA鍊具有方向性。雙螺旋結構的兩條鍊以相反的方向運行。

DNA和RNA的組成與結構。

這種運作方式主要是基因的自身功能表達,其DNA的編碼部分起始于基因轉錄為RNA,這是第二種與DNA相似的核酸。但主體部分為有糖核糖而非脫氧核糖。

随之而來的,便是染色體的變化。一個生物體或細胞中的全部基因被稱為它的基因組,它可能儲存在一條或多條染色體上。染色體則是由一個非常長的DNA螺旋組成,裡邊包含了數千個編碼基因,特定基因所在的染色體區域被稱為“基因座”。

染色體結構圖

生命結構在億萬年的演化中,早已就出現了各種表達形式的不同,從而使得物種有着各種各樣的外在表現以及内部變化。包括但不限于性别、外觀、生物功能、器官等等。生命形式為了保持自身的一個穩定結構還需要進行一種“運動”,這就是之前提到的轉錄和複制。

DNA模拟圖

人類作為具有真核基因表達的染色體,染色體與組蛋白的結合儲存蛋白,以複合形式包裝在細胞核内,形成核小體的單元。DNA除了這種表達方式外,真核生物染色體還包含參與确保DNA在複制分裂過程中,以不被分解的前提下進行轉錄複制。

端粒

這個過程為複制起點、端粒和着絲粒。複制起點是DNA複制開始以産生染色體的兩個複制的序列區域;端粒則是較長的重複序列,覆蓋線性染色體的末端,防止DNA的編碼和調節區域在複制的過程中被降解。

而在這之中,每一次都基因組複制時,端粒的長度都會縮短。通俗地來講,DNA在每一次都複制過程中頭尾部分都會有重複的序列結構,這些重複的結構會被抛棄。但也不能影響正常部分的基因複制轉錄,端粒的作用便是為了保護這種轉錄過程。

端粒磨損次數是有限的

但是這個過程總會有一些磨損消耗,所以端粒會逐漸變短,而生物中的端粒磨損次數是有限的,這也從這方面說明生物的生命是有限的。這種外在的表現變化便是衰老,是所有有機生命都無法逃脫的問題。這是成為高級生命體的代價,單細胞生物一般不會有這種煩惱。

人類不能永生

讓我們繼續回到問題上,DNA轉錄複制帶來的衰老變化幾乎是不可逆的,所以從這方面來講,人類不能永生。衰老的形式表現為多種多樣,内在因素和外在因素都占有不同比例。

比如皺紋,這種外在變化不單單隻是内部細胞衰老變化導緻,外在條件的影響會加速細胞老化。特别是來自陽光照射所帶來的光老化影響,日照越多的人會比日照少的人更容易出現皺紋。

面頸部皺紋

老化還會帶來力量的減弱,肌肉組織的流失,骨骼的鈣流失,人體會變得越來越脆弱。男女之間的性差異還會表現出不同的衰老變化,比如體重、身高出現差異以及更年期的出現。

比起這種外在的實質性變化,内部的神經性退行病變則更加令人難受。那麼,什麼是神經性退行病變呢?

大腦皮層的主要結構與功能

内部結構的衰老分解

神經退行性病變簡稱神經退化,它是神經元結構和功能逐漸喪失的一種表現。包括神經元死亡和膠質細胞平衡,這會導緻癡呆症等認知障礙的出現。

随着年齡的增長,癡呆症會變得更加普遍。在65~74歲之間的人群中,大約有3%的人會出現這種症狀,年齡段在75~84歲之間的則有19%,85歲以上的則高達人群中的一半。

除了阿茲海默,也就是我們俗稱的老年癡呆,帕金森、亨廷頓病等都被歸類為蛋白質病變。不少神經退行性疾病是基因突變引起的,其中大部分都在完全不相關的基因中。三核苷酸的重複是這種病變的主要特征,發病機制為多聚谷氨酰胺重複。

“帕金森”

額外的谷氨酰胺殘基可以通過不規則的蛋白質折疊和降解,改變的亞細胞定位及其他蛋白質的異常相互作用來獲得毒性。這種蛋白質毒性是其關健形成機制。

因此,大部分人即便能夠撐過DNA複制轉錄變化帶來的衰老,也無法突破這種神經退行性病變帶來的影響,最後将會在逐漸失去認知和共濟失調中死去。

基因鍊

由此我們可以看出生命形式的内部變化才是生命存在的真谛,無論什麼物種,包括人類,都是基因鍊的“打工仔”。除此之外,繁殖可以說是貼切地證明了。

物種繁衍的過程中,DNA便會以生物遺傳的方式獲得一種新生,有機體從父母那兒繼承基因,有性生物的每條染色體都有兩個副本,因為它們從父母那裡繼承了一套完整的染色體。

人類染色體核型圖

遺傳物質從一代細胞到下一代細胞的複制和傳遞是分子遺傳的基礎,有機體繼承了父母特征,這也使得生命以另一種表現得以長存。這種運作機制可以看作是天然的,自然規律化的一種形式,完全是出于一種生物的本能。

這是生命逐漸走向死亡,最後以一種循環又開始新生的過程。那有沒有其他辦法來延長自身的壽命呢?

何謂永生?

就目前而言,生物學上把衰老主要歸結于細胞衰老和遺傳病變,理論上來講是能夠進行壽命延長的。DNA的轉錄過程中,起到保護作用的端粒酶便是很好的保險手段,不過它會被消耗。在一定次數的細胞分裂後耗盡,将會導緻細胞染色體中重要的遺傳信息随分裂而丢失。

龍蝦

如果通過某種方式能将這種保護機制給延長,那麼人類的壽命也可以得到提升。這一點在部分生物中已經有體現,比如說龍蝦的生長過程中,它們的端粒酶基本就不會有什麼變化影響,因此可以一直生長下去。

細胞分裂

另一種思考則與之類似,海弗利克極限作為細胞分裂次數多一種理論,如果限制這種分裂,将端粒縮短,通過暫時激活端粒酶來逆轉端粒縮短興許能夠完成抗衰老。不過這項研究的風險非常高,如果使用不當極有可能誘使癌細胞的出現,從而增加癌症病變,得不償失。

如果從另一方面來講,人作為有意識、有智慧的生物,永生或許可以從意識上得到實現。通過腦機結合将人類意識上傳至芯片進行智能AI的結合,也不是不可能。如今科學界已經在探索意識保存的可能性,興許未來以數字形态的生存也是一種延長壽命的方式。

人腦和智能AI結合

無論是哪種科技的壽命延長,人的力量終歸是有限的,這種存在也決定了人的渺小。在這種有限的生命裡如何達到生命以上的高度,可能除了人類,沒有任何物種能夠做到。

人類能突破永生嗎?

這份超越和超脫也決定着,人類的生存或許并不是以有機形式的存在而存在,思想的傳遞,精神的傳承可能才是人類真正的永生方式。

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