地球上有理論可以永生的生物
前幾天,我在網上購入了幾隻水母給孩子玩,我之前有一個誤區,因為水母的體型以及燈塔水母的原因,一直以為水母的壽命普遍很長。購買的時候,被告知,這幾個水母壽命只有一年左右,我還特意查了一下,其中就有一些關於「永生」的東西。
燈塔水母,水螅蟲綱,微型海洋生物,直徑只有5毫米左右,這樣一個名不見經傳的動物,確有所有人類都羨慕的「返老還童」能力。
在發現燈塔水母之前,一般都認為,生命發育過程是不可逆轉的,因此人們認為體細胞不可能迴轉到幹細胞狀態。但是燈塔水母用實際行動狠狠了打了這個理論的臉,它就可以在達到性成熟以後,遇到刺激的時候,將體細胞轉化成幹細胞,從而進入其幼體水螅的狀態,然後在條件合適的時候,再重新發育成燈塔水母。
義大利薩倫託大學的Stefano Piraino一直在做著燈塔水母「返老還童」的研究,他和他的合作者進行了多年的燈塔水母的研究,觀察了水母從水螅體到水母體,以及水母體到水螅體的來迴轉變,其間沒有經過繁殖-死亡的生命過程。且用於觀察的幾千隻水母體,都具備這種逆轉生命的能力。即是說,幾乎所有的燈塔水母都有「返老還童」無限連的技能。
既然提到了水母體變水螅體,當然也要談談這個水螅。
1988年,美國波莫納學院的研究人員研究並追蹤水螅四年,用觀察樣本死亡率及生育率的變化來衡量水螅的衰老。4年後,研究人員沒有發現水螅的生育率隨著「年齡」的增長而有所下降。據研究表明,水螅身體的大部分由還未徹底分化的幹細胞組成,幹細胞有持續分裂的能力,因此水螅的身體處在不斷更新的狀態,即理論上的,水螅體大多數細胞有無限分裂的潛力,造就了其不老不死的可能。
有一種觀點,生物之所以會衰老,和分布於基因上的端粒有關。端粒是不參與任何遺傳物質運輸的,但是卻會隨著細胞分裂的次數而逐漸變短,它就像一個帽子,戴在我們DNA的兩端,保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。
端粒的長度反映細胞複製史及複製潛能,每當細胞經過有絲分裂,產生新的DNA時,分布在DNA兩端的端粒就會變短,DNA的穩定性也就會隨之下降。端粒長度下降到一定程度時,細胞就會自動啟動衰老機制,讓生物衰老,甚至死亡了。
幹細胞和生殖細胞與其他體細胞不同,幹細胞中存在活躍的端粒酶,是一種由RNA和蛋白質組成的特殊反轉錄酶,專門合成DNA末端的端粒。有絲分裂端粒變短?那就給他修起來!也就是說,如果某個生物整體或者大部分細胞都是由全能幹細胞組成,那這個個體就有了永生的可能性。
現在發現的動植物種,只有澳洲龍蝦的外殼細胞,具有活躍的端粒酶。所以不管澳龍長多大,都不會像其他甲殼類生物那樣,外殼出現不能負擔的情況。其他動植物的成熟細胞中,幾乎沒有活躍的端粒酶。即,分裂的DNA的端粒,無法被修復。
差點忘記了,還有一種細胞也有活躍的端粒酶,癌細胞,這也是為什麼癌症難以治癒的原因之一。理論上,只要給予足夠的環境,癌細胞也是可以永生的。
我們理解的永生,要麼無限次地返老還童,要麼青春永駐。但是如果能脫胎換骨,算不算永生呢?
水母轉化成水螅,算是返老還童。水螅能不斷修復自我,可以說是青春永駐。有一些細菌卻可以做到真正的脫胎換骨。
大腸桿菌,是我們身邊再熟悉不過的一種細菌。我們都知道,大腸桿菌分裂快,成長迅速,培養簡單,重組子穩定,但是我們從來沒想過,培養基上面的菌體,有沒有死亡的?
理論上來說,有。但至今科學家在顯微鏡下,還沒有發現大腸桿菌在分裂多少次之後會死亡。即使發現了,又怎樣呢?這個死的大腸桿菌,真的是最初的那個大腸桿菌嗎?
大腸桿菌,無性分裂生殖,根據細胞學原理,細胞總是要從已有的細胞分裂而來。複製,粘貼,完全一樣的個體。於是,我們總是可以將眼前的這個大腸桿菌追本溯源到億萬年前的某一個大腸桿菌身上,它們完全可以說是同一個大腸桿菌。也就是說,根據細胞學原理,像大腸桿菌這樣的菌體,是可以「永生」的。
我們都知道大腸桿菌是分裂生殖,但是大腸桿菌的分裂生殖不是簡單地複製粘貼。通常情況下都是有主體和替身的,主體保持原有的良性基因和物質,然後將非良性的「垃圾」全給替身,替身成長起來以後,會成為新的主體,然後會一代一代循環往復的將這一傳統繼承下去。也就是說,一個大腸桿菌,可以將自己脫胎換骨成無數個和自己一樣的大腸桿菌,只有一個最終的替身,每一代最終的那一個替身可能因為積累的「垃圾」太多,造成自身崩潰死亡。
像大腸桿菌這樣的生殖方式,可以說是變態的,不僅保證了自己的不死不滅,還增加了自己的數量,且是無限增加的趨勢。
1.複雜性
功能的複雜性,決定了細胞的單一性。動植物的發展都是趨於複雜化的,單細胞慢慢進化成多細胞,進化出各種器官,進化成各種功能,直至進化出現在最高等的人類。生物對機能的要求越來越複雜,只憑全能幹細胞根本無法完成,只能進行單一的表達,將某一種基因的能力充分發揮。我的理解就是都會點,不如一點專精。
2.適應性
永生固然很好,誰人不愛永生,但是永生也會帶來局限。
前面提到永生的生物,都會加上一個前提,理論上!
永生代表了固定,適應性,功能性等,都是一成不變的,如果一開始生理有缺陷,就一輩子有缺陷,在一定環境下也許可以生存,但是脫離了舒適區,就適應不了了。
生命就是要不斷試錯,改錯,適應。可以大膽猜想一下,地球上有生物以來,肯定不只是水母和水螅這兩種多細胞動物可以用是永生,但是現在只有這兩種了。嚴格意義上說,是一種也沒有問題,即使這樣。這種生物也沒有泛濫,就可以從側面證明了,這種永生,並不是一個好的發展方向。即使是燈塔水母和水螅,也是要不斷進行繁殖延續後代的。
上帝給你關上一扇門的時候,也會給你打開一扇窗。雖然人類失去了永生的可能性,但是我們獲得了思考的能力。
2012年諾貝爾生理學獎由京都大學物質-細胞統合系統據點iPS細胞研究中心長山中伸彌和英國發育生物學家約翰-戈登獲得,它們的研究和試驗表明了成年體細胞經過誘導,可以回到早起幹細胞狀態,以用於形成各種類型的細胞,並應用於臨床醫學。
這項研究完全改變了人類對自身發展和細胞分化的認識,使細胞「返老還童」成醫學新突破,為疾病的研究和診治提供了新的途徑,這也為人類延續生命甚至永生,提供了基礎的理論基礎,雖然這只是邁出了馬拉松的第一步而已。現在看來,想讓體細胞在活人體內「返老還童」,還是根本就不可能的事情。