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“吃得好,多运动”,真的有助于延长寿命?
2019-07-11 18:45

“吃得好,多运动”,真的有助于延长寿命?

原文来自Nautilus,中文版首发于微信公众号:,原标题《对性的欲求是以死亡为代价,这是从何时开始的?》,翻译:何无鱼,封面:pixabay


尼克·莱恩(Nick Lane),伦敦大学学院(UCL)进化生物化学家,著有《生命的跃升:40亿年演化史上的十大发明》(Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution)一书,该书在2010年荣获英国科学类书籍的最高奖项——英国皇家学会科学图书奖。


2015年,莱恩的另一本著作《至关重要的问题:为什么生命会是这个样子?》(The Vital Question: Why Is Life the Way It Is?)出版。该书一经面世便广受赞誉,被评论为“改变了游戏规则”“充满大胆而重要的想法”。莱恩在书中提出了一个复杂的新模型,展现了生命如何有可能藉深海热泉的化学能诞生于世。


比尔·盖茨(Bill Gates)评价道,《至关重要的问题》是“对生命起源的一次精彩探究”。



尼克·莱恩思考和尝试解决的,都是有关生命的大问题:


  • 生命是如何起源的?

  • 它又是如何存续的?

  • 为什么我们会衰老和死亡?

  • 为什么我们要有性行为?


通常人们会把这些谜题看成进化遗传学的问题,但莱恩坚持认为,我们的基本生物化学机制(尤其是活细胞产生能量的机制)可能影响、甚至决定了上述生命现象。





主流的进化学说认为,基因会为繁殖和生存而相互竞争。而莱恩尝试构建的进化理论,以补充或取代现有的主流理论。


他认为,“能量限制”是我们充分理解进化史上出现重大变化的原因,比如真核细胞(我们身上的细胞就属于真核细胞)这种复杂细胞的出现以及多细胞生命形式的兴起。


一切都在于能量。尼克·莱恩认为长寿的秘诀藏在线粒体中


科学杂志Nautilus在莱恩伦敦的实验室中对他进行了采访,并询问了他关于衰老、性和死亡的看法。以下是采访的部分精彩内容:


性与死亡密切相关


Nautilus:在你的著作《能量、性、自杀》(Power, Sex, Suicide)中,你问到“对性的欲求是以死亡为代价的,这是从何时开始的?为什么?这个问题是什么意思?


尼克·莱恩:性是随着复杂细胞的进化而出现的。


如果我们去看细菌,它们就不存在我们所知的那种性行为。它们会做类似的事情,也就是交换基因,而这正是性行为的根本意义。只不过,复杂的真核细胞生物(包括人类、植物和真菌等)通过另一种方式将基因重新组合。


但实际上,我们搞不清在真核细胞这种庞大复杂细胞群体在进化中出现性行为的优势是什么。同时,性也与死亡紧密相关。我们越是将资源集中在繁衍后代上,我们在进化方面的表现就越好。但如果我们把所有资源都用在繁衍上,那让我们自身延续生命的资源就所剩无几了。


所以从进化的角度来看,我放弃了能让自己活得更长久的资源,这是有意在缩短自己的生命。生存是有代价的,做任何事都需要付出代价。


Nautilus:你说的“性与死亡密切相关”是什么意思?


尼克·莱恩:这里所说的死亡是指细胞程序性死亡的特定过程,它受基因控制,会消耗能量,而且是刻意为之。受损的细胞会自杀,并由干细胞生成的新细胞取代。而在个体层面上,性行为通过重组基因实际在做同样的事。


从自然选择的角度来看,这样做的目的就在于增加个体之间的差异。性行为能够增加种群内的多样性,从而获得自然选择上的优势。自然选择所要求的个体差异又来自于性,来自于一个人能留下多少子孙后代。久而久之自然选择产生的结果是:少数男性留下了比同类多得多的孩子。


Nautilus:你的意思是,有些男性表现好,有些则表现差?


尼克·莱恩:没错,在自然选择的层面上,性行为所做的就是让最优良的基因留下尽可能多的副本,种群内会有一些非常“有效”的男性和一些相对“无效”的男性,自然选择把机会给了那些更“有效”的男性。



这对被淘汰的个体是悲剧,但从进化的角度却是人类的福音。


Nautilus:你将生命的能量过程一直追溯到线粒体上,那么它从何而来?


尼克·莱恩:它们是混入其他细胞的细菌。虽然学界仍在争论线粒体的原始面貌如何,但我们几乎可以肯定,它是一种相当简单的细胞。经过演化,线粒体变成了我们细胞的能量工厂,我们生存所需的全部能量都来自线粒体。


Nautilus:这跟衰老有什么关系?


尼克·莱恩:生存是有代价的,做任何事都需要付出代价。从某种程度上说,代价的大小取决于生活节奏的快慢。新陈代谢率(即我们摄入氧气和消化食物的速率)和寿命长短之间存在着很强的相关性。


在环境适宜时,我们会将大部分资源用于性成熟的过程。这种关系不仅仅存在于人类或者动物,植物也是如此。


但如果环境恶劣,比如遇到了饥荒,我们就会转而把重心从性行为、合成蛋白质以及长身体转移到生存,等待困难时期结束。



在过去十多年的时间里,这种基因开关一直是大多数衰老研究工作的焦点。它并不完全跟代谢率有关,而是和我们分配资源的方式有关。我们分配资源的重点要么放在性行为上,要么放在生存上。


对非常简单的生物来说,各种基因突变可以让它们的寿命增加一倍或两倍,但对我们这样复杂的生物来说就很难做到了。


人类如何才能长寿?


Nautilus:我们总是希望延长自己的寿命。那么最佳的策略是什么呢?一些研究表明,限制哺乳动物摄入热量似乎能够显著延长寿命,这在人类身上也能奏效吗?


尼克·莱恩:这很不好说。


科学家曾在恒河猴身上做过持续数十年的长期研究,而得到的结果却是相互矛盾的。


有些结果表明,这种方法效果很好,能够将寿命延长30%~40%。而另一些结果则表明,让实验对照组的猴子随心所欲大吃特吃实际上对身体不利,因此它们的寿命并不能作为正常水平来对照参考,所以实验设计中存在很多的不确定性。


此外,大多数人也不愿意减少40%的食物摄入。


倒是有些人真的这样做了,也没有证据表明他们就因此长寿了。我还听说有人因此患上了骨质疏松症,摔一跤就骨折了。所以,这种方法是有副作用的。



Nautilus:那么,人类究竟如何才能长寿呢?


尼克·莱恩:从进化的角度来看,你会得到一个令人震惊的结论:寿命几乎不存在上限。


比如生活在小岛上的负鼠,如果没有天敌,它们就会在繁衍五、六代之后将寿命延长一倍。


如果我们从鸟类的代谢率进行推断,那么它们的寿命应该要比实际短得多。鸽子的寿命在30年左右,而基于它们的高代谢率和体型大小推断,它们的寿命应该只有3-4年,实际是预期的10倍。


我们有充分的理由认为,鸽子之所以如此长寿,在于它们有着很强的有氧代谢能力。换句话说,它们会飞。飞行需要付出巨大的代谢成本,因此鸽子的线粒体也足够强大。而所谓的优质线粒体很少释出自由基,这似乎就是鸽子能活这么久的原因之一


Nautilus:自由基和长寿引出了很多话题,特别是在饮食方面,比如我们应该多吃富含抗氧化剂的食物来吸收自由基,从而活得更长。关于自由基,我们应该了解哪些?


尼克·莱恩:自由基引发衰老的理论发端于50年至60年前,这种理论认为线粒体会产生一种被称为自由基的活性氧化物;我们吸入的一部分氧气会以活性自由基的形式释放出去,对DNA、蛋白质和基因造成破坏,或者是损伤细胞膜本身;随着时间的推移,这些损伤会逐渐累积,直至发生所谓的“差误灾难”,导致细胞无法存活下去。在过去的几十年里,最初提出的理论已被逐步推翻。



还有一种观点认为,服用大量抗氧化补充剂可以免受衰老相关疾病(包括癌症和痴呆症)的困扰,这个观点也被推翻了。科学家已经做了大量研究赫尔数据分析,结果显示,摄入大量抗氧化剂反而有可能让人死得更快。


Nautilus:如果氧化自由基确实会损伤我们的细胞,为什么抗氧化剂不起作用呢?


尼克·莱恩有一个合理且被普遍接受的原因——它们会干扰信号传递


我们现在已经知道,自由基可以发出信号让细胞进入应激状态。细胞有各种各样微妙的特质,但如果哪里出了问题,这些特质就会充当起“烟雾探测器”,细胞能够探测到这些“烟雾”并做出相应的反应。细胞中的“烟雾探测器”能够引发应激反应,继而改变各种基因的表达,从而对细胞起到保护作用。


抗氧化剂实际上是将“烟雾探测器”禁用了,这可不是一件好事。因此,更多的自由基往往能够引发一种具有保护作用的应激反应,这些反应能让细胞准备好应对威胁,从而存活更长的时间。摄入抗氧化剂来干扰这种信号传递,那真的起不到什么帮助作用。


Nautilus:如果鸽子的寿命能够比基于其代谢率计算的预期值长10倍,是否意味着我们人类也可以做到?


尼克·莱恩:就人类来说,我们受到了大脑的限制。如果我们可以在自己活着的时候替换所有的身体细胞和组织,那么我们可以活多久应该就不存在限制了。但如果我们把自己的神经元替换掉,那在这个过程中,我们就是在重写自己的经历,我们也就不再是我们自己了。


我想神经元寿命上限(120年左右)才是人类寿命的真正限制。我们要怎样才能防止大脑随着年龄增长而流失质量、断开神经元连接以及失去为我们存储记忆和经历的神经元突触呢?



Nautilus:如果我们能够让神经元再生,替换掉那些受损的神经元,它们是否会处在初始的状态,可以被铭刻上新的经历?或者它们是否会融入现有的神经通路?另外,我们讨论神经元再生涉及的是哪些脑区?哪些跟记忆相关?哪些跟认知处理相关?


尼克·莱恩:我们还不清楚神经元和记忆的准确关系,单个神经元就可能拥有10,000个突触连接,它们构成了神经网络,但单个神经元不会被铭刻上记忆。因为如果存储记忆的是突触连接,那么一个新生成的神经元要怎样重建所有那些连接呢?


替换神经元还存在其他一些有趣的问题。


Nautilus:例如,我们可以把皮肤细胞培养和改造,使它变成干细胞,随后,我们可以诱导这个干细胞分化成神经元,并用它来替换大脑中死亡的神经元。假设这个新的神经元能够成功建立正确的连接,那么一个重要的问题是:它的线粒体会怎样?


尼克·莱恩:当我们改造皮肤细胞时,它的线粒体会恢复到在干细胞时的状态:它的外形会变圆,并失去电荷。但我们还不知道其中的DNA发生了什么变化,它会保留着在作为皮肤细胞时所遭受的损伤,还是以某种方式抹除掉了?


如果它仍然保留着损伤,那么新生成的闪亮神经元可能只是金玉其外,会像廉价的塑料复制品那样很快失灵。


如何利用线粒体的特性延长人类寿命?


Nautilus:你在《能量、性、死亡》一书中写道:“要延长寿命以及摆脱老年疾病,我们将需要更多的线粒体。”为什么我们需要更多呢?


尼克·莱恩:如果我们只考虑寿命的长短,那么可以看一看陆龟,它们的寿命非常长,原因在于它们的新陈代谢率极低;由于它们根本不怎么动,所以长寿仅仅是因为它们的细胞很少处在应激状态。


而鸟类处在另一个极端,它们的代谢率比我们还高,拥有很高的体温,需要消耗更多的氧气,但它们的寿命却长于同等体型和同等代谢率的哺乳动物。这似乎是因为鸟类拥有大量高质量的线粒体,因此它们得以提升整个系统的功能。


因此,寿命长短跟代谢率之间的关系构成了一个近乎U形的曲线,我发现这一点真的很有趣。


Nautilus:在这条曲线上,我们人类处在什么位置?


尼克·莱恩:我们处在曲线的中间位置。就体重来说,无论是相对于鸟类还是爬行动物,我们的寿命都相对较短,因为我们的代谢率相当高,但我们却没有鸟类那种高质量的线粒体。


这有一部分是个体线粒体质量的问题,还有一部分是线粒体数量的问题。



举例来说,人体肝脏细胞中的线粒体数量是陆龟的10倍。所以,这似乎意味着生物进化出较高的有氧代谢能力能够延长寿命(至少我是这样看的,虽然这个观点没有得到验证)


现在,我们人类的寿命要比大猩猩或黑猩猩长得多。在早期人类的进化中,我们似乎经历一个增强有氧代谢能力和耐力的阶段。这也许和我们的祖先在非洲平原追逐瞪羚或其他一些事有关。


从进化的角度看,(人类)有氧代谢能力的增强是在何时发生的,我们知道吗?我想是在100万年前而非几十万年前,发生的时间比人们想象的要早。


Nautilus:让我们更深入地探讨复杂细胞的进化,你能多讲讲细菌和宿主细胞的早期结合吗?


尼克·莱恩:我们还不能确定捕获细菌的是哪种宿主细胞,以及被捕获的又是哪种细菌。


不过,大量的证据指向了一个事实:宿主细胞是一种类似于细菌的简单细胞,名为古核细胞。


它没有储存DNA的细胞核,不存在有性生殖,也不会四处游走去吞噬其他细胞。在机缘巧合之下,一个细菌进入到它的体内,变成了线粒体。


也就是说有两个非常简单的细胞,一个进入了另一个的体内。真核细胞(即我们自己的复杂细胞)的所有特征和多样性都是在这种相互作用的背景下产生的。这意味着,线粒体(它经常仅仅被视为细胞的能量工厂)一直是生命所有这些复杂性进化的原因,而且是一切的核心。


Nautilus:这么说来,我们仅仅把线粒体视为能量来源,是小看它了?


尼克·莱恩:嗯,如果我们考虑长寿的问题,就不能只把线粒体看成是细胞的能量工厂,还要认识到它是促成所有生命复杂性进化并仍然具有核心影响的关键因素。


不论是细胞的自我复制、分裂,还是死亡,线粒体都在其中扮演着必不可少的角色。


Nautilus:那么,科学家要如何利用线粒体的特性来延长人类寿命呢?



尼克·莱恩:这件事很难。


用优质线粒体替换劣质线粒体,最简单的方法是在细胞层面诱导机体进行选择:淘汰拥有劣质线粒体的细胞,保留拥有优质线粒体的细胞。


所以,你要做的第一件事情是细胞更新。运动和锻炼,甚至良好的饮食是有益的:水果和蔬菜对我们有好处,部分原因是它们含有能够刺激细胞更新的元素,与抗氧化剂没什么关系。


“吃得好,多运动”这句老话说的没错,但这无助于我们进一步延长寿命。


如果细胞得不到更新,细胞层面的选择无法进行,劣质的线粒体就会出现增殖。在我们年龄增长时,在我们罹患各种疾病时,这种情况非常容易出现——劣质线粒体不断增殖,而优质线粒体则被牺牲掉了。随着线粒体突变体越来越多,心肌纤维(不易被替换)就会受损。


大脑也是我们长寿道路上的难点,但线粒体移植或许能够提供解决问题的线索。


Nautilus:有一个问题我思考了很长时间:神经元是如何依靠在出生时获得的线粒体存活120年的?


尼克·莱恩:实际并不是这样,研究发现,干细胞可以通过细小的连接细丝向神经元传送线粒体。这听起来像是科幻小说中的情景,但如果干细胞可以向邻近的神经元传送崭新的线粒体,那几乎就相当于为其注入新的生命。


我们要做的,不是直接替换神经元,而是想办法重新激活干细胞。虽然做起来并不容易,但也许是最好的方法。


原文来自Nautilus,中文版首发于微信公众号:,原标题《对性的欲求是以死亡为代价,这是从何时开始的?》,翻译:何无鱼,封面:pixabay

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