为何乌龟普遍能活100多岁,人类却不行?

文化   2024-12-07 11:00   江苏  

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来源 怪罗

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海弗里克极限


人类细胞在最好的培养环境下最多分裂40-60次。

在成人体内,每次分裂时间大概在2.5年左右。

假设按照40-60次计算,人类细胞分裂的极限时间是100-150年。

但考虑到胎儿和童年的快速发育期,以及生活中的各种环境污染与不良习惯,实际上这个时间要缩短到80-120年。

也就是目前人类寿命的普遍极限。


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衰老


“衰老”在细胞学中不是old,而是senescence。

这个词特指细胞在分裂极限(40-60次)的时候失去分裂能力。

然而,实际操作中,所有研究诱导干细胞的实验室都知道,分裂35次以上的人类细胞已经出现各种各样的缺点,比如分裂能力下降,生长速度减慢,分化可能性增加。

对应到人体是什么时间?

没错,60-70岁左右,正是大部分人的快速衰老期。

所以细胞衰老(senescence)和人的衰老(aging)其实是有对应关系的。

这个时期因为干细胞能力不足,各个器官功能逐渐下降,人体进入老年。

然后在细胞一批批达到海弗里克极限,失去修复功能后,各个器官逐步衰竭,最终全身停止工作。

没错,很多细胞是特例,比如皮肤、造血和精子,但总体上人的整体是符合的。


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神经退行性疾病


目前公认的看法是认为神经细胞是极为长寿且基本不更新的,但最大极限达到150-200年的时候会有严重的退行性病变,从而导致神经细胞的死亡。


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2022年6月23日,《科学》杂志刊发了一项前沿研究,研究人员收集并分析了全球77种爬行动物及107个两栖动物种群的自然数据,揭示了一个引人注目的现象:这些物种中大约有四分之三展现出极低的衰老速率,其衰老过程可被视为近似忽略。

这些动物在度过生殖高峰期后,其死亡风险并未随年龄的增长而显著上升,呈现出一种与年龄无关的恒定死亡率模式。

比如某些物种在10岁时一年内死亡的几率为1%,而活至100岁时,该几率依然维持在1%。

研究团队提出了两种假说以解释这一现象:

一是“体温调节模式假说”,认为变温动物较低的基础代谢率可能是其长寿的关键因素,尽管这一机制并不适用于所有物种;

二是“保护性表型假说”,指出具备物理防护特征(如坚硬的外壳或鳞片)的变温动物往往拥有更长的寿命(比如乌龟),这些防护特征可能减少了捕食压力和环境挑战,从而促进了长寿的进化。

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但是,我们可能更想知道的是,为什么哺乳动物没有像爬行动物和两栖动物那样拥有不衰老的潜力。

最近一项研究给出来一个解释——他们把这个称为“寿命瓶颈假说”,认为哺乳动物独特的衰老模式和过去的生态位有关系,是因为恐龙让哺乳动物祖先彻底抛弃了长寿命,而且直到现在都受到遗传困扰。

恐龙在大约2.3亿年前前后出现,然后这种用两足奔跑的动物迅速多样化,占据了陆地上大型掠食者和大型食草动物的生态位。这些动物足足统治了地球陆地长达1.7亿年,在此期间陆地最高的生态位全部由它们霸占。

哺乳动物则大约1.7亿年前出现,这意味着我们的祖先与恐龙的生存时间有很长时间的重叠——大约1亿年。

在如此长的时间里,由于恐龙太过于强大,哺乳动物根本没有多少生存空间,恐龙时代的哺乳动物体型都很小,通常只有现在鼩鼱和老鼠大小,而且大多都是夜间活动的。

在这种生存压力下,哺乳动物进化到快速繁殖,而长寿相关的基因则被抛弃了,因为它没有什么用。


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虽然,现在并不清楚具体哪些基因决定了动物的寿命,但是关于哺乳动物长寿相关的基因被抛弃,该研究给出了另外一个证据。

那就是,真兽类哺乳动物谱系在大约恐龙时代失去了某些酶(或者相应的基因)——一些可以修复紫外线造成损伤的酶。

现在的有袋类和单孔类这两种在很早之前就与真兽类祖先分离的哺乳动物,它们只缺乏三种紫外线修复酶中的一种——光裂合酶。

真兽类祖先之所以丢失了制造这些酶的能力,一种可能性是,它们为了保持安全而变得更加夜间活动,修复太阳光造成的损伤变得没什么用。

这也是我们现在需要涂防晒霜的原因所在,但这和哺乳动物长寿有什么关系呢?

一种动物是否长寿,修复和恢复机制是必不可少的。

其实,现代哺乳动物失去的修复和恢复机制远不止和紫外线损伤相关的,哺乳动物的修复和恢复能力确实非常糟糕。

很多变温动物的谱系中都会有终身替换长牙齿的情况,而大部分哺乳动物都没有这个能力,包括人类在内寿命长一点的哺乳动物是两套替换的,而其它寿命短的哺乳动物则基本只有一套,不存在替换。

另外在一些爬行动物谱系中经常会出现真正非凡的身体再生能力——砍掉一部分还能再长出来,而哺乳动物也没有这样的能力。

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只为苍生说人话,不为权贵唱赞歌!本号主编为前著名记者,历史研究者,宽容、睿智、深度、有思想。
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