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重新认识寿命和老化
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重新认识寿命和老化 作者：张田勘 来源：科学时报(http://www.sciencenet.cn/) 发布时间：2007-11-1 1:10:57 小号字 中号字 大号字 长寿几乎是每个人的理想，但关于长寿的理论和实践却有许许多多。要了解寿命就要知道人和生物的老化，因为老化与寿命紧密相联。无论是人还是其他生物，老化到达一个临界点，就是生命的终结。因此，美国艾奥瓦大学动物学教授史蒂芬·奥斯泰德（Steven N. Austad）从老化的角度来谈论寿命。 老化的新观点 在其新著《揭开老化之谜》中，奥斯泰德开宗明义地指出，老化既是一个待解的奥秘，又是生物的一个矛盾的现象，只不过很少人懂得欣赏它。而他写作此书的目的之一是，从迷信神话或一厢情愿的说法中，区分出有证据支持的事实与合理臆测。 老化几乎涉及所有生物，只有癌细胞可以永生不老。但是，每种生物的老化又有快慢不同的过程，主要涉及时间和环境。一只蜉蝣只活24小时，一只苍蝇只活一个礼拜，一只狗10年，一个人约一世纪，而一棵树可以活1000年或2000年。这其中的差异就是老化的时间长短不同造成的。比如，一只狗在10年内完成老化过程，而人则在70年左右完成这个过程。所以，对所有生物来说，生命长短有差别，但老化过程没有差异。这是关于寿命的第一个新观点。 第二个新观点是，我们如何测量老化。如果仅仅看一个人或一种生物活多长是意义不大的，比如，比较成长在大自然中的鸟类的寿命与动物园中同种鸟类的寿命就不足以揭示寿命的意义。因此，需要一种测定老化的科目和方法。过去测定的项目有生育力、身体机能和群体的老化速度等，但只能提供某一方面的证据。为了更好地说明老化与寿命，则需要从“死亡率最低年龄”和“双倍死亡率时间”谈起。 其实，人的老化几乎从一出生就开始了。以美国女性为例，在一岁时她们的死亡率是1‰，但是到了10岁后，几率则降低为0.25‰，但12岁后死亡几率又开始上升。所以，老化应当从死亡率一直增加的那一点算起。在美国，老化开始于10岁或者 11岁，这就是“死亡率最低年龄”。 而使死亡率产生双倍所需的时间就是“双倍死亡率时间”，这个时间依据国家和地区的不同大约为7至10年的时间，工业化国家是8年时间。所以，一个35岁的人活到43岁时的死亡率是35岁时的2倍，51岁时是4倍，59岁时是8倍。令人惊奇的是，这个8年的双倍死亡率时间在1980年的美国女性和二次大战时期澳洲老百姓是一样的。 也就是说，石器时代人类的死亡率虽然比我们现在高出150倍，但他们的双倍死亡率所需的时间也与我们差不多。因此，我们的老化速度在过去的90年没有多大变化。而人类平均预期寿命的增高只不过是药物、公共卫生条件使婴幼儿和老人死亡率降低而已，并非是老化过程延长了。因此，今天的人寿保险率都依据的是每8年增加1倍。 节食并不一定能延缓老化 那么，人和生物为什么会老化？多年来，对这一问题的探索提出了二三百种理论，但奥斯泰德认为只有3种理论比较靠谱，分别是物种利益理论、生命速率理论和进化的老化理论。但是，在3种理论中，前两种理论有一些缺陷，而进化的老化理论在目前比较有说服力。 奥斯泰德在《揭开老化之谜》中最为精彩的论述之一是反驳了物种利益理论、生命速率理论。以生命速率而言，最早是由美国康奈尔大学的动物营养学家马凯（Clive McCay）提出的。他在1935年发表了一篇论文，提出限制小鼠的食量可以把小鼠的寿命延长20%~40%，其原理在于限制了生物新陈代谢的速率。这个假说在此后的几十年中通过无数实验得到或多或少的证实，因而在今天广泛流行和令人信服。也因此，节食成为当代人生活方式的一种新时尚。因为，节食不仅可以延缓老化、增加寿命，同时也符合环保和控制人类贪得无厌的欲望的最好方法。 但是，奥斯泰德认为，这种生命速率理论并不科学，或者说科学依据并不强。如果说节食降低新陈代谢速率可以延缓老化的话，那么这种情况在许多高级哺乳动物身上都无法得到验证，而且实际情况正相反。 世界上唯一能飞翔的哺乳动物是蝙蝠，但是它的新陈代谢率并不低，比如热带的蝙蝠，它们一样长寿。囊袋动物更能说明问题。囊袋动物约有250种，如袋鼠、负鼠、袋熊和考拉等，它们除了以囊袋显示其与其他哺乳动物的区别外，还以较低的新陈代谢率而著名。它们的新陈代谢率只是其他同体积大小的哺乳动物的70%~80%。按生命速率理论，它们的寿命应当比其他哺乳动物更长，比如负鼠应当比同体积的猫活得长，袋鼠应当比同体积的黑猩猩或人类活得长。但是，情况却恰恰相反。囊袋类动物的寿命是较短的，负鼠一般只能活2岁，若是3岁就算是高寿了，而猫的寿命是12至17年。袋鼠很少能活过20岁，但野生黑猩猩平均寿命在40~50岁，而人类目前则为70~80岁。 另一个反证的例子是鸟类，它们的新陈代谢率普遍都高，有些鸟类比哺乳动物的新陈代谢率高达两倍以上，按生命速率理论，它们的寿命应当较短。但是，它们的寿命比同体积的哺乳类动物要长3倍以上，如果仅仅按生命速率理论，它们应当是动物界中最长寿的动物。 再回到节食小鼠的长寿或延缓老化上来，它们是否是真的因为把一生应吃的食物尽量拉长来吃，以减少每个细胞的新陈代谢的方式而延长了寿命？ 美国芝加哥阿岗国家实验室原子能委员会的统计学家和生物学家乔治·萨切尔（George Sacher）是第一个详细计算出哺乳动物体重和新陈代谢率与寿命长短关系的人。他对几十种哺乳动物的测量表明，增加体重时寿命的增长都与新陈代谢率的减低有关。但是，奥斯泰德指出，萨切尔在计算老鼠的食量与寿命的关系时，对食物作了非常多的假设，例如消化性和老鼠生长的方式。而且，萨切尔所依据的最早一篇论文其实根本没有测量新陈代谢。而老鼠的新陈代谢真正可被测量是在20世纪80年代中叶。依据这种严格的新陈代谢测量，节食小鼠在刚节食时，新陈代谢率确有短暂的下降，但是很快又高了起来，燃烧的热量至少与吃饱的老鼠一样快。 所以，小鼠的寿命延长不是来自新陈代谢的减低，而可能另有原因。 进化才是老化的原因 奥斯泰德在共10章的《揭开老化之谜》一书中用专门1章（第7章）来讲进化论对老化的解释，指出尽管人和生物有自我修复的功能，但老化是不可避免的进化过程。原因在于人和其他生物的基因在生命的后期会发生巨大的变化以损害机体。因为，能引发生命后期的伤害效应的基因突变已经积累了千百个世代，就好像杂七杂八的漂流物，时间久了都会堆积在沙滩上。 在生命后期因多种基因的突变而造成全身的损害，从而终止生命。而老化的演变可以集中在生殖上体现。也就是说，如果没有生殖或生殖的时间较晚，养育的后代较少，那么老化就会延迟，寿命就会增加。这已经从人类和其他生物中获得了证据。比如，在人类中，被阉割者比正常者长寿；在动物中被阉割的公猫和公狗比未被阉割的公猫公狗要多活3年，阉割的母猫和母狗比未阉割的母猫母狗要多活4到5年。也就是说，生育和寿命是有基因交换作用的。 亨廷顿病的发现者霍登的学生约翰·梅纳德·史密斯（John Maynard Smith）在20世纪50年代对果蝇的实验证明了生殖与寿命的关系。首先是把雌果蝇与雄果蝇隔离，结果雌果蝇产的卵比较少，也活得比较长。然后让雌果蝇绝育，把它们养在高温的环境中，使正常的卵无法发育，这些母果蝇也活得较长。最后，他培育出了一种有基因突变的果蝇，这个基因突变抑制了果蝇的卵巢发育，结果这一组果蝇活得最长。而另一位研究者罗斯培育出的晚生育的果蝇则比正常果蝇多活了10%。 当然，这只是实验室中的证据，奥斯泰德又在大自然中找到了更为鲜活的证据。他在美国佐治亚州外海的撒皮洛岛对负鼠进行研究，只捉母鼠并把无线电环套在它们的身上，因为母鼠的袋中有小鼠，所以可以做记号以观察它们的生存年限。结果，一年的研究快要结束时，奥斯泰德就找到了进化的老化理论的第二个支持证据。他发现，这些负鼠除了有不害怕猎食者的特性外，同时也比它们的大陆的亲戚少生许多小鼠。大陆的负鼠通常生育6到9只小鼠，而撒皮洛岛的负鼠只生育4到6只小鼠。 第二年，寿命延长的数据也获得了。撒皮洛岛的负鼠比大陆的负鼠多活50%以上，而且死亡的几率随年龄增加其比例只有大陆负鼠的一半。也就是说，在自然状态，生育得越晚和越少，负鼠的老化越慢，寿命越长。 根据他人的研究和自己的研究，奥斯泰德得出一个结论：迄今并没有任何一种饮食疗法、维生素、矿物质或激素，也没有任何一种生活态度、生活方式或生活行为能够提出证据说，它可以延缓老化。（P179） 尽管奥斯泰德有这样的结论，但是并不否认一些延年益寿和有利于健康的方法。比如，奥斯泰德认为节食的小鼠长寿只是不能归结于它们新陈代谢率降低了，而是说还不知道其中的原因，但至少得承认节食的确能让小鼠长寿。但是，这只是在小鼠身上得到体现，并不能表明这个效应一定可以推论到人或其他高级哺乳动物身上。 还有，运动是一种生活方式，被视为有延寿作用，但奥斯泰德认为运动延寿有限，适度运动不过能延寿1~2年，也可以抑制中年疾病，但却无助于延缓老化。另外，吃丰富的水果和菜蔬不会减缓老化，但却是有益于健康的。 要解决老化和长寿的问题似乎只能依赖于改变基因的方式。最近的研究证明，基因工程改造的果蝇在细胞内多出了额外的两个抗氧化物，它们比没有修改基因的果蝇多活了25%的时间。如果下一步能在老鼠、猴子身上试验，那么，在人身上的试验也可能不远了。到时，将可以知道更多的关于老化和寿命的奥秘。 |
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