【原創】死亡起源 (The Origin of Death)
關鍵字：永生，衰老，死亡，生物整體的程序化死亡，壽命，癌症，演化，自然選擇，表觀遺傳，生殖，壓力
Keyword: Biological immortality, senescence, death, programmed organism death, lifespan, cancer, evolution, natural selection, epigenetics, reproduction, stress
前言：
我是本文作者。本文於2016年3月開始，連載於西西河論壇，到目前（2016年9月）已經更新到了第十九節《自我意識，究竟是什麼》。我自己簡單統計了一下， 到目前為止， 在西西河這個小眾的網站，點擊超過16萬，全系列得「花」（西西河的獎勵措施，相當於點贊）超過2400，因為西西河是個國外的小眾論壇，有時候也會被牆，我覺得有必要我將此文連載轉發到知乎上，以供大家討論。附本文在西西河的連接：【原創】死亡起源 The Origin of Death -- 西西河。
最新的章節，我會先在西西河上更新，再在這裡更新。謝謝
首先，這篇文章，包括文章的概述和摘要中的主要觀點或假說，皆是原創，如需轉載，請註明出處。
在這篇文章里，我們將循著生命演化的軌跡，一步一步的揭開生命的死亡與衰老之謎。
其次，這是一篇用科普手法表述的文章，文章很好理解，內容也很有趣。您現在需要做的，只是沖一杯咖啡，然後閑下心來，慢慢的看完這篇文章。當您看完這篇文章之後，或許您就會發現，您眼裡的衰老與死亡，乃至整個世界，從此開始變得不一樣了……
最後，這篇文章的結論或者假說，初看起來，非常的離經畔道。不過好在科學的發展史上，雖離經畔道卻終被證明是符合觀察結果的例子向來層出不窮——這也是科學之所以能夠發展的動力源泉。總之，我是嚴肅的提出來這麼一個觀察結果，而且用嚴肅的證據來證明它。用來證明這篇文章的大量證據，也大多來自於 Nature 《自然》, Cell《細胞》, PNAS 《美國國家科學院院刊》, eLife 這樣的頂級期刊。
文章有點長，我本只想寫一篇短文的，後來發現，不寫這麼長，根本無法說清楚問題，結果花了大概兩個月，越寫越長，好在西西河長文一向不少，我的這篇論起來，其實算是短文了。若是冗長的文字讓大家覺得實在無趣，這裡先道個歉。
Frank Zou 2016年3月9日，於溫哥華
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概述和摘要
1. 本文的標題是「死亡起源」，但是本文真正想描述的，卻是「永生」。因為，當我們知道衰老和死亡的起源之後，我們自然就會知道，如何做到永生[1]——至少，是理想狀態下某種程度上的永生。
2. 首先，對於生命來說，理想狀態下的「永生」，是生命的內在固有屬性。也正是因為這個原因，生命才因此具有非常穩定的結構，才能延續億萬年而綿延不絕。我們可以在所有的物種的身上都觀察到這種「永生」的現象。而自然界中，人們司空見慣，乃至於被認為是天經地義而無法避免的衰老和死亡現象，反而是一個需要提出疑問並值得思考的對象。因為衰老和死亡所代表的，是一種不穩定的、傾向於崩潰的結構，而不穩定的結構是不可能延續億萬年，經歷滄海桑田與種種磨難繁衍到現在的。本文會告訴大家：生物的衰老和死亡機制，不論從細胞的個體衰亡到有機整體的衰老和死亡，其實都是在演化的過程中創造的，並且是一種程序化行為。
3. 正因為理想狀態下的永生是生命的內在固有屬性，所以生命的長短，對於絕大多數的多細胞複雜生物來說，其實都是可控的，它是一個可變的變數。某個物種壽命的長短，不是內在恆定的，而是競爭的結果。當競爭和環境改變了，自然選擇這隻「看不見的手」，會使得生物去選擇最有利競爭的方向，去改變這個變數。這就是說，複雜多細胞生物的生命的長短，不但可控，而且，它們可以通過調整自己生命的長短以適應環境的變化和選擇，凡此種種，只不過是競爭的一種手段而已。（單細胞生物也有自己的永生和程序化死亡機制，而多細胞生物則把這種可控性向更廣闊的方向發展）
4. 高等生物的衰老和死亡，本質上來說， 是一種自殺行為，是通過某種程序化機制逐步實施的，對於整個機體實施的自殺行為（programmed organism death），就如同細胞的凋亡（programmed cell death）一樣。 這種自殺行為，只是為了獲得更好的競爭條件。 這套完整的自殺機制，就寫在我們的DNA裡面，或就許在我們的有生之年，便可以被解開。
5. 生物的生命的任意一個階段（stage），其生長和衰老速度（也就是那個階段的壽命）也都是可調的。為了適應競爭和環境的需要，生物可以選擇調節自己生命某一個階段的生長、衰老和死亡速度，以及這個階段的生命周期的長短。比如，對於某種昆蟲，如果有必要的話，它可以極大的延長自己的幼蟲時段的壽命；或者相反，在成蟲或者成年產卵後，它很可能會選擇突然觸發死亡機制，也就是選擇自殺。
6. 因為衰老和死亡機制是演化過程中引入的一個控制手段，所以如果我們試圖去簡單尋找所謂的「長壽基因」，我們很可能不會有太多的收穫，因為永生本就是生命的固有屬性。反之，我們需要尋找的，是那些讓我們衰老和死亡的一系列基因組。諸多與自然衰老和死亡相關各種因素中，許多所謂的因素或者標誌，其實都大多只是結果，而不是原因。生物在自然狀態下，與它的衰老和死亡相關的最主要的因素是如下三點： 1. 生殖；2.壓力（stress）；3.遺傳（包括表觀遺傳）。
7. 高等動物的衰老機制和死亡機制很可能不是同時產生的。真正意義上的衰老機制，或許是在哺乳動物這樣的溫血動物出現以後，為了適應它們的生活習性才產生的。
8. 自有生命以來，有兩個問題一直是每個物種都需要面對和解決的，那就是1. 如何維持足夠的，可以保證種群延續的種群數量；2. 如何獲得足夠的，演化過的（或者說升級改良過的），可以適應環境變化的個體。讓這兩者在自然選擇這隻看「不見的手」的作用下，達到一個微妙的平衡。這兩點是關係到生物之所以衰老與死亡的一個最根本的因素。我們觀察到的各種動物和各種植物的無性生殖與有性生殖之間的微妙平衡，細菌的衰老與凋亡，各種多細胞生物的父代與子代之間的數量的平衡，個體的衰老和死亡，都與此有關。
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自古以來，曾經有無數的人都問過同樣一個問題：「我們為什麼活著？」 Google最近用超級計算機設計了一個可以自主學習的人工神經網路機器人（AI），與它類似的AlphaGo人工智慧剛剛在圍棋上擊敗了人類的世界冠軍李世石。Google AI 會從Google 浩如煙海的龐大資料庫和媒體裡面，採用模擬人腦學習並思考的方式去尋找問題的答案。2015年6月，當它被問及我們為什麼活著時，Google人工智慧的回答是：「為了永生。」（ the purpose of living is to live forever）。[58]
我不清楚這個具有超強的窮經據典能力的機器為什麼會得出這樣的答案，不過我會對它說：「恭喜你，答對了！」
關於生命的衰老與死亡，一直都是一個很有趣的話題。我們所生活的這個世界非常的絢麗多彩，但是對於觀察者來說，它卻也往往因此顯得過於繁雜，特別是當我們試圖去觀察和了解它的時候，更是如此。當我們開始研究我們所處的大千世界的時候，經常會被各種各樣的雜訊和干擾訊號所困擾。 所以，為了揭開事物的本質，我們通常都需要設法把那些干擾和雜訊都過濾掉。因為只有這樣，我們才有可能穿過重重迷霧，看清楚事情的本來面目。關於生命的衰老、死亡及其演化，自然界中有許多非常極端的例子，通過觀察這些極端的例子，我們卻往往可以撥開真相，看清事情的本質——這是因為，許多極端的例子，往往都是去了掉雜訊信號，展現出事物本來面目的。
本文準備討論的問題很大，甚至為此部分改寫了生物的演化機制，所以涉及的範圍也很廣。不過我們在進行廣泛的討論生物的衰老和死亡機制之前，我們可以先放鬆一下，看看下面一些有趣的例子：
加拿大北極的燈蛾毛蟲，便是一個非常有趣的小生命。我們知道，一般的昆蟲幼蟲，生命周期不過幾個月而已，而北極燈蛾的幼蟲，卻可以存活達14年之久。於此相類似的， 還有北美的17年蟬的幼蟲，它們的壽命竟可以長達17年。研究者在觀察這兩種物種時發現，他們的長壽都和它們低溫的生存環境，或者它們演化歷史上的低溫生存環境有關。北極燈蛾的幼蟲，甚至可以在北極零下70攝氏度的極端環境下存活。冬天的它，躲在一小塊岩石下面，全身被冰雪覆蓋，血液凍結，心臟停止跳動。而來年春天，冰雪融化之時，它卻可以迅速復甦，重新開始活動。而17年蟬的生命周期之所以如此之長，科學家們相信也是和地球歷史上的冰河期有關。這兩種昆蟲之所以有這麼長的幼蟲期，主要是因為在極端低溫的生存環境下，他們都不能在一個夏天內積攢夠足夠的能量從而轉化為成蟲，於是他們選擇了延長生命，以此來獲得足夠的能量。
那麼，當我們看到這裡，就有一個有趣的問題要提出來了：
我們都知道，大多數昆蟲的壽命通常只有兩三個月甚至只有幾十天。那麼， 為什麼上面例子中的兩種昆蟲的壽命如此之長？ 難道他們有什麼特別的特異功能，有什麼特別的「抗衰老基因」嗎？ 畢竟，通常我們理解的是：生命的衰老和死亡，是不可抗拒的，就如同機器會損耗，會報廢一樣。所以看起來，似乎需要很特別的機制和提供很特別的力量，才能延長它的壽命以達到象它們這樣的，是許多昆蟲的10倍乃至100倍以上的級別。打個比方，如果說普通飛蛾的壽命是在它們的相當於人類70歲的「蟲齡」壽終正寢的話，北極燈蛾則是「千年老妖」了。而且看起來，這些「千年老妖」們還一個個都精力充沛，似乎還有再活「一千年」的潛力。相信有人會說：它們的壽命之所以那麼長，是因為激素的作用，比如保幼激素等等所致。 但是，激素並不能解釋它們的長壽，因為在一般的理解下，一個油盡燈枯奄奄一息的老人（或者蟲子），即便給它再多的激素似乎也很難維繫他的生命。同時，我又知道，從基因以及細胞構成的角度來看，其實不同種類昆蟲的基因和細胞的差別，似乎並沒有那麼大，為何這兩種昆蟲可以得天獨厚，獲得大自然的如此厚愛呢？
我這裡先提前給出答案，答案其實很簡單：這兩種昆蟲壽命如此之長，並非它有所謂的「長壽基因」，它們之所以能夠長壽，只是因為它們通過某種手段，暫時關閉了「衰老和死亡開關」。也就是說，其他的壽命較短的昆蟲，如果在環境和競爭下有這個必要，給它們足夠的時間演化，它們也是可以做到一樣的長壽的。這是因為，「永生」才是生命的基本屬性。也就是說，即便它不能真的永生，至少，它們的壽命儲備也是非常驚人的，如果有必要，它們的壽命應該還能遠遠超出17年。
為了解釋這個問題，也為了揭開生物衰老和死亡起源的重重迷霧，我們需要一步一步循著生命演化的軌跡來探索。其實關於衰老與死亡機制的任何分析與假說的對錯與否，有一個簡單的判別標準，那就是：它們都必須能夠通過演化論的檢驗。關於它們的各種理論與分析，也都必須給出一個可以歷經千萬年的時間與競爭的考驗而不會自己崩塌的穩定結構。如果不能自證這一點，那麼這個理論或者假說就一定是不靠譜的。
待續........，請點擊： 死亡起源（二）—— 「永生」的細菌 - Frank Zou的文章 - 知乎專欄
備註與參考文獻
[1] 本文的永生，指的是理想狀態下的永生，或者， 至少， 理想狀態下， 某種程度上的「永生」。
[58] Oriol Vinyals（Google), Quoc V. Le (Google), A Neural Conversational Model, arXiv:1506.05869v2 [cs.CL] 23 Jun 2015，http://arxiv.org/pdf/1506.05869v2.pdf
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