衰老與壽命的演化【2】

共 13 張圖片萬物興歇——衰老與壽命的演化(上)三、古來萬事貴天生已經看完前兩章了，嗯？你知道生物為什麼會衰老了嗎？很抱歉，還不能這樣說！我們只是探討了生物「怎麼」會衰老，至於生物「為什麼」會衰老，我們還沒...作者：redqueen | 來自：科學松鼠會

萬物興歇——衰老與壽命的演化(上)三、古來萬事貴天生

已經看完前兩章了，嗯？你知道生物為什麼會衰老了嗎？很抱歉，還不能這樣說！我們只是探討了生物「怎麼」會衰老，至於生物「為什麼」會衰老，我們還沒有提及。「怎麼」和「為什麼」有何區別？我想起了一個笑話。某人每天開車去買冰激凌做晚餐的甜品，他發現，每次他買了香草冰激凌，準備回家的時候，汽車總是啟動不起來，如果買其他口味的冰激凌，汽車就能順利啟動。如果要問他的汽車「怎麼」不能啟動，答案很簡單，就是他買了香草冰激凌。如果要問「為什麼」，答案是這樣的。後來一個聰明絕頂的汽車修理工，終於發現了問題所在，冰激凌店把裝香草冰激凌的桶放在最前頭，此人買香草冰激凌所花的時間，比買其他口味冰激凌的要短。汽車引擎沒時間涼下來，自然就啟動不起來了。冰激凌的故事可以用來比較「怎麼」和「為什麼」：都是在追溯事物的原因，但「怎麼」是指所謂的「近因」，而「為什麼」是指更深層更根本的原因。要回答生物世界裡的「為什麼」，卻不提某位脾氣很好的白鬍子老頭，是非常、非常不應該的……大自然中每天發生的事情，無非是物競天擇，適者生存。在殘酷的生存競爭中，軟弱的生物死掉，堅強的生物活下去，生養堅強的小孩。這就是達爾文（Charles Robert Darwin）提出的進化論精髓。生存競爭的殘酷讓我們咋舌。著名的生態學家和作家，有「美國環保之父」之稱的阿爾多李奧帕德（Aldo Leopold），曾寫道：……在那十年間被我們裝上腳環的九十七隻鳥當中，六五二九○（腳環的號碼）是惟一能夠存活五個冬天者。這些鳥當中有三隻活了四年，七隻活了三年，十九隻活了兩年，而六十七隻在第一個冬天之後就消失無蹤了。因此，倘使我向鳥兒賣保險，我可以胸有成竹地估計保險費……我將以什麼貨幣來支付那些寡婦？大概是螞蟻卵吧！今年在你耳畔歡唱的小鳥，已經不是去年的那一隻了，它很可能已經凍僵在寒風裡，葬身在鷹或貓或蛇的肚子里，或者犧牲於同類間的打鬥。五年只是小鳥壽命的一半而已，但活過五年的小鳥，已經是百里挑一的長壽者。這一切告訴我們，動物在大自然中活到高壽，是非常不容易的。研究進化論的生物學家，1960年的諾貝爾生理學獎得主，彼得梅達沃爵士（Sir Peter B Medawar），就是從這裡入手，揭開了動物「為什麼」會衰老的謎題，他差不多跟那位修理工一樣聰明。

假設有一隻基因突變的鳥，它在2歲時非常強壯，能夠逃脫寒潮和流浪貓的追擊，這是非常有益的，因為97-67=30，有三十隻鳥能活到2歲，生育許多在2歲時很強壯的小鳥，於是「2歲時強壯」的鳥會越來越多。再假設另一隻鳥，它在2歲時會瞎掉眼睛，成為流浪貓的晚餐。這是很大的不幸，很可能活不到生兒育女的年紀，不用說，「2歲時瞎眼」的鳥會越來越少。九十七隻鳥里只有一隻能活過5歲，與能活過2歲的鳥相比，數量是1比30。真可憐。如果小鳥不是在2歲時，而是在5歲時變強壯或者瞎眼，又會如何呢？假設一隻普通鳥活過一歲之後，每年都能生5隻小鳥，一隻特彆強壯的鳥每年生10隻小鳥，一隻瞎鳥會在它變瞎的那一年掛掉，斷絕子嗣。我們這裡有九十七隻普通鳥，九十七隻「2歲時強壯」鳥，九十七隻「2歲時瞎眼」鳥，九十七隻「5歲時強壯」鳥，九十七隻「5歲時瞎眼」鳥。讓我們算算看（如果覺得這麼多的加減乘除煩人，你可以只看結果）：普通鳥：六十七隻鳥（活不到一歲就死去了，下同）各有0隻後代，十九隻有5隻後代，七隻有10隻後代，三隻有15隻後代，一隻有20隻後代。總計：（67×0）+（19×5）+（7×10）+（3×15）+（1×20）=230「2歲時強壯」鳥：六十七隻鳥有0隻後代，十九隻有10隻後代，七隻有20隻後代，三隻有30隻後代，一隻有40隻後代。總計：（67×0）+（19×10）+（7×20）+（3×30）+（1×40）=460「2歲時瞎眼」鳥：六十七隻鳥有0隻後代，其餘三十隻鳥第二年就瞎了，全軍覆沒。總計：（67×0）+（30×0）=0「5歲時強壯」鳥：六十七隻鳥有0隻後代，十九隻有5隻後代，七隻有10隻後代，三隻有15隻後代，一隻有25隻後代。總計：（67×0）+（19×5）+（7×10）+（3×15）+（1×25）=235「5歲時瞎眼」鳥：六十七隻鳥有0隻後代，十九隻有5隻後代，七隻有10隻後代，三隻有15隻後代，一隻在滿5歲時掛掉，所以也只有15隻後代。總計：（67×0）+（19×5）+（7×10）+（3×15）+（1×15）=225結果一目了然。歷經生存競爭，「2歲時強壯」鳥子嗣最多，普通鳥取得平均數，「2歲時瞎眼」鳥慘敗，年老時才出狀況的鳥，不論是強壯還是瞎眼，都跟普通鳥沒明顯的差別。恭喜恭喜！你已經接近了梅達沃爵士對「為什麼會衰老」這一問題的答案。我們和小鳥（以及信天翁、蜂鳥、大象、老鼠和圓蛤）一樣；在年輕時充滿活力，是因為生存競爭——也就是進化——的結果，年輕時強壯是很大的優勢，容易取勝；我們會衰老，也是因為進化，年老時衰弱反正不算太大的劣勢，不易被淘汰。另一位生物學家喬治威廉斯（George C. Williams），儘管沒有獲諾貝爾獎，也是非常聰明的人（他的科普作品《我們為什麼生病》，討論進化論和醫學，實在是非常精彩，值得一看）。他認為，我們會衰老，也許是年輕時充滿活力的代價。

再假設另外九十七隻突變的小鳥，它們在2歲時很強壯，但在5歲時會瞎眼，我們再用老辦法算一算，它會有多少後代：六十七隻鳥有0隻後代，十九隻有10隻後代，七隻有20隻後代，三隻有30隻後代，一隻在滿5歲時掛掉，所以也只有30隻後代。總計：（67×0）+（19×10）+（7×20）+（3×30）+（1×30）=450比「2歲時強壯」鳥差一點，但比平均水平強多了。威廉斯給梅達沃的答案錦上添花：在年輕時強壯，年老時衰弱的動物，雖然年老時會吃苦頭，卻能在生存競爭中取得優秀的成績。大自然作出了無奈的選擇——丟卒保車，讓我們年輕時強壯，老邁時衰朽。青春活力很可能是一把雙刃劍。有些人吸收鐵的能力很強，在年輕時代這是有好處的，能夠避免貧血，然而鐵會逐漸在肝臟中沉積，在老年時引起致命的肝硬變。少年聽雨歌樓上，在春風得意時，我們應該想到，我們這是在吃老本。如果不是九十七隻小鳥中有一隻能活到5歲，而是九萬七千隻里只有一隻能活到5歲，會怎麼樣？「5歲時瞎眼」鳥的劣勢會更小，因為能活到這個歲數的鳥更少了，它們少生育的劣勢也就更加微不足道。反過來，假設九十七隻小鳥中九十隻都能活到5歲，就完全不同了。這九十隻鳥子嗣眾多，5歲時瞎眼成了很大的劣勢。一隻鳥，或者老鼠或者大象，活到晚年的可能性越大，衰老的劣勢越大，生存競爭也越有可能排除掉衰老的鳥。所以，那些生活在安逸環境里，有可能安度晚年的鳥，進化已經淘汰掉了它們早衰的同類，讓它們活得越來越長壽。這就是大象和老鼠，圓蛤和蜂鳥壽命不同的真正原因：老鼠總是活在貓蛇鷹隼和寒冷饑荒的威脅中，很難活到老年，早衰的老鼠幾乎沒有劣勢，所以老鼠活得短，成年的大象幾乎沒有害怕的東西，早衰的大象很容易被淘汰，所以大象活得長。換句話說，生於安樂，死於憂患！小動物通常不如大動物生活安逸，體型大就不容易被吃掉，而且更能忍受冷、熱、饑荒。進化的結果是，大動物往往更長壽。鳥類壽命比哺乳類長，是因為它們能飛，方便逃離危險，還能找到更多食物。豪豬因為有刺甲護身的原因，是嚙齒目動物中最長壽的。烏龜有更牢固的鎧甲，去年12月6日，一隻名叫奇奇（Kiki）的巨龜在巴黎植物園野生動物中心過世，享年146歲。我們有聰明的頭腦、石器和火，足以在逆境中自衛，所以人類也很長壽——實際上是哺乳類中最長壽的，已知唯一有望挑戰卡門女士的哺乳動物，是07年在阿拉斯加海域捕到的一隻弓頭鯨（Balaena mysticetus），在它的後脖子（好吧，鯨魚沒有脖子，但它至少有頸骨）里發現了一塊捕鯨叉的殘片，推測該兇器是在1890年生產的。

北極圓蛤之所以活得那麼長，是因為它生活的海域太貧瘠了，幾乎沒有能吃它的動物，而且深海的氣候變化很小，它又有厚甲作為保護，幾乎沒什麼危險，只要別像阿明那樣，碰上一幫好奇而殘忍的科學家。來看點有趣的東西吧：遇到敵人，老鼠只能在地上跑來跑去，可以活3年；松鼠可以上樹，壽命超過7年；飛鼠能滑翔，個別能活到17歲；蝙蝠飛得像鳥兒一樣好，它的壽命有多長？哈佛大學教授，動物學家唐納德格里芬（Donald R Griffin）是研究蝙蝠的重要角色，有一次他帶領一幫學生考察小棕蝠（Myotis lucifugus），這些蝙蝠帶著腳環，上面刻著「上環」的年、月、日，所以我們可以知道它們大概的年齡。正在研究中，某大學生突然仰天長嚎一聲：「這隻蝙蝠比我年紀還大呢！」難怪張果老自稱天地混沌初開時的白蝙蝠精……

那麼，為什麼生活節奏快的動物會短壽？請先聽我講個可愛的童話：從前有兩個小女孩，有一天，父母讓她們去姑姑家，姑姑很兇，她們不想去，就去求貓，讓它洗臉，貓一洗臉天就下雨，她們逃過一劫。貓洗臉是下雨的預兆，這沒有錯。但這個故事還是有點不對勁……「下雨」是貓「洗臉」的原因，下雨時天氣潮濕，貓覺得不舒服，所以要洗臉。反過來，「下雨」不是「洗臉」的結果。「短壽」與「生活節奏快」的關係，就像「下雨」和「洗臉」的關係一樣，「短壽」不是「生活節奏快」的結果，事實恰恰相反，「短壽」倒有可能是「生活節奏快」的原因。一個原因是，如果你是鳥類或者哺乳類，你必須維持體溫。你知道，一小杯水比一浴缸水涼得更快，身體小的動物，體溫降低也比身體大的動物更快，所以你應該多吃，多呼吸，多產生熱量，才能彌補體溫的流失。另一個原因是，如果你像老鼠，時刻生活在危險之中，還只有很短的年歲可活，你還想像烏龜那樣慢騰騰地生長，成熟，沒等到你有小孩你就完蛋了。如果你想活下去，你必須趕緊成熟，快生孩子。你還得盡量多生，因為貓、蛇和黃鼠狼在一旁窺伺著，必須生得比它們吃得更多才行。生育是需要能量的，所以你還得迅速呼吸，迅速進食，每分鐘心跳300次。達爾文對生物學的貢獻，猶如牛頓對物理學，他的偉大之處，不是他告訴我們猴子能變人，而是用一個簡單的規則——進化論——指導我們去解決生物學的「為什麼」。柳田理科雄的科普文集《空想科學讀本》是一本怪書，它專門討論科幻電影和動畫是否合乎科學原理，例如吃巧克力的怪獸能否以2倍音速游泳。

其中一個重頭話題是：保護地球和平的英雄奧特曼是2萬歲，但是奧特曼的爸爸和媽媽分別是16萬歲和14萬歲！姑且不提這長得離譜的壽命（阿明的50-400倍？），光是這兩代人的年齡差距，就能把人嚇死了。我們姑且認為奧特曼同學相當於人類23歲的毛頭小青年，相應地，老爸是184歲，老媽是161歲，這對夫婦生下奧特曼時的年齡分別是161歲和138歲！嗯，真是晚婚晚育的模範。為了解決這一問題，我們不妨啟用梅達沃爵士的智慧結晶。奧特曼體型很大（像大象），會飛（像鳥），具備光波等自衛武器（哦……像烏龜？），這樣的生物應該很少有天敵，也不容易受傷害，所以他們活得很長也不奇怪。另外，鄙人鄭重推出一個長壽秘訣——來點音樂，Please——那就是：噹噹噹噹當，晚婚晚育！果蠅是科學家經常用來做實驗的一種小昆蟲，因為它們壽命短，繁殖快，而且很好養，果蠅變成成蟲之後，一般只有三星期的壽命。科學家麥克羅斯（Micheal Rose）曾經在實驗室里飼養一群果蠅，他把所有年輕（小於兩星期半）果蠅下的卵都扔掉，只留下老果蠅的卵，讓它們孵化出小果蠅，然後又扔掉年輕小果蠅的卵……這時，果蠅年老時仍能保持旺盛的精力，就是很有利的事了，因為科學家強迫它們晚婚晚育，只有老當益壯的果蠅才能多生小孩。這樣，老當益壯的兒子又生老當益壯的孫子，經過15代的選擇，那些果蠅的壽命已經延長了30%，大概相當於我們延壽20多歲。人類的培育竟然可以強大到這種地步！但回頭想想，我們已經把狼改造成了吉娃娃和藏獒，把野草變成了高產水稻，「長壽果蠅」也只不過是一個小小的成果罷了。英國的動物學家理查德道金斯（Richard Dawkins）曾做過如此設想：我們可以禁止在一定的年齡之前生殖，如四十歲之前。經過幾世紀之後，最低年齡限制可提高到五十歲，以後照此辦理。可以想見，用這樣的方法，人類的長壽可提高到幾個世紀。四 玉山自倒非人推想把人類育種15代，需要幾百年的時間。凸凹曼的長壽法貌似不太實際，但我們還有更簡便的老鼠節食法，每頓少吃三成，效果比果蠅也不差，但我們不知道這對人類是否有用，好，我現在要追求一批實驗品……什麼？拒絕？你個享樂主義者……聲明一下，沒有人——我是說沒、有、人——確切地知道老鼠為什麼吃得少就活得久，倒是有幾種假說。也許艱難的環境能使老鼠的免疫系統更警醒，也許吃得少能產生比較少的自由基，也許在飢餓的情況下老鼠會皈依菊花酵母……現在我想讓大家考慮我最喜歡的一種假說。如果讓老鼠從小挨餓的，它們——似乎是廢話——性成熟的速度會減慢，生殖力會降低，有時根本就絕育了。這種假說它們能活得更長，就是因為它們犧牲了「製造生命」，精力被用在了「維持生命」上。澳大利亞森林裡的棕袋鼩（學名Antechinus stuartii）外表就像是愛吃昆蟲的小老鼠，每年7月份（南半球的春天），公袋鼩會陷入瘋狂，上竄下跳搜尋母袋鼩，與情敵作殊死斗。一般的雄性動物，血液里的睾酮（對爺們純度影響極大的雄激素）只有3%能正常發揮作用，大多和一種蛋白質結合在一起，處在抑制的狀態下。但發春的公袋鼩血液里沒有抑制的蛋白質，換句話說，他們體內的雄激素就是姜太公在此百無禁忌，曾經有公袋鼩日御12女，犧牲在戰場上的記錄。

這位英雄不是累死的，而是命中注定要死的——雄激素是個很危險的東西，心急火燎的公袋鼩連吃飯都來不及，當然不會留意身邊的食肉獸，會抑制免疫系統，讓寄生蟲和細菌上身，另外，緊張情緒還會讓公袋鼩體內的其他激素失衡。總之，在短暫的狂歡之後，公袋鼩一個個被貓頭鷹吃掉、病死、衰竭而死，這時離他們出生的時間，只有區區10個月。生命的歷史有38億年，相比之下，即使阿明的生命也只是一瞬而已，如果一個身體拒絕生育，即使它的生活再安逸，體格再強健，死亡（也許是因為疾病，或者冰河時代，或者小行星撞地球）終究會找上它，然而構造身體的配方——基因可以通過繁殖代代相傳，生生不息。像人類和阿明這樣生活安逸的動物，有充足的時間一次又一次地生兒育女，然而袋鼩時刻活在飢餓和眾多天敵當中，公袋鼩只有一次機會，那些孤注一擲，把全部精力投入到這唯一一次狂歡中的公袋鼩，會留下遍地兒女，把「過把癮就死」的基因流傳下去。女人是非常奇怪的生物，因為她們有更年期。女人的卵巢衰老速度，起初跟全身器官保持一致，每八年卵巢中的卵子的數量減半，然而到了30多歲時，卵子喪失的速度突然提高到每三年減半，於是卵子早早用完，跟生育有關的激素也停止分泌了，生兒育女的能力喪失，此時女人的一生剛過完2/3（40-50歲，生活條件好一點會晚一點）。這就是「絕經」。這是非常古怪的，如果一隻動物自願放棄了繁殖能力，它又怎麼把基因遺傳給下一代？導致絕經的基因理應斷絕香火。與人類最接近的動物——黑猩猩也會絕經，但那是在40多歲垂垂老矣的時候（黑猩猩活到50歲就算高壽）。母象活到50歲（大概也是她一生的2/3），還能保持她年輕時一半的生殖力。甚至男人都和女人不一樣，個別BH的老男人到了90歲仍然能抱兒子。許多動物老的時候，生育能力也會慢慢減弱，但很少有像女人那樣戛然而止的。說到「為什麼」女人要絕經，我們有兩個備選答案。首先是進化生物學家喜歡的理論。為了孩子，母親確實是犧牲了很多。我們是生產最艱難的動物之一，嬰兒的腦袋很大，骨盆卻很窄（太寬就把兩條腿拉開，沒辦法走路了）。擁有「絕經」基因的女人，可以避免在年老體衰之時死於難產。絕經的女人照樣可以致力於繁殖，她可以精心養育自己年輕時生下的孩子，或者孩子的孩子，這樣把她的「絕經」基因傳承下去。另外一個答案是醫生喜歡的。現代工業社會只有幾百年的歷史，農業社會也只有一萬年的歷史，在此之前，人類這種動物（學名Homo sapiens，科學家稱為「智人」）已經在荒野中生活了20多萬年。我們在「野生」狀態下歷經的生存鬥爭最長，經過進化長久的鍛造，我們最適應的也是在草原上東跑西顛，男人狩獵，女人採集。這種生活環境被科學家稱為EEA（Environment of evolutionary adaptation的簡稱，意思是「進化適應的環境」）。EEA雖然是純天然野生狀態，但你一定不會喜歡的，原始社會裡摘果子的女人，總是面臨疾病、野獸、勞累和饑荒的威脅，幾乎不可能活到絕經期。生育力維持到四五十歲，對於她們來說剛剛好，反正活不了更久。在50歲絕經的女人，很可能在40歲時就死了，就像5歲時瞎眼的小鳥一樣，不會在進化中落敗。現在，優越的生活條件讓女人可以活過四五十歲這道坎，絕經期就水落石出了。這兩個理論一言難盡，非常糾結。巨頭鯨（學名Globicephala melaena）似乎可以為生物學家的理論作證。雖然鯨魚沒有月經，但野生的母鯨到了40歲就失去生育能力，跟絕經期很像。一般的母鯨在小鯨5歲時就斷奶，但快要絕經的老母鯨會把最後一個孩子一直喂到8歲甚至10多歲。

那些直到今天還過著狩獵-採集生活的人，例如非洲和美洲的原始部落，差不多有四成的女人能活過絕經期，而醫生的理論基礎是天然環境下女人「幾乎不可能活到絕經期」。但生物學家還不能笑到最後，科學家計算過，即使大齡產婦有風險，照顧老幺和孫子，繁殖後代的效率似乎比不上繼續生小孩，絕經期的存在，真的是一件怪事。從更年期糾結中退出來吧，我們來看一種很糾結的病：亨廷頓舞蹈症（Huntington』s disease）是非常可怕的遺傳病，患者智力下降，健忘，暴躁不安，手腳激烈抽搐，像跳舞一樣（因而稱為舞蹈症）。亨廷頓舞蹈症像一顆定時炸彈，等到30-50歲時才爆發，而且病情發展得很慢，病人被折磨10多年才能解脫。亨廷頓舞蹈症驚人的「耐性」，對於生命的生存來說是災難，但對於基因的傳承是有利的。舞蹈症的發病晚，患者被它幹掉之前，就已經有了孩子，即使患者死掉，導致舞蹈症的基因也就可以平平安安溜到下一代。這種病雖然很痛苦很致命，進化卻一直不能把它淘汰掉。進化是個沒心沒肺的，從來不關心個人的生命和幸福。公袋鼩已經警告我們，繁殖是一件很傷身體的事。他是所有哺乳類中最短命的，母袋鼩要長壽一點，可以活到兩歲，如果把公袋鼩閹掉，他也能活這麼長。動過絕育手術的狗和貓都比較長壽，如果把大豆的花和豆莢都摘掉，它也能活得更長。但是說到勇氣，誰也趕不上桂竹（學名Phyllostachys bambusoides，又叫剛竹），這種美麗的竹子能長到10米高，壽至120歲，然後開花、結籽，最後（你已經猜到了）死去。

加菲貓曾曰，愛情來得快去得也快，只有豬肉卷是永恆的，在生物世界並不太對。能享受豬肉卷的生活來得快去得也快，只有戀愛（然後結婚，然後生兒育女，然後把自己的基因傳承下去）是永恆的。人生飄忽百年內，且需酣暢萬古情，我們終有一死，但這不妨礙我們的基因乘坐生殖快車，攀向永生的高峰。The end本文地址（轉載請註明出處）：複製
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