大多數動植物最終都會死掉,但有些幸運的物種卻能無視時間。

永生,更像是詛咒而不是祝頌——蒂索諾斯這才幡然醒悟。這個神話裡的特洛伊王子如此俊俏,以致得到曙光女神厄俄斯的眷顧,她懇請宙斯賜予他永生,好讓她和他長相廝守。

不過宙斯執文害意,蒂索諾斯死不了,但他會衰老。蒂索諾斯漸漸失去了自己姣好的容顏和青春的身體,厄俄斯很快就沒了熱乎勁。她最終把他獨鎖深閨,讓他一個人呶呶不已。

這隻是傳說而已,但往往就是這樣,事實比虛構還要酷炫。許多物種在技術層面就是真‧永生。不像可憐的蒂索諾斯,它們連玻尿酸都不用打,就能保持彈彈彈。


一隻張牙舞爪的美洲龍蝦(美洲螯龍蝦)

我們要討論的是「生物學永生」(biological immortality),儘管許多生物學家寧願我們別用這個詞。

生物學永生機體會消亡,但它們看來不會衰老

「永生意味著你死不掉,這太蠢了。」德國基爾大學的Thomas Bosch說。

儘管這看起來自相矛盾,但生物學不死族是必然會死亡的。它們會被掠食者、疾病或諸如火山爆發等災變殺死。但不同於人類,它們很少自然死亡。

換言之,生物學永生機體會消亡,但它們看來不會衰老,它們恰恰與蒂索諾斯的境況形同參辰。

刺果鬆就是一個適例,這些北美的樹木簡直老掉牙了,它們從5000年前就開始生長:那時候位於今土耳其境內的特洛伊城才剛剛建成。


一株落基山狐尾鬆(Pinus aristata)

刺果鬆看上去如此蒼老

就外表而言,歲月把刺果鬆雕琢得如同蒂索諾斯一般。

「這些樹垂垂老矣,」英國阿伯裡斯特維斯的Howard Thomas說,「它們被閃電擊中,被落雪壓垮,枝零葉落。」

換句話說,刺果鬆看上去如此蒼老,但細細查究,就能發現不一樣的故事。


刺果鬆能存活幾千年

一份2001年發表的調查顯示,將年齡超過4700年的刺果鬆的劃分和種子進行對比,發現其突變率並沒有隨著時間而明顯增加。而且,老樹的維管組織在功能上跟新樹毫無二致。

幹細胞歷經上千年也能保持年輕和活性

老樹飽經風霜,盤根錯節,但從細胞水平上看,它們和特洛伊建城時一樣保有青春。經過了這麼多年,它們的組織一點也沒有皺縮。

沒有人知道刺果鬆此番個中緣由,它們如此長壽,你卻總也研究不透。但Thomas認為可能其原因在於這些樹有一種特殊的「分生組織」。

有一些根與芽分佈有幹細胞的源頭,能產生新生組織。幹細胞即使歷經上千年也能保持年輕和活性。

「一旦你發生變異,事情就糟糕了,」Thomas說,「但比如細菌培養,非突變細胞似乎要勝過破損的細胞。」


細胞在一株植物根部遊弋

還有另一種可能的說法,比利時根特大學的Lieven De Veylder提出,其關鍵在於植物分生組織存在一小部分被稱為「非活性中心」的細胞。

就算擁有分生組織的秘訣,大多數植物也沒能打通任督二脈

在這裡,細胞以極低的速率分裂,這可能也抑製了分生組織幹細胞的分裂。這也似乎見效,因為細胞沒分裂一次,就要伴生DNA的致命突變。「隻有使幹細胞亞群在一般情況下不發生分裂,才能使它們成為近乎完整的備份基因組。」De Veylder說。

2013年,他的團隊從一株擬南芥中發現了一種控製非活性中心活性的蛋白質。類似蛋白質或可以幫助如刺果鬆這樣的植物防治細胞衰老,允許它們再活個幾千年。

然而,就算擁有分生組織的秘訣,大多數植物也沒能打通任督二脈。因為它們生長得太快了。


一棵大盆地刺果鬆(Pinus longaeva)
(關於落基山狐尾鬆與大盆地刺果鬆的區別詳見維基百科)

「細胞衰老甚於分生組織的行為,那你隻能是一年生或兩年生植物。」Thomas說。本質上說,像擬南芥的細胞活動和分裂得如此之快,它們的機體在分生組織修復受損組織之前就已經消耗殆盡了。

Ming是已被現有記錄證明的最長壽的動物個體

相比而言,生物學不死族過的就是一種慢生活,那或許也是為什麼動物們鮮有能熬過幾個世紀的。有一個例外:營寄生生活的動物如珊瑚可以生存4000年以上。然而,珊瑚蟲個體卻隻能存活數年。

蛤蜊Ming已被現有記錄證明的最長壽的動物個體。生物學家在2006年從冰島附近的海床挖掘出這隻海洋圓蛤時,它已經507歲了,它當場就被殺死了。


一隻像Ming那樣的海洋圓蛤(冰島北極蛤)

Ming死了,它本來是不會死的。在許多動物細胞中,攜氧大分子在細胞膜上發生反應,生成的小分子會破壞細胞其他部分。

不是所有的動物都自帶方便直觀的年齡證明

但2012年的研究發現,海洋圓蛤的細胞擁有能耐受這種破壞的不尋常的細胞膜。Ming活得如此之久是因為它的細胞,就像狐尾鬆的細胞,代謝速率忽略不計。

Ming已被證明是最長壽的動物,它是一種軟體動物,因此生物學家們可以從它外殼的生長紋路計算出它的年齡,就像植物學家數樹的年輪那樣。

不是所有的動物都自帶這種方便直觀的年齡證明,它們有一些比Ming還要老。


一隻綠色的水螅(Hydra viridissima/H. viridis)
水螅是一種小型軟體動物,與水母近親。小型動物通常沒有大型動物活得久,但一個生物學家就曾在實驗室培養一隻水螅超過4年。這對體長15mm左右的動物而言不可思議。

短短幾年的壽命隻是因為它們屈從於疾病等不可抗力

甚至,在這個為期4年的實驗末期,水螅仍和壽命剛滿一天時一樣活力四射。水螅是生物學不死族的另一支。

水螅個體具體能活多久沒人知道,或許短短幾年的壽命隻是因為它們屈從於疾病等不可抗力。或許水螅能活過皇阿瑪也說不準。

幾年前Bosch和他的團隊關於水螅少有細胞衰老提出了一種解釋,簡單來說,這又涉及幹細胞。


褐水螅群體(Hydra oligactis)

水螅弱弱的腔體攜帶了一組異常強大的幹細胞,它們如此強大,以至於水螅發生點什麼意外掉了半截什麼的都能隨時補上,這種能力也是水螅名字的由來,神話中勒拿九頭蛇能斬首復生。

如果你搞定了FoxO,你也能活得像水螅一樣久

真實世界裡,水螅的復生能力甚於趴體上的小小把戲:關鍵時刻加個花。水螅不進行有性繁殖,而代之以出芽生殖。

它用三組不同的幹細胞來複製多樣的組織,最終形成完整功能的動物體,Bosch和他的團隊發現三組幹細胞共享一種蛋白質:叉頭轉錄因子(FoxO)。他認為這是防止衰老的關鍵。

「如果你搞定了FoxO,你也能活得像水螅一樣久。」他說。


FoxO蛋白質,嵌合在一些DNA上(底端)

至於FoxO是如何組織水螅尤其是其幹細胞衰老的,至今也沒有搞清楚原理。

即使100歲的人也不是生物學不死族

但我們瞭解到它起著一種整合不同分子信號的樞紐作用,包括細胞外部環境。「我們現在在研究這些外部環境的新號是如何與FoxO整合的。」Bosch說。

在整個動物世界,FoxO實際上可能是一種通用的抗衰老機理。人類攜帶某些版本的FoxO,那些活過100歲的人或許普遍存在另一些變體。

但即使100歲的人也不是生物學不死族,反正不是像水螅那樣。再者,燈塔水母並不是水螅那樣的生物學不死族,但它們已然不死。


燈塔水母可以返老還童

為了搞清楚為什麼,首先最好瞭解一下燈塔水母複雜的生命週期。

當水母的精子和卵子結合到一起時,它們形成小小的實囊幼體,但幼體並不走尋常路,快樂地長大。而它通常找個堅硬的石頭表面之類,然後一頭撞上去,撞出軟體的分支結構,即水螅體。

就像一隻蝴蝶突然厭倦了飛翔,又鑽回蟲蛹

絕大多時候這些幼體自身份裂出微小的克隆體——就像水螅一樣出芽生殖——但有些種屬也特立獨行。它分離出能的自由遊弋的小型雄性或雌性水母,再長成成體,然後產生精子或卵子。總之就是爺怎麼高興怎麼來,任性得一塌糊塗。

大多數水母可以在這個複雜的生命週期的大部分階段逆轉其生長態勢,但一旦它們長成性成熟的成體,它們就失去了這種倒轉乾坤的技能。

燈塔水母違背了根本的規則,特別是,即使性成熟的成體也可以反轉為未發育成熟的幼體,它們就樣躲過了生死薄,實現了可能的永生,這就像一隻蝴蝶突然厭倦了飛翔,又鑽回蟲蛹。


一隻道恩燈塔水母(Turritopsis dohrnii/T. nutricula)

正如多數生物學不死機體的案例,燈塔水母的這個技能也是一個謎。看起來它們在蛻變中細胞過程涉及了一次異乎尋常的逆轉。而這個過程就是毛蟲向蝴蝶的蛻變。
水母與其他動物沒多少共同點,這也是它們的無性繁殖的方式,以及它們的永生,在我們眼裡如此奇特。

但即使在有性繁殖的動物裡,生物學不死也不是聞所未聞

有兩點特徵或許可以聯繫起來,Bosch說。如果幹細胞對於生物學不死的動物而言至關重要,那麼動物出於自我克隆的目的就不得不攜帶這類強大的幹細胞,這樣一來就得以永生。

但另一方面,有性繁殖無疑是通往早夭的一張單程票。

「或許你可以辯稱你需要大量的體力製造配子(精子或卵子),那會殺了動物本身。」Bosch說。雄性闊腳袋鼩就是活生生的例子,這種類鼠有袋目瘋狂交配直至精盡人亡。

但即使在有性繁殖的動物裡,生物學不死也不是聞所未聞,美洲龍蝦有話要說。


美洲龍蝦(Homarus americanus)就是生物學不死一族

大多數動物當它們達到性成熟的時候或多或少會停止生長,但美洲龍蝦可不會。並且,這樣一隻成年的龍蝦一旦它們遭逢不測還能復生一隻前肢來。

染色體端粒越短,壽命越短

這些特徵表明美洲龍蝦保持著一種令人讚嘆的復生的本領,即便是完全的成體。這就足以解釋額為什麼有些大型樣本至少有個140歲了。

龍蝦的長壽或許可以與它們的DNA行為聯繫起來。動物細胞內長染色體末端有特殊結構,叫作端粒,用於保護DNA。

但當細胞分裂,染色體複製時,端粒就短一點點,因為複製過程無法顧及染色體最末端。


位於染色體末端的端粒(粉色)用於保護DNA

染色體端粒越短,壽命就越短。但美洲龍蝦用一種端粒酶來維持端粒的長度,以避免其縮短。1998年一份研究報告指出,這種酶在它們寸寸肌膚中都找得到,想必是酶的作用,讓美洲龍蝦一口氣上五樓不費勁。

染色體端粒酶幫助腫瘤生長和擴散

換言之,美洲龍蝦的細胞在常態下顯然不會衰老,這使得美國龍蝦生物學不死。

染色體末端端粒是使任何生物體延緩衰老的有效途徑。但實際上鮮有證據表明這個機製被採用過,不管是不死的植物還是永生的低等動物如水母。Bosch說它或許是高等動物獨有。

當然,哺乳動物也攜帶有染色體端粒酶,在人類身上,它們活躍在海拉細胞中:第一類已被證實的永生的人類細胞。

但在這個案例中,永生反而讓人感覺悶悶的。海拉細胞如此命名是因為它們取自於——未經本人同意——Henrietta Lacks,她因子宮癌死於1951年。

染色體端粒酶幫助腫瘤生長和擴散,這或許是哺乳動物隻能在少數類型的細胞中才用得上它們的緣故。海拉癌細胞或許是不死的,但它們的出現卻奪走了Henrietta Lacks的生命。


海拉細胞是人類細胞,並且是生物學不死的

我們的「種系」細胞,形成精子和卵細胞,不會衰老

癌細胞不是人體內發現的唯一永生的細胞。我們的「種系」細胞也不會衰老。它們形成精子和卵細胞,它們如此攸關生命而足以抵擋衰老,所以小baby出生的時候很幼很嫩。
容我贅述一下小baby這個概念:是不是所有的新生兒都很幼嫩?不是,多利羊就不是。


多利羊,和一隻無名的手

多利羊由成年羊的乳腺細胞克隆而來,它們扛不住衰老,所以它出生的時候滿臉滄桑,多利羊剛出生時,體內細胞的端粒酶實在太短了,以至於它衰老得比那些不經克隆的同齡的羊隻快得多,最終它在大好韶華的6歲的年紀就因為肺病而一命嗚呼。

人們在同個體死亡的爭鬥中,也許是稍感寬心的

「對於人類等生物體而言,永恆之種就是,我們有一個重置時鐘的機製。」Thomas說。
對於這一點,或許你不會感到驚喜,永恆之種就是我們的生殖細胞,染色體端粒酶或是一個關鍵,但這不是故事的全部。這意味著對抗衰老將是一條漫漫征途,不管護膚霜的廣告說得多好聽。

人們在同個體死亡的爭鬥中,也許是稍感寬心的。我們個體衰亡了,但因為我們的生殖細胞的特性,我們的種系並不會衰亡。從這個角度而言,人類生生不息直至永生。


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