生物为什么不能永生？

永生，自古以来都是人们孜孜不倦的追求，不管是帝王将相还是布衣百姓，似乎，永生的魔力一直未曾减弱。那生物为什么不能永生？

咱们今天就从无法抗拒衰老的角度来看为啥无法永生。当然，也有可以抗拒衰老的细胞，比如癌细胞。

说明:本文是来自Cell的综述文章，The Hallmarks of Aging，属于严谨学术类内容。

01，生物永生存在哪些障碍？

先给大家看一个图，这是以前cell上发的一篇综述，The Hallmarks of Aging。讲述了衰老的标志，事实上，总结了衰老的各种原因，也就是，严格意义上，我们无法永生的最基本原因，因为，我们要衰老，要死亡。

永生路上，到底是哪些常见的原因会导致我们衰老死亡？

它们是基因组不稳定性（genomic instability）, 端粒缩短（telomere attrition）,表观遗传学改变（epigenetic alterations）, 蛋白内稳态丧失（loss of proteostasis）, 营养感应失调（deregulated nutrient sensing）, 线粒体功能异常（mitochondrial dysfunction）, 细胞衰老（cellular senescence）, 干细胞耗竭（stem cell exhaustion）和细胞间信息交换改变（altered intercellular communication）。

02，这些因素到底是如何影响衰老的？

障碍一、基因组不稳定性Genomic Instability

体细胞核和线粒体基因突变积累，基因组结构不稳定，外源刺激诸如氧自由基的影响（大宝SOD蜜哈哈），基因组在复制过程中有大量的错误，诸如这些错误一般情况下会得到修复，这也是2015年诺贝尔生理生化奖的内容2015 年诺贝尔化学奖「DNA 修复机制研究」属于什么领域？目前的研究进展是怎样的？ - 段洪超的回答。但是错误不会被全部修复，最后，当无法修复的时候，那么细胞就走向凋亡。随着人的年龄增加，修复能力越来越差，那么，最终，错误积累的无限多，就走向衰老死亡，这是阻碍永生的一个障碍。将来可能利用哪些手段对 DNA 进行人工修复？

障碍二、端粒缩短（telomereattrition）

科学家们在寻找导致细胞死亡的基因时，发现了一种叫端粒的存在于染色体顶端的物质。端粒本身没有任何密码功能，它就像一顶高帽子置于染色体头上。在新细胞中，细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了。这时候细胞也就到了普遍认为的分裂50次的极限并开始死亡（这个称作海弗里克极限，我们现在做成纤维细胞实验依然无法突破）。因此，端粒被科学家们视为“生命时钟”。

这东西，倒是有的细胞可以修复，比如“癌细胞”

障碍三、干细胞耗竭（stem cell exhaustion）

干细胞是具有高度自我分化和更新潜能的细胞。我们身体源源不断的细胞替换就是来源于干细胞（头发，皮肤，血液等所有的细胞）。然而，当这些干细胞衰老化，那么他就无法继续大量的去弥补身体细胞的消耗，最终，个体就衰老死亡了。干细胞其实是我们真正需要的不老源泉

障碍四、表观遗传学改变（epigenetic alterations）

一些遗传密码或分子可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰，这种改变不仅可以影响个体的发育，而且还可以遗传下去。因此，这类变异被称为表观遗传修饰，也是导致遗传物质一致的孪生子出现个体差异的主要原因。

表观基因组的一些小变化，如DNA的甲基化，可以随着时间推移而积累，在导致基因表达和细胞功能更广泛的变化的同时，影响人的寿命。表观遗传在细胞和器官衰老中的角色,衰老的表观遗传失调节,几种与衰老相关分子的表观遗传学,如PASG、EZH2、PcG和端粒酶。

障碍五、蛋白内稳态丧失（loss of proteostasis）

生物体是一个非常稳定的性状。蛋白质是生物体内执行生物功能的最基础执行者，蛋白质稳态对细胞的基础活动十分必要。蛋白质稳态失控的时候，机体会去处理，主要有两个蛋白质分解系统用于蛋白质质量控制，分别是自噬—溶酶体系统（autophagy-lysosomalsystem）和泛素—蛋白酶体（ubiquitin-proteasomesystem），这两个系统功能均随着年龄而下降。这两个系统均是起到降解损伤或有毒蛋白质的作用。

障碍六、营养感应失调（deregulated nutrient sensing）

对于可利用的营养物质，人体细胞均可对之感应并波动性反馈。然而，如果细胞的营养感应缺失，则会导致细胞不受控制的生长。碳水化合物、氨基酸等营养物质的调控信号，均紧密调节着细胞增殖，同时也可将细胞“引入歧途”，例如肥胖或恶性肿瘤。

障碍七、线粒体功能异常（mitochondrial dysfunction）

线粒体是我们人体的能量工厂，是真核生物进行氧化代谢的部位，是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化，分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。此外，线粒体本身也有自己的基因组，由于能量代谢发生在线粒体，会形成大量的自由基，对线粒体基因组损伤也很大。一旦线粒体功能异常了，那么我们的机体能量系统就出问题了。随着衰老，线粒体的功能也会随之下降。

障碍八、细胞衰老（cellular senescence）

细胞是机体的基本组成部分。细胞衰老（cell aging）是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。细胞的生命历程都要经过未分化、分化、生长、成熟、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。如果细胞衰老了，同干细胞衰竭联系在一起，无法继续弥补细胞衰老的缺失，那么机体必然衰老。

障碍九、细胞间信息交换改变（altered intercellular communication）

作为一个多细胞个体，细胞之间的沟通协作是至关重要的，细胞之间的信息交流包括直接传递和间接传递。比如体液传递，接触传递。一旦细胞间信息交流发生了改变，那么细胞功能就得到了破坏，最后机体也会随着受到影响。

03，生物永生其实并不合理性

不过你有没有想过，永生这事其实是不合理的。地球上，生命如此多彩，其根本原因是什么？答案是突变。因为有了突变，这些突变不断地汇聚分化，最后形成了各种各样的生命。

我们从一个原始的单细胞生物，经过突变积累，我们形成了细菌、古细菌和真核类，然后我们进一步进化出动植物，然后我们进化出了有性生殖（最伟大的进化之一，使后代产生更大的变异（因为有染色体分离和重组），使后代产生新的性状，更有利于适应环境，有利于种族的繁衍。 ），这一切，都依赖于突变和基因组的改变。

如果生物永生了，那么，我们将无法获得这些。因为，最初的那个No1，只要他永生了，第一，他会占据绝对优势（否则就无法永生，会被其他的新生后代干掉），第二，他的后代只能在他的基础上发生改变。如果他存在，那么他的直接F1代将源源不断的产生。而F2代的数量都远远达不到F1代（毕竟F1从成长到繁殖需要时间，这期间，F0可是源源不断的在产生后代）

04，长寿和永生如何判断？

长寿和永生如何判断？这个问题，我无法回答。因为真的没法回答。我们对目前人类的长寿或很多生物的长寿是有判断的比如，目前学术界对于人类，90岁以上，被定义为longevity。

但是如果一个物种，从我们开始观察为止，一直不死，算不算长寿？比如那些动辄千年的生物，即便几百年的也可以啊，比如乌龟可以活几百岁，那些明朝时代的乌龟，明朝人一直看不到它死，记录肯定是这东西是长寿的，但是不是永生的呢？这需要鉴定。类似的还有灯塔水母（已辟谣，非永生）当然也有人认为“永生可以不繁殖“，事实上，这一点直接违背了生物的定义，大前提没了，自然无法讨论了。生物定义里必须包含了繁殖（还有新陈代谢和应激反应）。否则的话，非生物界的东西时时刻刻教做人。朊病毒是不是永生的？石头是不是永生的？岩浆呢？类似的也可以应用于人工智能是否属于进化的方面。

最后，关于生物假说，这个真的是误解。随手看了下假说和理论的区别，感觉有点文字游戏“科学假说是科学性和猜测性的统一，其内容有一定的科学依据，但却没有经过试验来验证，而科学理论是经过实践检验并已经显示出自身理论正确性的理论，客观真理性是科学理论的根本特性。”

按照这个理论，事实上，目前的生物假说都是生物理论了，因为这些理论都是有实验支撑的。另外，对于人工智能，机械之类的，个人认为，从目前的定义来看，这些已经超出了生物的范畴，不予考虑。

ps：这种严肃的翻译内容，其实我不喜欢，我喜欢调皮点的，奈何江郎才尽了。

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