性慾和死亡：生命的代價
利維坦按：這篇文章的一些主題探討，讓人不由得聯想到「忒休斯之船」的悖論——如果我們的身體就是那艘船，船上的木頭被逐漸替換，直到所有的木頭都不再是原來的木頭，那麼，這艘船還是原來的那艘船嗎？按照文中的話說就是，「如果我們活著的時候，可以替換所有的東西，如細胞、器官等，那我們可以活多久應該就沒有限制了」。但如果真的未來可以實現，那個「新人」又是誰呢？
文/Philip Ball
譯/遊俠兒
校對/黃小譯
原文/nautil.us/issue/36/aging/yes-life-in-the-fast-lane-kills-you
對線粒體的新型研究，將揭示生命是如何消耗能量的。
尼克·萊恩（Nick Lane）是倫敦大學學院的一名進化生物學家，經常思考關於生命的一些重大問題：生命是如何開始，如何維持的？為什麼我們會衰老，死亡？我們為什麼要做愛？萊恩拋開我們時代的習慣，把這些看作是進化遺傳學的問題。他堅持認為，我們的基本生化機制，尤其是活細胞賴以產生能量的機制，可能會決定或限制生命中出現的這些現象。
萊恩一直致力於建立一種有關進化的補充觀點：即為了繁殖成功和存活，基因之間會相互競爭。他認為，只有我們考慮到了能量限制的問題，才能很好地理解進化歷史上的幾次大轉折，如被稱為真核細胞的複雜細胞的出現（像我們自己身上的那樣）以及多細胞生命形式的出現。
所有的這些都在於能量：尼克·萊恩認為長壽的秘訣在於線粒體。
萊恩的著作《上升的生命：進化的10個偉大的發明》（Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution）被授予2010年度英國皇家學會科學書籍獎，這是英國科學書籍的最高獎。他於2015年出版的著作《至關重要的問題：生命為什麼是現在這樣的？》（The Vital Question: Why Is Life the Way It Is？）被譽為「改變了遊戲規則」和「充滿大膽和重要思想」的著作。它提供了一個新穎、詳細的模型，即如果利用了深海噴口的原始化學能，那生命會如何開始？比爾·蓋茨稱《至關重要的問題》這本書是「對生命起源的一個驚人調查」。
《至關重要的問題：生命為什麼是現在這樣的？》，尼克·萊恩 著
《鸚鵡螺》（Nautilus）雜誌在倫敦的實驗室見到了萊恩，並採訪了他對衰老、性和死亡方面的看法。
（N＝Nautilus，尼＝尼克·萊恩）
N：在你的著作《力量，性，自殺》（Power, Sex, Suicide）中，你問到，從什麼時候開始性慾會被死亡所懲罰，為什麼？你是想表達什麼呢？
尼：性是隨著複雜細胞的進化而出現的。如果是細菌，我們都知道它們不做愛。它們做類似的事情——交換基因，這在本質上也是性行為要做的事：它把基因四處移動。但是我們融合基因的方式不同。複雜的真核細胞，包括我們、植物、真菌等等，都有性行為。這種行為本身就是很驚人的。但是，我們真的不知道性的優勢是什麼。這是在複雜細胞這個大群體的進化中出現的現象，似乎是必不可少的，而且與死亡緊密相連。良好的進化需要我們把更多資源用在繁衍後代上。所以如果我將更多的資源用在做愛上，就意味著我為維持壽命所付出的資源將會減少。我拿走了能讓自己活得更長久的資源，那在進化過程中，就幾乎等於是故意縮短了自己的壽命。
活著需要代價，做任何事都要付出代價。
N：你說性與死亡緊密相關是什麼意思？
尼：那種意義上的死亡是一種被稱為程序性細胞死亡的特殊過程。它受基因控制，消耗能量，而且很刻意。受損的細胞會自殺並自我清除，而且經常被來自幹細胞人群的原始新細胞所取代。性就是在個人層面上，通過重組基因來做這種事情。從自然選擇角度看，性所做的事就是在增加個體之間的差異性。它正在增加人口的多樣性，而這則有益於自然選擇。而當人們之間的差異性再次回到性上時，自然選擇又會是怎樣的？你留下了多少個子孫後代？對於我們來說，子孫後代又尤其指的是男性。選擇是充滿偏見的，偏向那些能留下更多孩子的相當少的一部分人。
N：你的意思是，有的男性貢獻大，而有的貢獻小嗎？
尼：是的。在自然選擇層面，性行為就是讓最好的基因能更多地被複制。它能增加基因的多樣性。所以我們就有了所謂對增加變異貢獻大的男性和貢獻不大的男性，而貢獻大的男性則有更多的機會去傳遞他們的基因。從人類的角度看世界其實不是個很好的方式，但這基本上就是進化的過程。
N：你認為能量過程來源於線粒體細胞的一部分，那線粒體是從哪裡來的？
尼：它們是進入另一個細胞的細菌。這另一個細胞是什麼樣子或是什麼東西，還存在爭議，但幾乎可以肯定，它是一個相當簡單的細胞。而且，線粒體最後會成為我們細胞的動力單元，我們生存所需的所有能量都來源於線粒體。
N：這與衰老是怎麼聯繫起來的？
尼：生存需要代價，做任何事情都要付出代價。在某種程度上，維持生命所需的代價取決於我們生存的節律。如果我們生活的節奏很快，那用不了多久我們就會筋疲力盡。代謝速率（即我們吸入氧氣和燃燒食物的速率）和壽命之間有緊密的聯繫。在良好的條件下，我們將大部分資源集中在了性成熟方面。一般來說，人就是動物，對此我沒有太多意見，但這已經超越了動物王國。
我們把資源集中在性成熟和繁殖後代上面。但如果條件不利，如果我們在挨餓，那就會有一種轉化：從為性和蛋白質合成做準備轉化到為生存做準備，停止生育，等待走出困難時期。過去10年左右的時間裡，這種基因切換是大多數衰老研究的中心。它與新陳代謝率並沒有多大聯繫，而是與流動，與我們分配資源的方式有關。我們要麼將資源集中在性上，要麼集中在生存上。不同的基因突變會使非常簡單的生物體的壽命變為原來的兩倍或三倍。但這對於和我們一樣複雜的生物體就會更難一些。
如果你從鳥類的代謝速率來推斷，那它們的壽命遠比應有的要長。
N：同樣，我們也特別希望能延長自己的壽命。那最好的方法是什麼呢？對哺乳動物的能量限制的一些研究似乎表明，這是能顯著增加壽命的一種方法，那這種方法對人類適用嗎？
尼：這是很模稜兩可的。人們對獼猴做過相當長期的研究，幾十年有了吧，但只得到相互矛盾的結果。有些人認為進行的還不錯，能延長30%或40%的壽命。其他人則認為，讓控制組想吃什麼就吃什麼，能吃多少就吃多少，這種行為實際上是會損害健康的，因此它們的壽命會比本該有的壽命短。因此，這個實驗設計有很多不確定性。此外，大多數人都不會希望將自己的飲食控制在原來的60%左右。有一些人確實這樣做了，但還不清楚這是否延長了他們的壽命。我聽說，有一個人跌倒了，很輕易就摔傷了骨頭，這確實令人驚奇，原來是他得了骨質疏鬆症。所以，這種方式還是有副作用的。
N：那麼，如何才能真正讓人類長壽呢？
尼：從進化的意義上來說，人的壽命似乎是沒有限制的。但這恰恰是真正令人吃驚的事情。負鼠生活在一個沒有天敵的島上，其壽命會增加一倍，而且會持續五或六代。如果從鳥類的代謝速率推斷，那它們的壽命遠比應有的要長。鴿子將來會存活大約30年，即使如此，基於它們的高代謝率和體型，你會推測出它其實只有3或4年的壽命，這就是10倍的增長。我們有充分的理由認為，鴿子能活這麼久是因為擁有非常高的供氧能力而被自然選中，換句話說，就是它們會飛。要想飛起來需要巨大的代謝消耗，因此它們必須有很好的線粒體（mitochondria）才能完成這件事。而且能擁有真正良好的線粒體的部分原因是，它們幾乎不泄露自由基（free radicals），這似乎也是鴿子這麼長壽的原因之一。
緩慢但卻平穩：巨型陸龜，就像圖上這一隻，能存活很長時間。這可能是因為它們的代謝速率驚人的低。
N：我們也聽到了很多關於自由基的東西，尤其是與飲食相關的，那我們應該怎麼攝入含抗氧化物的東西來吸收自由基，從而更長壽呢？我們對自由基又真的知道什麼呢？
尼：衰老的自由基理論最初是在五六十年前提出來的，實際上就是說，線粒體會產生稱之為自由基的氧氣的活性形式。我們呼吸的一定量的氧氣會以活性自由基的形式排放出來，而這種活性自由基會損害DNA、導致DNA變異，破壞蛋白質或細胞膜自身。時間久了，這種損害就會累積形成所謂的誤差災變論，就是說細胞無法支持自身。過去的20年里，上述的理論已經被全面否定，它是不正確的。這種觀點也是不正確的：通過服用大量抗氧化補充劑，我們就可以延長生命或者抵禦與年齡相關的疾病，包括癌症和痴呆。人們已經做了大量的研究和元分析，而且數據顯示，如果你攝入大量抗氧化補充劑，你的壽命更可能會變短，這些數據是相當具有說服力的。
N：如果氧化自由基真的會傷害我們的細胞的話，它不起作用的原因是什麼？
尼：我認為有一個非常好而且大家普遍能接受的原因：它們妨礙生物信號的發出。我們現在知道，自由基是反應細胞中應激狀態的。細胞中有各種各樣細微的差別，但如果出了差子，自由基就扮演了煙霧警報器的角色，或者至少它們就是煙霧，而細胞就會準備檢測煙霧並做出相應的反應。抗氧化劑的問題就在於它們實際上是在破壞煙霧報警器，這可不是什麼好事兒。煙霧報警器會做出應激反應，而應激反應則會改變各種類型基因的呈現方式，以此來保護細胞。因此通常更多的自由基會產生一種保護性的應激反應，這種反應停止了孵化的過程，而是讓一個細胞繼續存活得更久。服用抗氧化劑打亂了這種信號，真的沒有什麼幫助。
透射電子顯微鏡（TEM）下哺乳動物肺組織中的兩個線粒體。
N：如果鴿子的壽命是它們代謝率預測的壽命的10倍，這是否意味著我們也可以這麼做？
尼：就我們而言，我們受到大腦的限制。如果我們活著的時候，可以替換所有的東西，如細胞、器官等，那我們可以活多久應該就沒有限制了。但如果我們替換了我們的神經元，那我們就是在進化過程中重寫自己的經歷，而且就不再是我們自己了。我想，這才是對將生命延長到超過神經元自然最大壽命（120年左右）行為的真正懲罰。我就是在這裡看到了真正的限制。我們如何才能防止大腦隨著時間的流逝而失去質量、失去神經連接，失去我們儲存記憶和經歷的突觸？
線粒體通常被認為是動力單元而不被重視，現在看來它卻要為所有的這些複雜過程負責。
N：如果我們能再生新的神經元來替換那些受損的細胞，那它們會是怎樣的狀態呢？是處於初始狀態，準備好複製我們的人生經歷？或者說，它們會受到已經存在的神經通路的制約？這種類型的再生會涉及到大腦中的哪一部分，是那些與記憶相關的還是認知的過程？
尼：神經元不會複製經歷，但一個單一的神經元可能有1萬個突觸連接，組成一個神經網路的一部分，而且我們還不了解它們對整個網路的貢獻。認知過程本質上似乎比記憶要更容易替代。如果突觸連接儲存記憶，那一個新生神經元怎麼能重構所有的這些連接呢？
替換神經元還有其他有趣的問題。例如，你取一個皮膚細胞，然後將其重組為一個幹細胞。驚人的是，它運行得相當好。你可以誘導這個幹細胞使其成為一個神經元，而且可能用它來替換大腦中垂死的神經元。這種新神經元能否成功地建立正確的連接，一個重要的問題是：它的線粒體發生了什麼？當你重組一個皮膚細胞時，它的線粒體轉化成了類似幹細胞里的那些線粒體，它們變成了圓形，並且失去了電荷。但我們還不知道它們的DNA發生了什麼變化，它是還忍受著在皮膚細胞里遭受的損害，還是已經被清除了呢？如果它仍然受損害，那麼這種閃閃發光的新神經元可能是一個謎，很快就像一個廉價的塑料複製品被拋棄了。
N：在《力量，性，自殺》一書中你寫到，「如果我們要想更長壽，要想擺脫老年的那些疾病，我們將需要更多的線粒體。」為什麼我們需要更多的線粒體呢？
尼：如果我們在討論壽命長短的時候提起爬行動物和烏龜，我們會發現它們的壽命非常的長。原因是它們的代謝速率極低，它們幾乎不動，因此它們能活那麼久僅僅是因為它們的細胞並沒有真正處在任何壓力之下。而在這一範圍的另一端我們發現，鳥類的代謝速率比我們人類還快。它們身體溫度更高一些，它們在生存中會消耗更多的氧氣，所以它們比同等體型和代謝速率的哺乳動物更長壽一些。而且它們似乎是通過選擇高質量的線粒體來做到這件事的，因此它們增加了整個體系的功能。壽命和代謝速率之間存在一個近乎U型的曲線，我發現這真的很有趣。
N：我們在這條曲線上處於什麼位置？
尼：我們處於中間的某處。由於我們的身體質量問題，與鳥類或者爬行動物相比，我們的壽命相對較短，因為我們的代謝速率快，而且也沒有鳥類擁有的那種高質量線粒體。一部分是因為個人線粒體的質量問題，另一部分是線粒體的數量問題。例如，我們肝細胞中的線粒體數量是烏龜的10倍。這似乎意味著選擇高供氧能力可以增加壽命（至少在我看來是這樣，並沒有經過驗證）。這就是鳥類和蝙蝠有很高動力要求的原因之一：為了飛行和活得更久。現在，我們比大猩猩和黑猩猩長壽得多。我們增加了我們的供氧能力和耐力時，我們似乎已經跨越了早期人類進化的一個階段。我不知道這與在非洲平原追逐瞪羚是否有關，或者與其他什麼有關，這是存在爭議的。但與其他類人猿相比，我們確實有很高的耐力和能力來保持活躍。
N：從進化角度看，我們是否知道生物的供氧能力是在哪一個進化階段發生了擴張？
尼：我認為是在100萬年前，而不是幾十萬年前。這似乎是一個相對較早的增長。
N：那我們來更深入的了解一下複雜細胞的進化吧。你能多告訴我們一些關於細菌的早期融合和宿主細胞的知識嗎？
尼：不確定的是，獲得這種細菌的宿主細胞是什麼？被獲得的細胞又是什麼？我們真的不知道。但對於這是怎麼發生的問題，我有一個相當強烈的觀點，強烈到我認為它具有很大的科學意義。很多證據都指向這個事實：宿主細胞是一個簡單的類似細菌的細胞，稱之為古菌。它沒有細胞核，無法儲存其DNA，也沒有性。它並沒有四處吞噬其他細胞。通過某種意外事故，它獲得一個融入其體內的細菌，並成為線粒體。因此我們擁有兩個非常簡單的細胞，一個會與另一個融合。真核細胞是人類獨特類型的複雜細胞，其特徵就是在這種相互作用的過程中形成的。這意味著，經常被當作是動力單位而不予考慮的線粒體要對所有的這些複雜細胞的進化負責，而且對它們是非常重要的。
N：那麼我們是不是可以認為，僅僅被當成能量來源的線粒體是被低估了呢？
尼：如果我們關注如何延長人類壽命的問題，那我們就不能僅僅把線粒體當成是動力單元了，而是把它看成是促進所有複雜細胞進化的兩個關鍵因素之一，而且仍然對它們很重要。一個細胞是否要複製自己、分裂或者死亡，線粒體對所有的這些過程都極其重要。
N：那麼，科學家會怎樣利用線粒體的多功能來延長人類壽命呢？
尼：這很困難。最簡單的方法就是用好的線粒體去取代受損的線粒體，也就是在細胞層面上引導選擇：含有壞線粒體的細胞死亡，而擁有好線粒體的細胞存活。所以你需要做的第一件事是進行細胞更新。運動可以達到這一目的，合理的飲食也可以：蔬菜和水果對我們是有一部分好處的，因為它們含有能刺激細胞更新的毒素，而且與抗氧化劑關係不大。聽聽老人言也不會吃虧，合理膳食，勤加鍛煉。但這種方式對我們延長壽命的幫助並沒有那麼大。
如果細胞不進行更新，那細胞層面的選擇就無法進行，而壞線粒體就會擴散。我們變老的時候，很容易就會發生這種擴散現象，而且是以各種疾病的形式出現，最壞的線粒體擴散是在損害好的線粒體的情況下進行。當線粒體突變體接管的時候，心肌纖維（也不能輕易的替換）就會變得千瘡百孔。
大腦仍然是個大問題，但卻給這個答案提供了一個線索——線粒體移植。我思考了很長時間，神經元帶著誕生時獲取的一些線粒體是如何存活120年的？原來這不是它們做的事情，線粒體可以從幹細胞中經過細小的連接纖維轉移給神經元。這聽起來像是科幻小說，但如果幹細胞能將原始的線粒體傳輸給臨近的神經元，這簡直就是注入了生命。這個過程不會簡單，但再生醫學可能是最好的方法，不用直接替換神經元了，而是重振幹細胞。
「利維坦」（微信號liweitan2014），神經基礎研究、腦科學、哲學……亂七八糟的什麼都有。反清新，反心靈雞湯，反一般二逼文藝，反基礎，反本質。
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