人类只是生殖细胞的载具,这是衰老死亡的原因!生殖细胞却永生?

  • 日期:08-24
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长生不老是人类自古以来的愿望。从古代人们寻求“长生不老药”到现代对衰老机制的研究,无不反映了这种愿望。而现实情况是,所有的多细胞生物都是有寿命的,而且寿命长短和生物的物种有关。过去认为寿命最短的动物要算蜉蝣,这是一种带翅膀的昆虫,变为成虫后一般只能活几天,短的甚至只有几个小时,可谓“朝生暮死”。其实蜉蝣的幼虫在水中可以活20天左右,所以蜉蝣的寿命(从卵孵化算起)有20多天,和苍蝇蚊子的寿命差不多。寿命最长的动物包括乌龟和鹦鹉,它们都能活100年以上。北极蛤可以活500岁。植物的寿命更长,非洲的龙血树,美洲的红杉,都可以活千年以上。但是无论生物体的寿命有多长,都是有限的。所有多细胞生物的生物体都要经历出生、生长、衰老、死亡的阶段。

而且多细胞生物体的寿命比起生命在地球上的历史(大约40亿年)来,那就太短了。作为物种,许多生物的寿命是无限的。例如蓝绿藻是地球上最早出现的生物之一,至今仍在地球上繁衍。昆虫已经在地球上生活了数亿年的时间,现在仍然是地球上物种最多的生物。就是人类,作为物种也已经生存了大约100万年的时间,而且在可以预见的将来还会继续生存下去。生物的生命是靠生殖细胞传下来的。根据细胞理论,新的细胞只能从已经有的细胞分裂而来,所以对于许多具有无限生命的物种,就要求生殖细胞连续地从一代生物繁衍到下一代生物,永不间断。从这个意义上说,生殖细胞的寿命是无限的。我们每个人的身体里面,都有几十亿年前那个最初的细胞连续不断分裂产生的后代。

现在我们对于生物衰老机制的研究,其实是对体细胞(组成身体的细胞)衰老机制的研究,因为这才是决定一个生物体能够活多久的原因。对于衰老的机制已经有众多的理论,例如“磨损理论”、“游离基理论”、“端粒酶理论”、“基因决定论”等。但是所有这些理论都必须解释,为什么这些机制只影响体细胞,而不影响生殖细胞。例如妇女的卵细胞是她还在她母亲子宫内的时候就形成了的,在妇女性成熟之前在身体内要待上十几年至几十年。男性的生殖能力可以延续到老年,精原细胞在体内待的时间更长。即使影响体细胞的因素只是轻微地影响到生殖细胞,逐代积累起来,也会最后导致物种的灭绝。例如人类从出现到现在,已经有大约100万年的时间。如果每传一代需要20年的时间,那人类就已经传了5万代。即使每一代生殖细胞所受环境的影响只减少每一代人一天的寿命,那么人类也不应该存活到今天(人活到100岁也就是3万6千5百天)。人类如此,那些活了几十亿年的蓝绿藻就更是如此了。

当然这不是说生殖细胞就不会老化和死亡。例如妇女过了40岁,卵子中DNA的突变率就会显著增加。没有生殖能力和生殖机会的个体死亡时,这个生物体所含的生殖细胞也会死亡。但是只要在自然的生育年龄内,总会有许多个体能够形成健康的后代,其寿命永远不会随着代数的增加而减少。每一代都能够真正地“从零开始”。也就是说,生殖细胞有能力把环境带来的不利影响完全消除掉,不留一丝一毫给下一代,否则物种就会凋亡。这就和体细胞的情况形成鲜明对比。对于体细胞,无论身体如何努力来防止和修复外界因素造成的伤害,人类还用各种医学手段来对抗这些伤害,它们也终将老化死亡。但是生殖细胞也是细胞,含有和体细胞同样的基因。生殖细胞维持自己长生不老的“武器”,理论上体细胞也能够具有。是什么原因使生殖细胞和体细胞有如此巨大的差异呢?

1881年,德国生物学家奥古斯特·魏斯曼(August Weismann,1834-1914)提出了“种质论”(Germ plasm theory)。他认为生物体内的细胞分为生殖细胞(germplasm)和体细胞(somaplasm)。生殖细胞的寿命是无限的,体细胞由生殖细胞衍生而来,任务就是把生殖细胞的生命传给下一代,然后死亡。在生殖细胞分裂发育成为生物体时,总是会“留出”一些细胞继续作为生殖细胞,同时分化出体细胞来“照顾”生殖细胞,并且让生殖细胞把生命传给后代。也就是说,我们的身体只是生殖细胞的载具,只能使用一次,使用完就被丢弃了,只有生殖细胞代表连续不断的生命。这是任何多细胞生物体都会衰老死亡的根本原因。直到今天,魏斯曼的基本思想还是被许多科学家认为是正确的。从魏斯曼提出这个思想到现在,已经过去了130多年,人类对于生物发育和衰老机制的研究已经获得了大量的结果,可以比较具体地来讨论生殖细胞为何与体细胞如此不同。

人类只是生殖细胞的载具,这是衰老死亡的原因!生殖细胞却永生?

生殖细胞和体细胞最大的区别是,生殖细胞是永生的,可以在生物繁殖的过程中无限制地传递下去,而体细胞只是生殖细胞的载具,只能使用一次,然后就被丢弃。干细胞则是生殖细胞的延伸。科学研究的进展已经打破了生殖细胞和体细胞的界限,体细胞也可以变成生殖细胞。但是由于研究方法的限制,目前我们基本上还是用体细胞老化的思路来思考生殖细胞。生殖细胞是如何完全清除环境因素的负面影响,永葆青春的,现在还是一个谜。但是人类的好奇心和对健康长寿的追求,会一步一步地向解开这个谜的方向前进。

虽然从生物学的观点来看,体细胞只是生殖细胞的载具,但是生命的精彩却由体细胞表现出来。我们的眼睛能够看见的多彩多姿的生命世界,其实都是体细胞的世界。是体细胞“代替”生殖细胞进行的生存竞争导致了越来越复杂的体细胞组合(生物体),人类的体细胞更是意识、智慧、感情、和高级思维的基础。所以我们不必对自己只是生殖细胞的载具而感到沮丧。只有我们这些由体细胞组成的人体才能有如此丰富多彩的生活,才能对这个世界进行主动的研究,包括反过来研究延续我们生命的生殖细胞。

参考文献

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