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生物不朽

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生物不朽(有时被称为生物的死亡无期限)是一种衰老死亡率稳定或下降的状态,从而将其与时间年龄区分开。各种单细胞和多细胞物种,包括一些脊椎动物,在它们整个生存过程或存活足够长的时间后达到这种状态。永生的生物仍然可能死于衰老以外的方式,如受伤、疾病或缺乏可用资源。

这种不朽的定义在《衰老生物学手册》中受到了挑战,[1]因为在极老的时候,死亡率的增加相对于时间年龄的变化可以忽略不计,这一概念被称为晚年死亡率平稳期。老年死亡率可能会停止增加,但在大多数情况下,死亡率通常非常高。[2]作为一个假设的例子,一个人在110岁或更大的时候有50%的机会再活一年。

生物学家也用这个术语来描述分裂次数不受Hayflick细胞分裂次数限制的细胞。

1 细胞系编辑

生物学家选择了“不朽”这个词来指代不受Hayflick极限限制的细胞,Hayflick极限是指细胞因DNA损伤或端粒缩短而不再分裂的点。在Leonard Hayflick理论之前,Alexis Carrel假设所有正常的体细胞都是不朽的。[3]

术语“永生化”首先应用于表达端粒延长的酶—端粒酶的癌细胞,从而避免凋亡——即由细胞内机制引起的细胞死亡。最常用的细胞系包括HeLa细胞系和Jurkat细胞系,它们都是永生化的癌细胞系。Hela细胞来源于1951年从Henrietta Lacks体内采集的宫颈癌样本。[4]这些细胞已经并将继续广泛用于生物学研究,如脊髓灰质炎疫苗的研制、[5] 性激素类固醇研究[6]和细胞代谢。[7]正常的干细胞和生殖细胞也可以说是不朽的(当人类提到细胞系时)。

癌细胞的永生细胞系可以通过致癌基因的诱导或肿瘤抑制基因的缺失而产生。诱导永生的一种方法是通过病毒介导的对大T抗原的诱导,[8] 通常通过猿病毒40(SV-40)引入。[9]

2 有机体编辑

根据动物衰老和长寿数据库,衰老可忽略不计的生物(以及野生动物的估计寿命)包括:[10]

  • 布氏拟龟(Emydoidea blandingii)——77岁
  • 洞螈(Proteus anguinus) ——102岁
  • 卡罗莱纳箱龟(Terrapene carolina)——138年
  • 巨紫球海胆(Strongylocentrotus franciscanus)——200年
  • 阿留申平鲉(Sebastes aleutianus)——205年
  • 北极蛤(Arctica islandica) ——507年

2018年,Alphabet旗下公司Calico的科学家在eLife杂志上发表了一篇论文,提出了裸鼹鼠 (Heterocephalus glaber)不会因衰老而面临死亡风险增加的可能证据。[11][12][13]

2.1 细菌和一些酵母

许多单细胞生物衰老:随着时间的推移,它们分裂得越来越慢,最终死亡。不对称分裂的细菌和酵母也会衰老。然而,在理想的生长条件下,对称分裂的细菌和酵母在生物学上是不朽的。[14]在这些条件下,当一个细胞对称分裂产生两个子细胞时,细胞分裂的过程可以使细胞恢复年轻状态。然而,如果母体不对称地发育一个子代,只有子代才能回到年轻的状态——母体不会恢复,而是继续衰老而死亡。同样,干细胞和配子可以被认为是“不朽的”。

2.2 水螅

水螅

水螅是刺胞动物门的一个属。所有的刺胞动物都可以再生,使它们从损伤中恢复过来并无性繁殖。水螅是简单的淡水动物,具有径向对称性,没有有丝分裂后细胞。所有水螅细胞不断分裂。有人提出,水螅不会衰老,因此,它在生物学上是不朽的。在一项为期四年的研究中,三组水螅都没有表现出死亡率随年龄增长而增加的现象。考虑到这些动物会在5到10天内成熟,它们可能活得更长。[15] 然而,这并不能解释水螅是如何维持端粒长度的。

2.3 水母

灯塔水母(Turritopsis dohrnii或Turritopsis nutricula),是一种小型(5毫米(0.20英寸))水母,在有性繁殖后利用转分化来补充细胞。这一循环可以无限期重复,有可能使它在生物学上不朽。这种生物起源于加勒比海,但现在已经遍布世界各地。类似的情况包括波状感棒水母(Laodicea undulata)[16]和海月水母(Aurelia sp.)。[17]

2.4 龙虾

研究表明,龙虾可能不会随着年龄的增长而减慢、减弱或失去生育能力,而且年长的龙虾可能比年轻的龙虾更有生育能力。然而,这并不能让它们在传统意义上永生,因为它们越老,死在壳堆里的可能性就越大。

它们的寿命可能是由于端粒酶,一种修复染色体末端长重复片段(即端粒)的酶。大多数脊椎动物在胚胎期表达端粒酶,但成年期通常不表达端粒酶。[18] 然而,与脊椎动物不同,龙虾成年后通过大多数组织表达端粒酶,这被认为与它们的寿命有关。[19][20][21] 与普遍认知相反,龙虾不是永生的。龙虾通过蜕皮生长,蜕皮需要大量能量,壳越大,需要的能量就越多。[22] 最终,龙虾会在蜕皮过程中因精疲力尽而死亡。众所周知,较老的龙虾会停止蜕皮,这意味着外壳最终会受损、感染或脱落,最终死亡。[23]欧洲龙虾的平均寿命雄性为31岁,雌性为54岁。

2.5 涡虫

一种淡水涡虫(Polycelis felina)

涡虫分为有性繁殖和无性繁殖两种类型。对地中海圆头涡虫属(Schmidtea mediterranea)的研究表明,这些涡虫似乎无限期地再生(即愈合),无性个体拥有“明显无限的端粒”再生能力,这种能力由高度增殖的成体干细胞群体驱动。“无性动物和有性动物的端粒长度都显示出与年龄相关的减小;然而,无性动物能够在身体上维持端粒长度(即在通过分裂繁殖期间或通过截肢诱导再生期间),而有性动物像其他有性物种一样,在有性繁殖期间或胚胎发生期间通过延伸恢复端粒。在无性动物和有性动物中观察到的稳态端粒酶活性不足以维持端粒长度,而再生无性动物中增加的活性足以更新端粒长度……”[24]

寿命:对于有性繁殖的涡虫来说:“单个涡虫的寿命可以长达3年,这可能是由于新生细胞不断替换衰老细胞的能力”。而对于无性繁殖的涡虫来说:“通过分裂复制的某些涡虫物种克隆系中的个体动物已经维持了15年以上”。[25]它们是“真正不朽的”[26]

3 尝试在人类中创造生物不朽编辑

尽管可预见的技术可以阻止或逆转生物衰老的前提仍然存在争议,[27]但开发可能的治疗干预措施的研究仍在进行中。[28]在这类研究中,国际合作的主要驱动力之一是SENS研究基金会,这是一个非营利组织,它倡导一些宣称是可信的研究途径,这些途径可能会导致人类被改造成可以忽略不计的衰老。[29][30]

2015年,Biovva的首席执行官Elizabeth Parrish用基因疗法对自己进行治疗,目的不仅仅是停止衰老,而且期望能逆转衰老。[31]此后,她报告说感觉更加精力充沛,没有发现明显的副作用。[32]

几十年来,[33] 研究人员还探索了各种形式的假死,作为无限延长哺乳动物寿命的手段。一些科学家表示支持[34]对人类冷冻保存的可行性,也就是人体冷冻。人体冷冻是基于这样一个概念,即根据当今法医学标准,一些被认为临床死亡的人实际上并不是根据信息论死亡而死亡的,原则上,只要有足够的技术进步,人体冷冻可以被复苏。[35] 目前冷冻程序的目标是组织玻璃化,这是一种在2005年首次用于可逆冷冻保存一个有活力的完整器官的技术。[36][37]

类似的涉及假死的提议包括化学大脑保存。非营利的大脑保护基金会提供价值超过10万美元的现金奖励,用于展示能够对哺乳动物大脑进行高保真、长期存储的技术。[38]

2016年,巴克衰老研究所和梅奥诊所的科学家采用遗传和药理学方法消融衰老前细胞,将小鼠的健康寿命延长了25%以上。联合生物技术公司正在人类临床试验中进一步发展这一策略。[39]

2017年初,以生物学家David Sinclair为首的哈佛科学家宣布,他们已经测试了一种增加小鼠体内NAD+水平的代谢前体,并成功逆转了细胞衰老过程,可以保护DNA免受未来的损害。引用David的话说,“年长老鼠和年轻老鼠的细胞是无法区分的”。人体试验即将在波士顿布里格姆女子医院开始,预计为期6个月。[40]

3.1 批判

为了实现阻止死亡率随年龄增长这一更有限的目标,必须找到一种解决办法,即任何去除衰老细胞的干预措施,如果造成细胞之间的竞争,将会增加与年龄相关的癌症死亡率。[41]

4 不朽主义与不朽运动编辑

2012年,在俄罗斯,之后在美国、以色列和荷兰,支持不朽的跨人文主义政党成立了。[42]他们的目标是为抗衰老和彻底的生命延长研究和技术提供政治支持,并希望确保尽可能快地、破坏性最小地向彻底的生命延长、没有衰老的生命以及最终永生的社会过渡。他们的目标是为今天大多数活着的人提供使用这些技术的机会。[43]

5 未来医学、生命延长和 “可吞下的医生”编辑

纳米医学的未来发展可以通过修复许多被认为是导致衰老的过程来延长寿命。纳米技术的创始人之一K. Eric Drexler在他1986年的著作《创造的引擎》中提出了细胞修复装置的假设,包括在细胞内运行并利用至今仍是假设的分子机器的装置。未来主义者和跨人文主义者Raymond Kurzweil在他的著作《奇点临近》中指出,他认为先进的医学纳米机器人可以在2030年前完全弥补衰老的影响。[44]根据Richard Feynman的说法,是他以前的研究生和合作者Albert Hibbs最初向他提出了(大约在1959年)将费曼理论微机械用于医学的建议。Hibbs建议,某一天某些修理机器的尺寸可能会缩小到理论上可以(如Feynman所说)“可吞下的医生”的程度。这个想法被纳入Feynman1959年的论文《底部有足够的空间》中[45]

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