生生不息——衰老并非必然

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Nature：令人惊叹的衰老多样性

2013-12-09
/ v- u- L3 o+ h来源：生物360
! _- q9 d3 P2 c/ X, |作者：koo
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我们年轻时健康强壮，此后会逐渐衰弱并死亡——这或许是大多数对于衰老的描述。然而，来自德国马克斯-普朗克研究所等机构的科学家发现，在自然界，衰老的现象显示出我们完全陌生的、意想不到的多样性模式。

并非所有的物种都会随着年龄增大而变得衰弱，更有可能趋向死亡。一些物种会随着年龄增大变得越来越强壮，且死亡的可能性减小，而另一些根本就不受年龄的影响。随着年龄增长而逐渐衰弱并非自然法则。

在这项刊登在了《自然》杂志上的研究中，科学家针对包括哺乳动物、植物、真菌和藻类在内的 46 种极其不同的物种进行了衰老研究，他们惊讶地发现不同的生物体随着年龄增长显示出巨大的多样性。一些随着年龄而变得越来越衰弱，这一点适用于人类、其他哺乳动物和鸟类；另一些随着年龄变得越来越强壮，龟和某些树属于这种情况；而另一些则既不会变得衰弱也不会变得强壮，这种情况适用于水螅。

研究人员指出，许多人都倾向于认为衰老是不可避免的，就像人类一样，地球上的所有生物体都会发生衰老。但事实并非如此。

研究人员对从橡树、线虫、狒狒、虱到海藻和狮子在内的许多物种进行了衰老研究。其中包括 11 种哺乳动物、12 种其他的脊椎动物、10 种无脊椎动物、 12 种植物以及一种藻类。

研究人员表示，这些生物所显示出的多样的死亡率和生育模式让他们感到吃惊，在完全了解衰老的进化原因以及能够更好地处理人类的衰老问题之前，显然还需要开展更多的研究。尽管已有大量关于哺乳动物和鸟类衰老的科学数据，然而对于其他的哺乳动物类群、大多数的无脊椎动物、植物、藻类和真菌，却只有稀少且不完整的衰老数据。

如进化科学家们所预期的，一些物种随着年龄死亡率增加。这种模式见于包括人类、虎鲸在内的大多数哺乳动物物种，以及水蚤一类的无脊椎动物中。而另一些物种随着年龄增长其死亡率降低，在某些情况下，死亡率一路下降直至它们死亡。这种情况适用于沙漠龟一类的物种，它们在生命早期具有最高的死亡率，随着年龄增长死亡率稳步下降。许多的植物物种，例如白骨壤遵循相同的这一模式。

令人惊讶地是，有一些物种具有恒定的死亡率，不受衰老过程的影响。最惊人的是，淡水水螅大乳头水螅（Hydra magnipapillata）具有稳定的低死亡率。事实上，在实验室条件下，它在生命的任何时期都具有低死亡风险，它实际上是一种长生的生物。研究人员表示，由实验室数据推断，甚至在 1400 年后，处于这些条件下的水螅种群有 5% 的将仍然存活。

一些动物和植物物种终生死亡率没有很大的改变。其中包括杜鹃花、大山雀、寄生蟹、普通蜥蜴、白领姬鹟、荚蒾属植物、昆布、红鲍、滨藜、红腿蛙和变形角珊瑚。

当研究人员检测 46 个物种的生育模式时，也看到极大的多样性，一些极大地偏离了普遍认同的衰老观点。人类的生育集中于一个相对较短的生命期，事实也就是人类更长的生命期处于生育期之前和之后。

类似的集中生育期模式也见于虎鲸、黑猩猩和羚羊等其他哺乳动物，和食雀鹰一类的鸟类中。也有一些物种随着年龄增大生育力越来越强，这种模式在诸如龙舌兰、罕见高山植物金丝桃属植物一类的植物中尤其常见。与之相反，线虫很早就有生育能力。事实上这一物种在生命开始就能生育，然后它会很快地、突然地丧失生育后代的能力。总而言之，物种的衰老模式和寿命没有显著相关性。一些物种死亡率增高，但仍能存活很长时间；而另一些物种死亡率下降，也只能短时间存活。

研究人员认为，基于物种的年龄来考虑衰老没有意义。相反，基于死亡轨迹的形状：随着年龄物种的死亡率是增高、降低或是不变来定义衰老更为有趣。

原文检索：

Owen R. Jones, Alexander Scheuerlein, Roberto Salguero-Gómez, Carlo Giovanni Camarda, Ralf Schaible, Brenda B. Casper, Johan P. Dahlgren, Johan Ehrlén, María B. García, Eric S. Menges, Pedro F. Quintana-Ascencio, Hal Caswell, Annette Baudisch & James W. Vaupel./ n) H9 ^6 M. E, B- ?! w5 {
Diversity of ageing across the tree of life. Nature, 08 December 2013; doi:10.1038/nature12789

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细菌——玛士撒拉小虫在英国芬得克里夫兰郡的地下寿命达2.6亿年；1 M$ B( d* ]8 \! \+ U  b, \
动物——海绵在南极海洋中寿命达10000年；
' y1 ?0 _2 \$ t植物——在美国的松树寿命可达5000多年；银杏树，其树龄可达3000多年；) h9 c2 T) l" e
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海星、珊瑚、龙虾、乌龟、恐龙等均不会衰老...
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Nature：并非所有物种都因衰老而加速死亡

& A; V* c, t& m' W6 F2013-12-10 来源：生物360 作者：koo 235 0
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随着年龄的增长，沙漠龟的死亡率在减少

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孔雀鱼、水蚤只能活数天或数周，但它们通常与更长寿的动物一样，例如人类，死亡率会随着年龄的增长而大幅增加。然而其他一些动物，例如寄居蟹、红鲍鱼和水螅（一种能够存活几个世纪的微小淡水生物），却能够抗拒这一趋势，享有近乎恒定水平的繁殖力和死亡率。
- }1 G* b' y5 E8 c( c7 K; V主持这项研究的欧登塞市南丹麦大学生物学家 Owen Jones 表示，12 月 8 日发表在《自然》杂志上的一项针对 46 个物种的标准人口统计学模式的对比表明，这些物种关于“老龄化战略”的巨大多样性挑战了随着年龄的增长，进化不可避免地导致衰老，或死亡率和繁殖力恶化的概念。4 \6 h4 X9 ]' ]% r  q7 m
Jones 说：“通过扩大视野以及一个跨物种的调查，我们发现了大量有悖这一基础理论的例证。”+ s& n/ @  s4 R
为了比较繁殖力和死亡率模式，作者采集了已经发表的生命史数据集，其中包括 11 种哺乳动物、12 种其他脊椎动物、10 种无脊椎动物、12 种维管植物和一种绿藻，并使生命轨迹标准化，即通过平均死亡率将生命周期中每一节点的死亡率区分开来。) }5 \. Y6 O: {6 p" G- V' O3 C" {
研究人员发现，生命长度与衰老程度之间并没有直接的联系。有 24 个物种的死亡率随着衰老而表现了最为突兀的增长，其中的 11 个物种具有相对较长的生命周期，而另 13 个物种则寿命相对较短。生命周期中的类似分裂也发生在那些死亡率并没有明显增加的物种中。
3 M# ?. t: [" q- H, X7 P当研究人员沿着一种衰老的连续统对物种进行排列后，哺乳动物被聚集在谱系的一端——这里的生物体都会出现死亡率的突然变化，而相对死亡率大为降低的植物则位于谱系的另一端。
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淡水水螅大乳头水螅（Hydra magnipapillata）具有稳定的低死亡率。由实验室数据推断，甚至在 1400 年后，处于这些条件下的水螅种群有 5% 的将仍然存活。
) I2 }9 S: q3 a2 R" a6 ?作者认为，跨越这一谱系的老龄化战略的多样性对理论学家提出了挑战。“我们的进化理论在很多情况下都适用，但它无法解释某些状况。” Jones 说：“这不是说扔掉旧的理论，而是需要对其进行修改以适用于所有的物种。”, F. E: W5 r! q4 J
这是第一次尝试使跨物种的死亡率及存活比较标准化，但是还有一些科学家感觉摸不着头脑，他们说，生命策略的多样性已是得到公认的。更重要的是，这些科学家对相关比较的生物学基础提出了质疑。# S$ B: g8 S! m* F6 g
其中一个便是将在实验室培育的，有时还是近亲交配的种群与野外研究（其中一些持续了几十年）进行对比的有效性问题。“这一方法就像制作了一种水果沙拉，并想象它能够告诉你有关桔子进化的一些事情。”美国圣安东尼奥市得克萨斯大学健康科学中心进化生物学家 Steven Austad 认为，“这种跨越生命之树的人口统计学轨迹对比完全与生物学分离，并忽略了环境的影响。”
8 o7 [; P0 M. J3 G加利福尼亚大学欧文分校的进化遗传学家 Laurence Mueller 对此表示赞同。“生物体在野外会死于很多原因，例如捕食或疾病，而不是衰老。”他说，“不幸的是，野外数据集中死亡率的未知来源混淆了与衰老有关的模式，而这正好是科学家所感兴趣的。”1 t. A9 P% V) k5 W: h
该研究的共同作者、马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所数学生态学家Hal Caswell认为，试图区分死亡是否与衰老相关本身就是一个错误。他说：“死亡率随着年龄的增加代表着应对死亡风险能力的下降，而不论它们的来源，这被定义为衰老。”  B2 o0 u* a7 V* t
然而批评者怀疑这项研究对进化论提出了严峻挑战。“这项研究是一个有用的提醒，即老化的模式是多样化的，但它不是一个对现有理论的反驳。”康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学进化生物学家 Stephen Stearns 认为，“这需要在繁殖和死亡率之间进行艰难的、在试验上的测量权衡，而这至今尚难完成。”
" e4 }4 t. V4 _; T2 L- R延伸阅读：5 y" V/ Z6 i4 h) ~
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原文检索：
0 m( {( R5 S$ A' Y2 g% dVirginia Gewin. Not all species deteriorate with age. Nature, 08 December 2013; doi:10.1038/nature.2013.14322  Y3 q. C+ ]! M0 H  c
Owen R. Jones, Alexander Scheuerlein, Roberto Salguero-Gómez, Carlo Giovanni Camarda, Ralf Schaible, Brenda B. Casper, Johan P. Dahlgren, Johan Ehrlén, María B. García, Eric S. Menges, Pedro F. Quintana-Ascencio, Hal Caswell, Annette Baudisch&James W. Vaupel. Diversity of ageing across the tree of life. Nature, 08 December 2013; doi:10.1038/nature12789- x: N3 H- j- L* E0 p' Y) E

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温血动物由于需要调节体温，耗费大量新陈代谢的能量去产热，累积的超氧化物不是冷血动物能比的。衰老更严重也是很正常。" l5 j  I0 k" J: u, Z/ s