@ 2017.11.07 , 10:00

生物数学证明我们无法在延缓衰老的同时保持健康

生物数学证明我们无法在延缓衰老的同时保持健康
Credit 123RF

如果您心里一直有所期待,随着科学进步,在未来某一天可以让您返老还童青春常驻。那我这里有一个十分遗憾的消息,这种事情不会发生。

从数学角度考虑,像哺乳动物这种高度复杂的多细胞生命形式,不可避免的要面对一场只有一方胜出的决斗。糟糕的是,最终,我们的活力将成为失败者。

这个糟糕的消息,可以怪到亚利桑那大学一对研究人员头上。他们在建立了数学模型,剔除了不合理的几条细胞假设后,发现我们面前着一个22条军规般的困境。

进化生物学家Joanna Masel说:“衰老在数学上是必然的结局,彻底的必然。从逻辑上讲,在生理学演化上说,在数学上都是没有其他出路的。”

老化——以及随之而来的所有生理变化——或多或少是由于细胞活动减慢和失去功能的结果。

例如,随着年龄的增长,发色逐渐变灰是由于产生色素的黑素细胞无法补充其组织干细胞的日常损失。

皱纹是另一种信号,皮下被称为纤维母细胞的部分不像以前那样积极地生产蛋白质胶原蛋白了。

但是如果科学家想出办法鼓励我们的细胞以牺牲他们的兄弟姐妹为代价来维持积极性呢?如果我们敲掉那些老旧的细胞,我们确实可以继续制造色素和胶原蛋白。

研究人员寄希望于通过修复DNA或延长被称为端粒的染色体的构件来逆转生物化学过程中不可避免的活性衰减。

虽然理论上是可行的,但有一个问题始终存在。

衰老的另一个特征是许多细胞开始像明天不过了一样疯狂自我繁殖,以不受控制的方式复制自身,或者说它们变成了该死的癌细胞。

根据研究人员的说法,这意味着我们无论如何都难逃一死。

首席研究员Paul Nelson说:“如果你去掉了那些功能不佳,丧失活性的细胞组织,那么随之而来的就是癌细胞增殖的问题。反之,如果你杀死或抑制了那些癌细胞,那么就会使大量无用细胞滞留积累。”

衰老过程的机理仍然是一个谜。我们的基因能随着我们的后代一直传递下去,为什么我们的细胞在几十年之后就老迈不堪了?

一个简单的答案是,对基因来说,比起让生命体永恒存在来保存自身,通过将自身传递给后代来实现不朽是更容易实现的设计。我们的进化过程还不够长久,没有探索出进化向永恒生命的道路。

但是,这种老化模式为现有的数学模型增添了一个新的元素——即使进化确实选择了永恒的青春,我们自己的身体内部的竞争也将使我们不可避免地走向坟墓。

换句话说,由于多细胞生物体依靠大量的细胞协作,数量产生累积效应,我们在逻辑上不可能同时具备这两种功能——如果您为“年轻”细胞开路清除掉老细胞以保持皮肤光滑,您就只能选择那个大写的C(cancer).

Nelson说:“要么被困在这些逐渐失去功能的老化细胞构成的身体里,要么选择让清理无用的细胞结果导致癌细胞滋生。我们只能二选一。”

当然,这一结论不是说我们无法延长我们的生命或者无法令身体器官更年轻,我们可以开发出这样的技术,同时也可以避免癌症。”

这项研究的结论的实践意义是,我们开发出抗衰老的技术越有效,患上癌症的风险就越高。最终将不可避免,面临比衰老更大的死亡风险。

“我们用数学证明了,为什么鱼和熊掌不可兼得。”Masel说。

考虑到两难的抉择,或许更多的皱纹和老花眼听起来也不是那么糟糕。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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