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第2章
寿命迷局,动物代谢与人类衰老的悖论

跑步的价值不只延长寿命,更在于保持生命的活力。

一只绿蝇的自然平均寿命仅为一周或两周,老鼠为一年,亚洲象为50年,非洲象为70年,人类为80年。一般而言,活动较为频繁的生物寿命较短,这也使得树木位居长寿榜首。在加州,有一株被叫作“玛士撒拉”的狐尾松,经鉴定已经存活了约4 850年,世界其他地方也有几棵更年长的树木,例如一棵约有13 000年历史的橡树。

然而,在我的森林中,绝大多数的树木活不过一两年,因为在成千上万的幼苗中,只有极少数能幸运地得到充足日照,得以安全度过幼苗期并存活下来。即便是对于那些能够拥有充足日照的树木,它们的寿命也存在显著差异,这取决于它们在森林中的“地位”。成熟森林的树木分布于不同的垂直层,处在距离地面较低的层级的树木通常生长最快,但寿命较短,一旦衰老,就会被生长较慢且能在较少光照条件下生存较长时间的树种取代,这类树种利用时间积累和伺机而动的策略为未来争取机会。

与树木不同,动物在存活的大部分时间里非常活跃,只有少部分常年生活在寒冷或养分贫瘠的环境里的动物,生长较为缓慢。迄今为止,人类发现的最年长的动物是一只名为哈弗恩(Hafrun)的北极蛤,它在冰岛海域被捕获时就已经存活了507年之久。这只蛤蜊的外壳年轮显示,它生于1499年。

其他著名的长寿冷血动物还包括乌龟。加拉帕戈斯群岛上的巨龟乔纳森(Jonathan)已存活了180多年,是有可靠记录的最长寿的龟。像北极蛤一样,它的长寿原因也与“体育锻炼”无关。据我所知, 有些人想通过体育锻炼变得更长寿、健康。但对于我个人而言,尽管跑步和其他运动能提高生活质量,但并不能让我免于衰老。

一些排斥跑步的人认为,跑步会透支身体,他们可能主张一个人一生中的心跳总数是固定的,奔跑时极速上升的心率可能导致寿命缩短。这就像有些蝉虫蛰伏地下17年近乎静止,一朝飞离地表,生命只能维持短短几周。我们奔跑时,心率可能从50上升到150以上,在十几岁时,父亲劝告我不要“跑太多”。然而从那时起,我几乎从未放弃奔跑。 像很多人一样,我每天会在不同的时段跑步以保持体型,与其说是为了延年益寿,不如说是为了保持生命活力。

寿命的长短因物种而异

科学研究充分证明,无论是动物还是植物,生命体的衰老都不可避免,寿命的长短也因物种而异。在我的森林里,针樱桃的生命周期只有约20年,而糖枫则可存活长达200年,甚至更久。针樱桃生长在空地上,必须快速生长并迅速繁殖,才能获得充分的日照,否则将被黑樱桃、糖枫、山毛榉、白蜡树和橡树遮蔽。

对于温带地区的大多数树木而言,生物钟控制着每年树叶的衰老与死亡;对于温带地区的植物以及树蛙、春蛙和一些昆虫来说,生物钟会触发它们的生理行为,为即将到来的严寒天气做好充足的准备。对于其他昆虫而言,生物钟将引发种群中的成虫死亡,只有卵、幼虫或蛹能够存活。对于大多数的熊蜂和蜜蜂而言,秋天时所有雄性将死亡,只有雌性会进入冬眠状态,并在半年后苏醒,如往年般生机勃勃。虽然群居蜜蜂的雄蜂和不育工蜂只能存活一年,但蜂后(产卵的雌性)则能够存活数年,而蚂蚁和白蚁蚁后则能够存活数十年。在许多不同种类的动物中,接近死亡状态的冬眠是通过生理调控实现的。这一适应性过程由生物钟控制,其机制与人类的节律系统非常类似。

每到冬季,白天时间的减少或其他环境因素的变化,将诱发一部分人的抑郁情绪。这是具有适应性的遗传特征在我们身上留下的印记。我怀疑尼安德特人在适应冰河时期气候环境的过程中就表现出了这一特征。智人在多次冰期消退后走出非洲并向北迁移。遗传学的研究证据表明,智人与尼安德特人之间存在基因交流,因此现代许多人都携带部分尼安德特人的基因。

我们都知道,春天会让大多数人的情绪变好,也更有活力,就像从低谷期爬了出来一样。研究证明,约3%的人群患有季节性情感障碍(SAD),其症状每年在固定时段规律性发作。如果遵循这个逻辑,那么治疗方案就可以是蜗居在家,保证充足的睡眠。

但是,官方的治疗方案有些不同:其核心在于改变患者的生活环境,而不是改变患者的行为。比如,建议患者增加光照时间,这是因为光照周期变化是大多数动物调节季节作息与判断是否冬眠的信号。光照时间变短,对于动物而言,就意味着情绪变得冷漠,能量逐渐衰竭。我们不知道北极地松鼠或北极熊进入冬眠时的感觉,但这些动物的行为确实呈现出了显著的季节性波动特征,这对它们的生存而言至关重要。

冬眠为衰老按下神奇的“暂停键”

冬眠是一种生理状态,在某些情况下可能接近临床死亡,它与食物的可获取性和地理位置相关。北方的熊在秋天会增加脂肪,变得行动迟缓,随后进入冬眠状态,而南方的熊则会保持活跃。

在北美洲北部,花栗鼠和土拨鼠也会冬眠,灰松鼠和飞鼠则不会。在恶劣的天气里,红松鼠有时会在地下躲上几天,依靠储藏的食物为生。但动物们行动迟缓的程度也有不同。当天气太冷时,鹿鼠会挤在一起,降低体温,待在巢穴里。北极地松鼠在气温足够低时就会出现临床死亡的状态,心跳几乎无法检测到,身体静止,体温几乎达到冰点。一些北方的蛙则表现得更加极端:它们可以被冻得结结实实,实际上处于临床死亡状态。但一旦温度上升,它们将立即恢复生机。

通过研究这些动物的身体机能及其应对自然气候的能力,可以设想,如果人类像蛙一样,通过向血液系统注入可以预防细胞损伤的物质(例如一些冬眠动物使用的甘油或葡萄糖)来防止细胞破裂,那么理论上人类也可能冻结自己并实现重生。事实上,通过器官替换的途径来维持生命,对于人类而言是可行的。

许多昆虫会常规地冻结全身和恢复活力;在北极地区的高纬度地带,一些昆虫达到蛹的状态需要花近10年的时间,冬天被冻得僵硬,春天会解冻,夏天能有大约一周的生长期。那么,这些动物在冬天到底是死了还是活着?这个问题没有科学定论。 生命何时开始和何时结束,更多时候是哲学问题,而非生物学问题。

举个例子,一个人在车祸中突然晕厥并沉入冰面之下,他会被冰水快速冷却,处于暂时的昏迷状态,这时,大脑的新陈代谢将暂时停止。心脏骤停,所以营养物质不会被使用,大脑细胞没有耗尽燃料,因此在后续施救过程中,随着代谢机能恢复,这个人就有可能被抢救成功。这个原理有些像土拨鼠的冬眠或蚊子的“脱水”,蚊子可以在干燥状态下维持数十年的“假死”状态,一旦重新吸水就又能瞬间回到活体昆虫的状态。生命不存在绝对的存活状态,无论是面团中分裂的酵母细胞,还是每年迁徙的蜂鸟,都是如此。

大型生物体的生理结构过于精密,健康状态下无法从“假死”状态中复活。但我们可以效仿植物嫁接的原理,从尸体中提取一部分生命体,并通过移植使其再次生长。事实上,人类血液的更新、伤口的愈合,以及消化道和皮肤细胞的更替,都体现了类似的再生能力。

蜘蛛、蟹、蜥蜴和章鱼等动物,经常会在遭遇巨大危险时,以放弃身体的一部分为逃生的代价,对应的部分身体都能够再生,比如蝾螈可以再生眼睛中的视网膜和晶状体、心脏、脊髓和颌骨。由于该再生过程可以重复进行,这类生物在理论上具备“不死之身”。

目前的研究显示,哺乳动物并不具备再生肢体的能力,但是可以修复创伤以及再生肌肉、骨骼、皮肤、血细胞和脑组织。比如一个人意外断指后,只要及时就医,外科医生就可以为他移植或续接手指。唯一能够自愈而不需要手术再生的是身体内部的微损伤。器官老化是细胞损伤缓慢累积的过程,也就是衰老的过程。作为生物体存在的人类,会在确定的时间范畴内逐渐衰老直至死亡,而这个过程属于分子生物学的研究范畴,涉及DNA和适应性。

运动带来的衰老悖论

长期以来,人们普遍认为衰老取决于新陈代谢速率,这个推论源自一个理论:体型较大的动物通常寿命更长,其新陈代谢速率比小型动物的低。

绝大多数成虫期昆虫的寿命极短,因为它们在飞行过程中耗能巨大,但是其幼虫期则可延续数年,这是因为幼虫期昆虫的能量消耗微小。

小鼠和鸟类的代谢速率远高于人类及其他大型哺乳动物和大型鸟类,它们的性成熟速度也快得多。但在进行剧烈运动或承受较大压力时,大型动物同样能达到类似小鼠和鸟类的高代谢水平——研究表明,这两种状态都会加速衰老进程。

这一理论模型由汉斯·塞里(Hans Selye)在其“全身性适应综合征”(又称“塞里综合征”)实验中提出。研究人员通过强迫实验动物持续运动或将动物置于寒冷环境中,来提高其新陈代谢速率。

目前已知的情况是,以冬眠等方式减缓身体机能,将大幅降低新陈代谢速率,一部分小型哺乳动物的寿命会因此延长一倍以上。当遇到食物匮乏的情况时,动物的新陈代谢速率也会减慢,并由此延长寿命。一个比较典型的例子是乌龟,这是一种著名的长寿动物,它的生存策略就是摄入少、行动缓慢、心率低。由此,我们可以得出结论, 放松身心,别给自己太多压力,保持平缓的心态,是长寿的秘诀之一。 一旦你的代谢速度和心率过快,很可能会像小动物一样短寿。

如果这种结论是真的,那么对于健身爱好者、长跑运动员而言,不啻为一个坏消息,而对于那些热衷于在沙发上不停吃薯条的家伙而言,则是个好消息。我的父亲认可这个理论,因此常常对我跑步的习惯感到“担忧”,尽管他曾经向我炫耀他年轻时曾经是一名出色的跑者,但后来受到“龟息”养生理论的影响,他刻意降低了跑步的频率。

塞里综合征将人体生理、内分泌系统、生活速率和能量消耗联系起来,但这一理论似乎缺乏实证。不过有一点可以确定——食物摄入量与寿命存在相关性,我们已经知道,限制食物摄入量的动物,比如老鼠,其寿命更长。然而,强制食物限制,也就是节食,这种做法真的能够延长寿命吗?这一结论令人怀疑,因为这些理论是通过实验动物进行验证的,而食物限制的背景环境是将动物囚禁起来且迫使其无法运动。我甚至怀疑,卡路里过剩可能意味着它们生长更快、更早地达到成熟,因此总体上寿命更短。

与我们之前对塞里的全身性适应综合征的解读相反,半个世纪以来,越来越多的证据表明, 轻微压力能够减缓衰老速率,延长寿命。这类压力包括轻微的辐射、超重力、寒冷、高温、节食和运动。 那些可能缩短寿命的压力通常是高强度、长时间持续且不给机体恢复机会的行为。

藏在DNA里的“不死密码”

还有一种理论认为,衰老是由DNA决定的。但具体是怎么做到的呢?研究事物运作规律的方法之一就是人为制造一些改变,进而观察其与在正常情况下的差异。

在遗传物质相关研究领域有一个比较典型的案例,那就是早期衰老症,这是一种会导致人类早衰的遗传性疾病。患病儿童在10岁时就可能出现生理性衰老,并表现出正常衰老的所有特征,最终在青少年时期死于早衰。

DNA被包裹在染色体中,而染色体末端具有被称为“端粒”的帽状结构。这些端粒如同刹车装置,能够抑制染色体末端的活性——这一抑制机制至关重要,因为细胞分裂必须在适当时候停止,否则就会导致细胞无限增殖,例如癌症的发生。

这里的关键在于,细胞必须精确控制哪些基因在何时被激活。端粒在这方面发挥着重要作用:它们确保染色体在需要表达基因之前保持紧密包裹状态,就像给基因上了一把“安全锁”。在正常衰老过程中,这把“锁”会逐渐损耗——端粒会缩短或受损,这不仅与衰老相关,还会引起一些病理表现。

幸运的是,细胞配备了修复机制:一种名为“端粒酶”的特殊酶类能够修复端粒,甚至使其延长,从而防止DNA解体。端粒酶就像一位精明的守门人,精确调控着细胞对DNA的访问权限,使衰老的细胞重获新生——这一机制对于皮肤再生和伤口愈合至关重要。而有趣的是,细胞所处的微环境又会反过来指导端粒酶,确保它只在适当的时候发挥作用。

例如,对于蜥蜴而言,尾巴被割掉是一种刺激,促使它回到“幼年”状态,并长出新的尾巴。同样,如果切断蝾螈的一条腿,它又会长出新的腿。这些特定的信号会激活蜥蜴和蝾螈的DNA,而这些信号正是物种在自然选择压力下演化形成的。比如,一些蜥蜴面临双重选择压力:它们既希望拥有尾巴,又希望失去尾巴。因为当捕食者试图抓住它们的尾巴时,让捕食者抓着一条尾巴总好过被捕获。树木在秋天主动落叶也体现了相似的生存智慧。树叶具备重要的生物学功能,但当雪可能对树木造成损害或致命威胁时,它们就会脱落,待来年再萌发新叶。

在动植物的身体部位的保留与取舍之间,存在着微妙的平衡。于树木而言,最弱的叶子,也就是那些不能继续“工作”、无法从空气中捕获碳的叶子,会首先变色并脱落。包含化学信号在内的环境信号可能会让白蚁女王的卵巢不断产卵,但当冬季来临,食物匮乏,它们又会停止产卵。同样,运动锻炼可以让人类具有像蝾螈或蜥蜴一样的修复及维稳的能力,从而减缓衰老。因此可以推测,人类在进化过程中也发展出了独特的应对机制—— 虽然人类不能像蜥蜴那样再生肢体,但通过运动诱导的肌肉修复机制,人类形成了修复腿部肌肉的选择压力,这有助于保持或增强肌肉功能。 现有证据表明,这一推论很可能成立,那么这种机制在分子层面如何影响衰老进程呢?目前科学界尚未得出明确结论,但我们可以借助细胞分子机械的力学模型来阐释这一复杂过程。

人体犹如一座由无数精密构件组成的生命圣殿,数十亿细胞如同砖石、砂浆与彩玻,经由精妙的生物工程层层构筑。这座圣殿的建造与维护完全仰赖食物——这些必须长途转运的“生命建材”。

若所有分子原料都堆积在“建筑工地”(即目标分子结合位点),生长速率固然能大幅提升。但如此将导致原料淤塞——想象氨基酸A需精准嵌入分子B的特定位点时,周遭却散落着从A到Z的各种分子零件,组装错误率必然攀升。这就像用错建筑材料的后果:可能只是檐角轻微变形(良性疣状增生),也可能引发灾难性的结构崩塌(恶性增殖的肿瘤)。

相反,当材料供给受限时,生命建造工程自动切换至“精工模式”——组装速率放缓,精度却显著提升。材料过剩(暴食)犹如赶工,虽加速建筑进度(生长),却可能提前迎来结构的衰败(寿命缩短)。然后,脂肪储存基因在特定环境下,如熊类冬眠前,则展现出惊人的适应智慧——赘肉堆积在人类身上是代谢负担,对冬眠动物却是生存必需。

运动则扮演着独特的调控角色:它既消耗养分、清除代谢冗余,也能够激活人体的修复系统,这也是生长或 / 和更新的另一重表现形式。

当我还是一名年轻的跑者时,跑步之后会有肌肉酸痛的感觉,后来却很少出现这样的症状。以我对身体的认知,肌肉酸痛是身体在传递“可能受伤”的信号,提示我通过休息来恢复肌肉的机能。此外,当时我还经历过肌肉撕裂、脊椎间盘突出、肌腱撕裂、两膝软骨撕裂等伤病,所幸后来都痊愈了。60岁后,我的膝盖再次出现问题,专家看过X线片后,得知我曾频繁参加超级马拉松运动,善意地提醒我,尽量尝试一些减少膝盖磨损的运动,比如游泳。在那之后,我的确有好几个月都不跑步了。但那已经是20年前的事了。后来,我不仅继续跑步,还不断刷新个人纪录。

我记得当年问过专家:“如果继续跑步会发生什么?”专家的警告言犹在耳:“你就必须割下你的膝盖骨,把它扔进垃圾桶。”

而当我80岁准备参加一场超级马拉松比赛前,我的体检医生告诉我:“你的心脏听起来像一个16岁的运动员。”当然,我膝盖的状况同样非常好。与我的身体相比,很多与我年龄相仿的亲密朋友并非长跑爱好者,却经历了膝盖和髋关节置换手术。在他们看来,我的运气很好。

我们永远无法通过个例来证明一个规律。或许,我通过运动让身体机能变得更强大,我的一些朋友会因为不运动而让身体“生锈”。可是必须承认的是,也有一些人,虽然没有参加长跑,同样过着健康的长寿生活,而一部分长期参加长跑的人,也会过早离世。无论如何,身体器官和机能的老化都是不可避免的,只是老化速度有所不同。

因此,我有理由怀疑,身体从轻微损伤的恢复到分子层面的重建,可能是一种接近再生的过程,就像蜥蜴断尾后仍可重生或者树叶在春天更替一样。那些肉眼看不见的分子级修复,在生长发育结束后依然持续运作,用新生细胞更替损伤结构。

正视死亡,享受生命

与身体局部机能的恢复或再生相比,人体最伟大的再生其实是发生在死亡之后。无论是人还是其他动物,当以肉体为载体的生命终结后,终将化作春泥,重返大自然的生态体系。甚至我们可以采用一种更广泛的视角去看待地球上所有的生命,我们共同组成了一棵枝繁叶茂的生命之树,它起源于大约35亿年前的一个细胞,经过不断的分裂、复制,在自然选择中进化,一路向前,永不停息。

人类个体在成年后是否会很快就感到疲惫?表面看来似乎如此,因为我这个年纪的许多人不仅承受着髋关节或膝盖疼痛,还有心脏或其他器官缺陷和过敏症状以及失眠、健忘等问题。我却奇迹般地避开了所有这些病症,尽管我是一个被“透支”多次的典型例证。目前,我的跑步总里程至少是地球周长的4倍,我的身体也在频繁和主动地承受各种压力。但是,从目前的状况看,我的身体并没有比那些“正常人”更糟糕,我仍然在奔跑!

顶级运动员通常只能在25~30岁的短暂时期内达到巅峰的竞技状态,这也是绝大多数人身体状态的峰值区间。但是,即便统计学家根据1 000万人的准确峰值年龄,精准算出每个人的最佳运动表现年龄,这些数值仍然很难套用到某一个体上,因为每个人都是独一无二的个体,经历各不相同,“其他条件相同”这个前提在现实中无法成立。因此, 我们在身体方面的锻炼,应该更多地聚焦于个体的生物钟,而不是与其他人比较。

在大部分时间里,我是一个乐观的人,但有些事情是不可避免的。我也不喜欢死亡,因此我才会竭尽所能在有限的时间里体验生命的乐趣。向前看,正视死亡,同时享受生命。

跑步中的生物钟

· 从具有短暂生命的绿蝇到长寿的树木再到其他动物,不同物种的寿命差异巨大。寿命长短取决于多种因素。

· 生物钟在调节衰老速度和生物节律方面发挥着关键作用,例如它能够影响动物的冬眠和繁殖周期。

· 尽管运动对健康有益,但其对寿命的影响仍存在争议。过度运动可能加速衰老,而适度运动有助于维持身体机能。

· 衰老是细胞损伤逐渐积累的过程,与DNA、新陈代谢速率和环境因素有关。新陈代谢速率较低的生物通常寿命更长。

· 通过跑步,我们可以更好地理解身体的变化,学会在动与静中找到平衡,延缓衰老。

· 每个人的衰老速度不同,我们在身体方面的努力,应该更多地聚焦于个体的生物钟,而不是与其他人比较。 NKEpRJTdpn3G79ns+fUCZDGqYbtpeuFPT6z5DgSUXprolHMX8fJos5UF496NNoZX

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