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永生的水螅
咱們常說生老病死是自然規律,但卻有一些生物逃脫了自然規律,演化為長生不老的生物。
比如水螅,1988年,美國波莫納學院的研究人員研究並追蹤水螅四年發現,水螅並沒有任何衰老現象。
這裡多說一句,檢測衰老有好多種辦法,一種是檢查細胞DNA物質的端粒長度,因為端粒會隨著細胞每一次分裂而減少自身的長度,所以,生命早期是DNA兩端的端粒較長,而年老生物體內的端粒長度較短。
還有一種是檢查動物的生殖能力,動物生長到性成熟後,生物本身的生育能力會隨著年齡而進入巔峰狀態,然後再隨著衰老而逐漸下降。
科學家研究水螅是否衰老,採用的就是檢測水螅四年內的生育能力是否下降,結果發現這4年來,水螅的生育能力沒有任何退化,也就是說,水螅在四年內沒有任何衰老的現象,這在任何生物體內都不可思議。
除了衰老的研究,科學家還選取了2256隻水螅,觀察研究了八年,發現水螅在這8年來,死亡率極其低而且非常穩定,大概每年每167隻中僅有1隻死亡,而且生育率也是恆定的。
《中國科學報》2015年對這個研究進行了報導,研究員馬丁內茲說:
一旦環境適宜,沒有任何天敵或者外部環境的變化,水螅就可以獲得永生。
水螅為什麼不會衰老呢?
在了解為什麼水螅不會衰老之前,我們先了解一下生物為什麼會衰老。
其實,生物之所以會衰老,也和端粒有關。剛剛你知道了端粒是會隨著細胞分裂的次數而逐漸變短,而端粒實際上不參與任何遺傳物質的運輸,它相當於一個帽子,在DNA兩端分布,當端粒變短之後,DNA兩端就會沒有「帽子」或者「帽子變薄」,這時DNA的穩定性就會下降,這時細胞就會自動啟動衰老機制,讓生物衰老,甚至死亡了。因此,端粒又被稱為「 有絲分裂鍾」。
當然了,目前科學家還不是特別確定端粒是否是引起衰老機制的主要原因,但是對於衰老是有相關關係的。
了解了這些之後,我們再來看水螅為什麼不會衰老和死亡。
水螅身體,是由大部分還未徹底分化的幹細胞組成,而幹細胞是一種具有無限更新能力的細胞,能產生至少一種類型(比如造血幹細胞,神經元幹細胞)等子代細胞。
值得注意的是,幹細胞一旦分化,就不會有無限更新自我的能力了,只會演化成一種功能。
但是還未徹底分化的幹細胞,則具有無限可能性,比如受精卵,我們知道受精卵在最初時,只是一個單細胞,但後來這個單細胞一分為二,二分為四……
這個單細胞的後代中有的演化成了胎盤,有的演化出了胎兒,還有的演化出了內臟,皮膚,骨骼等不同功能的細胞。
因此,還未徹底分化的幹細胞具有無限可能性,也可以無限或者永生的更新,假如生物體內大部分是由這種幹細胞組成,那麼即使端粒會讓原有細胞的DNA遺傳物質變得不穩定,只要幹細胞再次分化一個新的細胞,就可以替代原有的細胞,這樣生物就不會衰老了。
而水螅,就是由大量還未徹底分化的幹細胞組成,因此它的身體可以不斷更新,已經分化的細胞在死亡後會被新細胞接替,從而永遠保持年輕,永遠不會死亡。
目前已經有科學家研究水螅,想要通過它找到讓人類長壽的辦法。
為什麼自然界沒有進化出大量永生生物?
都說:」物競天擇,適者生存「,但你有沒有想過,為什麼自然界沒有演化出以永生生物為主導的世界呢?畢竟相對於永生來說,生物的發情、交配、繁衍不僅浪費大量能量,而且還不能確保每一個個體都能留下後代。
其實,科學家早就考慮過這個問題了,簡單來說,則是永生雖好,但地球環境並不是一成不變的,就拿簡單的溫度來說吧,地球已經經歷過4次大冰期以及5次間冰期。
而永生生物因為缺乏基因多樣性,因此對環境的依賴度非常高。就拿人類來說吧,只要空氣中的氧氣比例提高一些,或者溫度提高一些,就能導致大批人類死亡。
但是繁衍就可以解決這個問題,繁衍的過程可以產生大量的基因突變,並且兩性的繁衍是兩個個體進行的遺傳物質交換,可以在保留生物個體特徵的基礎上,基因更加多樣。這樣,即使外界環境有所變化,也能有部分後代能夠生存下來。
因此,繁衍比永生更重要,即使能夠永生的水螅,也會在環境惡劣時進行有性生殖,就是因為這個道理。