2018年8月7日

《第三種猩猩(經典普及版):人類的身世與未來》第五章節選

BY passsager IN No comments

賈德.戴蒙(Jared Diamond
麗貝卡.斯特福夫(Rebecca Stefoff

本書封面由衛城出版提供

人類為何會衰老與死亡?

你的人生中有喜愛的祖父母嗎?或是有尊敬的老師?你應該至少能夠想到一位讓你的生活變得更豐富的老人家。

我們降生到這個世界上時,雙親、兄姊、祖父母、叔伯阿姨等,都比我們年長,他們會保護與指引我們,成為我們的家人和朋友。我們珍惜和這些所愛之人的關係。總有一天,他們會離開我們,這令我們難過。人類的生命旅程會自然地走向衰老,然後死亡,這是人類共通的命運。

我們屬於智人這個物種,就和地球上所有物種的成員一樣,我們的預期壽命(life expectancy)也是生活史的特徵之一。預期壽命是科學家使用的專有名詞,代表這個物種中個體預期的平均壽命。這個時間長度會受到許多因素的影響。對人類來說,最重要的影響因素是居住的地區。不同國家的人,預期壽命也不同,這是因為他們得到的食物、水和醫療照顧品質不同。在美國,成年男性的預期壽命是七十六歲,成年女性是八十一歲。只有極少數人能夠活到百歲。

為什麼活到將近八十歲很容易,但是活到一百歲很困難,而且幾乎不可能活到一百二十歲?為什麼人類就算受到頂級的醫療照顧,被關的動物有充分的食物又沒有天敵,卻都無可避免會逐漸衰老、生病和死亡呢?死亡是我們的生活史中最明顯的特徵之一,但是引起死亡的真正原因卻還不明確。

修補與代替
生理學家總認為身體中的結構和系統讓老化無法避免,他們解釋老化的理論之一和免疫系統有關,因為免疫系統愈來愈難以區別自己身體中的細胞與來自體外的入侵細胞,這是免疫系統的致命缺陷。天擇能夠製造出沒有這種缺陷的免疫系統嗎?要回答這個問題,我們得先瞭解身體自我維持運作的方式。

我們可以把老化看成無法修復的損傷與衰退。身體在我們不自覺的情況下,持續進行修復的工作,小到修補分子、組織,大到器官。同樣的,我們也會花錢修車。身體的自我修復機制就像是修車,可以分作兩大類:損害控制(damage control)與定期更換(regular replacement)。

對車子來說,損害控制就是把漏氣的輪胎或是扁掉的保險桿換成好的。對人類來說,最容易看到的損害控制是皮膚上的傷口癒合。有些動物進行的損害控制非常厲害,蜥蜴的尾巴斷了之後能夠再生,海星的觸手切了之後也能再生,海參甚至能夠讓腸子再生。在肉眼看不到的分子階層,我們體內的酵素會尋找遺傳物質DNA上的損傷並且加以修復。

另一種修補是定期更換,有汽車的人也很熟悉這種保養。我們會定期更換機油、空氣過濾網以及其他零件,不會等到壞了才換。在動物中,牙齒會按照一定的時間程序更換。人類一生中有兩套牙齒可用,大象有六套,鯊魚則沒有限制。龍蝦和昆蟲等會定期更換外骨骼,牠們會把外骨骼褪去,長出新的來。頭髮也是持續更換的例子。不管怎麼剪,頭髮都以穩定的速度長出來。

身體內也有細胞組織定期更換。人類許多細胞都會定期更換:小腸內壁的細胞每隔幾天便會更換,紅血球每四個月就會更換,細胞中的蛋白質也會更換,以免受損的蛋白質造成不利的影響。你臉看起來和一個月前拍的照片一樣,但是你身體裡面的許多分子都已經不同了。

動物身體許多構造,如果有必要就會修補,或是進行定期更換。哪些部位可以修補與更換,以及更換的頻率,會因物種的不同而有差異,但是這和人類的壽命限制沒有什麼關聯。海星切掉的觸手能夠再生,那麼人類的四肢切掉了為什麼無法再生?如果要治療關節炎,就像螃蟹更換外骨骼那樣定期更換關節不就好了?你可能會認為天擇偏好的,應該不是那些在八十歲就會死亡的人,而是能夠持續生育到兩百歲的人。那麼,為什麼我們並非天生就能夠修補身體的所有部位呢?

這個問題牽涉到修復的成本。這裡還是可以用汽車修理解說。假設你買了一輛昂貴的汽車(例如賓士車),希望能夠用得久,那麼花錢定期保養是很合理的,因為這要比每隔幾年把舊的賓士車丟了買新車划算多了。但是如果你住在新幾內亞的首都莫士比港(Port Moresby),當地汽車事故的比例高居世界之冠,不論如何細心更換機油或是空氣過濾網,車子在一年之內都可能會全毀,所以許多車主根本就沒有想要維修,他們把這些錢省下來,當作買新車的資金。

同樣的,一頭動物「應該」要把多少能量投資在修補身體上,也取決於修補所需要的成本,以及修補與否對於壽命的影響。這些考量便把我們帶入了演化生物學的範疇。天擇運作方向是增加個體留下的後代。我們可以把演化想像成戰略遊戲。就演化的觀點來看,採用留下最多後代的策略,就會獲勝。這個觀念可以讓我們釐清非常多生物問題,包括壽命長度問題。

壽命長度問題
如果活得久就能夠留下比較多的後代,那麼為什麼植物、動物和人類都沒有活得更久一些呢?如果移動速度快、腦筋聰明是好的,那麼為什麼人類沒有演化得跑步速度更快、頭腦更聰明呢?

天擇是作用在整個個體上,而不是某一個部位或是特徵。要存活並且留下後代的是你,不是你比較聰明的腦或是跑得更快的腿。讓動物身體某個部位的能力增加,在某方面有利,但是在另一些方面是有害處的。在動物中,某個部位比較大,可能無法和其他身體部位配合,或是可能用光了其他部位所需要的能源。

天擇傾向調整每個特徵,好讓動物整體能夠最容易存活下來,並且留下最多後代。每種特徵都不會推到極限,而是各個特徵都要彼此配合,不會太突出,也不會太弱小,達到平衡。這樣的動物個體要比某個特徵凸顯或減弱的會更成功。

我們還是可以把這個原理應用到汽車這樣由許多零件組成的複雜機器上。工程師在設計汽車的時候,不會單獨考慮某一種的零件,而不顧汽車其他的部位,因為每個零件都需要花費成本、占據空間、為車子增加重量,這些都是所有零件共用負擔的。工程師要考量的是如何組合這些零件,好讓車子的整體效率提升到最高。

就某些方面來說,演化就像是工程師,它不單獨強調某一個特徵而不顧動物身體其他方面,因為每個器官、每種酵素,或是每段DNA,都會消耗能量和空間,這些資源其他的部位都會用到。相反的,天擇偏好能夠讓動物達到最大生殖成功的特徵組合方式。工程師和演化生物家在面對任何和性能增加有關的事情時,都應該考慮到「等價交換」。他們必須權衡改變會帶來的成本以及好處。

演化與老化
人類生活史中的許多特徵,看起來是要限制我們產生後代的能力,而不是提升到極限,能夠老化之後才死亡便是一個例子,其他的特徵包括青春期很晚才出現、懷孕九個月只生下一胎,以及女性會有更年期(女性過了更年期之後便不會懷孕)。天擇為何不讓女性在五歲的時候就進入青春期、懷孕時間只需要三個星期、每次可以產下五個以上的小孩、不會進入更年期,還可以活到兩百歲而留下上百個兒女呢?

如果想要這樣,就得假裝演化能夠一口氣改變身體的所有部位,並且忽略那些看不到的成本。舉例來說,人類不可能在不改變母親與胎兒身體的狀況下,把懷孕的時間壓縮到三個星期。要記得,我們身體能夠運用的能量是有限的,即使伐木工人或是馬拉松選手這樣消耗大量能量的人,每天最多也只能轉換六千大卡的能量。如果我們的目的是要盡可能大量製造後代,那麼在養育後代和修復身體以維持壽命兩件事情上,要如何分配能量呢?

說得極端一點,如果我們把所有的能量都放在生下後代,沒有能量用於修補身體,那麼我們的身體在第一個兒女出生之後、養育之前就會老化腐壞了。另一個極端是如果把能量全部都用在維持身體運作順暢,我們說不定可以活得比較久,但是就沒有能量用在生兒育女這樣耗費能量的事情上了。

所以說,天擇要做的是調整,好讓一個物種能夠恰當地分配能量,用在身體修復和生兒育女上,好讓一生能夠留下的後代數量達到極大值。這個結果使得生活史中的壽命長度與生殖特徵達成平衡,這種平衡會隨著物種不同而有差異。

例如,兩個月大的小鼠便能夠生育,但是人類出生後至少要過十幾年,身體才能成長到足以生育。小鼠就算吃得好、照顧周全,要很幸運才能活滿一歲;相較之下,吃得好、照顧周全的人類如果在七十二歲前就死亡,便算是不幸。

人類這樣出生多年之後才能夠生育的動物,必須要把許多能量用在修復身體上,才能夠活到能夠生育的年紀。這樣的結果便是人類老化的速度要比小鼠慢得多,這可能是因為我們修補身體的效率比小鼠高得多。(要記得,我們身體的修復和維持往往是定期更換細胞,這些過程是看不見的。)人類投資到修復身體的能量比例如果像小鼠那麼低,那麼在青春期之前便會死亡了。


本文由衛城出版授權刊登

0 意見:

張貼留言