生物为什么不能永生，竟是因为性！

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有人问：既然人和猴子都不能长生不老，进化的意义何在？也有人问：地球上的生命进化了38亿年，人类的历史超过200万年。为什么没有进化不朽的能力？这代表了一种普遍的误解，即存在进化和死亡。很多人认为死亡是生命的宿命，但实际上，永生是生命的原始属性，死亡是进化的产物。

最长寿的多细胞生物：北极蛤永生不死的生物

大多数生物的寿命都是有限度的。紫球海胆和阿留申群岛鲉鱼可以活到200多岁，格陵兰潜鲨可以活到400岁，北极蛤的寿命极限是507岁。

生物老化与海弗利克极限有关。海弗利克实验证实，体外培养的人体细胞最多只能分裂50-70次，之后就会停止分裂，衰老死亡。我们现在知道，海弗利克的极限是由端粒长度决定的。端粒是位于真核生物染色体末端的一段DNA序列，不编码任何蛋白质。每次细胞分裂都会丢失一小段端粒。当端粒长度小于临界长度时，细胞就会停止分裂，生命体就会衰老死亡。

端粒长度随着细胞分裂次数的增加而缩短

只有癌细胞才能突破海弗利克极限。因为癌细胞中高活性的端粒酶可以填补因细胞分裂而丢失的端粒。但是，由于癌细胞无法分化成组织器官参与机体构建，其无限增殖也会剥夺正常细胞的营养，所以癌细胞的永生是以生物体的快速死亡为代价的。

在理想的生长条件下，对称分裂的细菌和酵母可以实现生物永生。它们通过二元裂变进行繁殖，每一次分裂都会使细胞恢复到年轻状态。由于每个子细胞都与父细胞相同，因此它们可以被认为是父细胞生命的延续。如果环境合适，他们的分裂将无限期地继续下去。

细菌的裂变繁殖

高等生物渴望长生不老，低等细菌和酵母却可以轻松实现。这告诉我们一个秘密：原始生命本来是可以永生的，但是他们放弃了永生的能力，演化出了老死。

生命什么时候放弃了永生？

在高等生物的有性繁殖中，父母需要进行基因重组才能产生孩子，而孩子不能再延续父母的生命。因此，从生命选择有性繁殖的那一刻起，就失去了永生的能力。最早的有性繁殖化石证据是在巴芬岛的岩层中发现的，可追溯到1.0-12亿年前。但科学家们普遍认为，有性生殖的进化和真核生物的产生是同时发生的，大约在21亿年前。

有性繁殖最早的证据是在加拿大巴芬岛发现的一种叫做Bangiomorphapubescens的红藻。

除了失去长生不老，有性繁殖的其他弊端也很明显。任何无性繁殖的个体都可以繁殖后代，而有性繁殖的个体只有一半可以繁殖，这大大降低了繁殖率。而且，在有性繁殖中，生物只能将一半的基因传给后代，这似乎与基因延续的目的背道而驰。这两个“一半”构成了有性生殖的“双倍成本”，然而，有性生殖的成本远不止这个双倍成本。生物的性行为需要耗费大量的时间和精力。这种浪费本身不利于生存和繁殖，反而会带来麻烦，比如招来天敌的猎杀。然而，有性繁殖在当今生物界的统治地位证明，它带来的适应性优势远远大于代价。

雄虎和雌虎交配

有性繁殖的一个明显优势是防止有害突变的积累。在亲本之间进行基因重组，提供基因层面的两个容错机制：首先，在减数分裂产生配子的过程中，同源染色体要经过配对和复制，受损基因可修复；第二，合子形成后，双方的有害突变相互覆盖，优势可以互补，这就是我们所说的杂种优势。

有性繁殖在基因延续上的优势具体表现在以下三个方面。一种是将两个有益的突变结合在一个个体身上，从而让的有益特性更广泛地传播。二是将两个有害突变聚集在一起，更快地从种群中去除有害基因。三是通过基因重组，创造了一个比之前存在的基因型更适应环境的新个体。

雄性孔雀开屏开屏与性选择有关

有性繁殖必然涉及性选择，即多只雄性争夺一只雌性。最终的结果是：优势男性三妻四妾，留下更多后代，优势基因传播更广；而劣等雄性几乎没有交配机会，劣等基因在种群中减少甚至消失。这是无性种群中不存在的强大进化动力。

“生命诚可贵，情贵”。20亿年前的原始生命，仿佛在匈牙利大诗人裴多菲的诗中做出了选择。然而，这里有一个可怕的事实——进化的本质在于基因的延续，而生命体只是一个容器。对于自私的基因来说，在复杂多变的环境中，时常更换新的容器，比长期使用同一个容器更有利于它们的传播和延续。

雄狮茂密的鬃毛是健康和活力的标志

为什么真核生物会选择有性？

想要知道真核生物为什么放弃永生而选择有性繁殖，首先要搞清楚真核生物诞生时，也就是20亿多年前，地球的环境是什么样的，发生了怎样的变化。

从38亿年前的原始生命开始，到现在已经持续了14亿年，地球的环境并没有发生太大的变化。古细菌和真细菌不断分裂，在浅海中无忧无虑地生活着。

然而，24亿年前，蓝藻产生的氧气开始在大气中积累。这就是“大氧化事件”。有毒。同时，氧气消耗大气中的温室气体甲烷，导致地球在数万年内下降了70°C，整个地球都被冻结了。这是休伦冰河时代。

大氧化事件的后遗症：巨大的铁矿沉积

对于裂变繁殖的古菌来说，进化的唯一动力就是基因突变，而大多数突变都是有害的。因为无法适应环境的剧烈变化，他们相继死去。我们今天只能在海底火山口等极端环境中看到古细菌的踪迹。最终，永恒的产生带来永恒的死亡。

古细菌的一个分支幸存下来，他们开发了基因重组机制。每一代人的特质都不一样，总有一些个体能够适应复杂多变的新环境。他们的后代有个响亮的名字，叫做真核生物，这种新的繁殖方式就是有性繁殖。今天所有的动物、植物和真菌都是这些原始真核生物的后代。

雌性水母排卵准备基因重组

从长远来看，有性繁殖是生命得以延续和繁荣的唯一机会。虽然有性繁殖的生物注定不会长生不老，但它们的后代却可以活得更久更精彩。经历了超过20亿年的进化战争，裂变细菌依然如故，但有性繁殖的真核生物以极其多样的形态占据了地球的主要生态位，进化成了像我们这样的人类。高智慧的生物，成为地球的统治者。

细菌和癌细胞在生物学上是永生的，但它们永生的前提是环境不变，永远适宜——这个前提在瞬息万变的地球上是无法成立的。在现实环境中，一个细菌细胞系多活几年也不错，全军覆没的下场是必然的。

HeLa细胞免疫荧光图

HeLa细胞系（取自女性宫颈癌细胞）已存活68年，但这是在理想的实验室培养条件下，真正的癌细胞宿主的寿命不会超过宿主，杀死宿主后，它自己也会死亡。因此，具有讽刺意味的是，生物不朽的生物实际上活得更短。

衰老和死亡是如何进化的？

通过以上分析我们知道，生命进化的本质在于基因的延续。只要我们的容器将基因传递给后代，就认为任务完成了。然而，活着是生命的固有属性。我们的永生虽然对基因的延续没有好处，但绝对是无害的。为什么我们会进化出衰老和死亡？

有人说，只有当个体老去、垂死时，人口中的新生力量才有发展的空间，才有利于整个人口的繁荣。这种说法看似有道理，但并没有从科学上揭示老死的本质。

印度海德拉的老年人1951年，PeterMedawar提出了衰老的突变累积理论。他指出自然选择的作用会随着个体年龄的增长而下降。当有害突变在生命早期表达时，，因为它们对个体产生的后代数量有重大影响，自然选择非常强大，可以快速淘汰这些有害突变突变。

然而，一些有害的突变在生命的后期就会表现出来，尤其是在个体停止繁殖之后，自然选择根本不起作用，因为这些有害的突变已经在无意识中传递给子孙后代。随着时间的推移，这些在晚期表达的有害突变由于基因漂移而积累，最终导致生物体衰老和死亡。

比如亨廷顿舞蹈症会导致痴呆、各种并发症，最终导致死亡，危害很大。而且，它是一种常染色体显性遗传病，可以代代相传。但是这种病一直传到现在，因为多发生在30岁以后，而患者早在30岁之前就把致病基因传给了后代。

“选择影子”模型为了更好的表达突变积累理论，Medawar绘制了“选择影子”模型。个人生育率在成年早期达到顶峰，此后保持不变或下降。由于内部（疾病）和外部（事故和天敌的捕食）压力源，个体存活率会随着年龄的增长而下降。两者共同作用的结果是，生命后期的生物繁殖机会很低，自然选择对这一阶段表达的有害突变几乎没有影响。Medawar用“选择影子”的概念来表示没有自然选择的年龄段，也就是生物体的老年阶段。

根据“选择影子”模型，通过延长生物体的繁殖期，可以增加自然选择缺失的年龄，从而促进抗衰老和长寿的进化。在自然界中，飞行动物的天敌较少，繁殖期较长，有利于长寿进化。动物学家发现，蝙蝠可以活30多年，而体型和新陈代谢率相似的老鼠只能活几年，这一事实证明了突变积累理论。

果蝠寿命可达35岁

不过生物晚年的繁殖概率肯定比青壮年要低，自然选择的影子肯定存在，表达的有害基因阴影区会不断地传给后代，让生物体世世代代都逃不过死亡的命运。因此，任何有性繁殖的物种都无法通过自然进化实现永生。未来要想实现“冻龄”或长生不老，就要靠人类超越自然的科技。

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