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延緩衰老、推遲死亡,生物學腦洞大開的研究思路

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延緩衰老、推遲死亡,生物學腦洞大開的研究思路

我們如何定義死亡?我們是否能夠實現(xiàn)壽命的延長而不引發(fā)其他負面后果?

文|創(chuàng)瞰巴黎

Alexis Gautreau

巴黎綜合理工學院生物系主任

Clémence Guillermain

法國南特大學衰老研究博士后研究員

導讀

對于死亡的定義、生物學與哲學角度的解讀以及壽命延長的可行性等問題,都引發(fā)了深入思考。然而,隨著研究的深入,我們也面臨著諸多挑戰(zhàn)和未知。在探索生命終結和長壽之路上,我們還需要回答許多問題,例如,我們如何定義死亡?我們是否能夠實現(xiàn)壽命的延長而不引發(fā)其他負面后果?

一覽:

  • 死亡議題位處生物學和哲學的交叉點,很難用明確的語言來描述其定義。
  • 在許多語言中,“死亡”一詞可以是一種狀態(tài)、一個過程,也可以代表一個事件。理解死亡既需要哲學視角,也需要生物學觀察。
  • 當前的研究主要側重于衰老,因為推遲死亡意味著延緩衰老過程,維持生活質量。
  • 與長壽相關的研究表明,限制卡路里的攝入能讓某些物種的預期壽命延長50%。
  • 有確鑿證據(jù)指出,長壽與飲食習慣息息相關,但死亡這一復雜過程還需更多研究。

初看之下,哲學和生物學似乎分屬兩個截然不同的領域,但事實上,這兩門學科在許多重要議題上都扮演著關鍵角色,并且能夠深化我們對這些議題的認知。以死亡為例,在我們直面死神之前,這一生物學現(xiàn)象既遙遠又抽象。但無論它多么抽象,死亡終究是一個基于生物學的現(xiàn)實。

01 既模糊又現(xiàn)實,那我們該如何定義它呢?

Clémence Guillermain:這個問題很復雜,在回答之前,我們首先要知道死亡、衰老和生命盡頭的含義??茖W哲學家Philippe Huneman用哲學詮釋了死亡。他在最新的著作[1]中寫道,在許多語言中,“死亡”一詞至少擁有三種不同的含義。它可以是一種狀態(tài)、一個過程,也可以代表一個事件。在法語中,“l(fā)a mort”一詞指代死亡的狀態(tài),暗示生命曾經存在過。它是一個過程,即在某一特定時刻,生物體開始死去,逐漸消亡,直至最終真正死亡。它也是一個事件,畢竟最起碼在理論層面,我們可以明確說出,“這個生物體在這一刻死去了。”

要想理解什么是死亡,我們不僅需要探究這一事件本身,還需要理清死亡的過程。然而,面對各國對死亡的不同定義,我們該從何下手?

Alexis Gautreau:雖然文化差異會影響各國對死亡的定義,但大體上而言,沒有脈搏、沒有呼吸、腦電圖呈一條直線便意味著死亡。但問題在于,臨床死亡后又“死而復生”的人不計其數(shù),進而讓“瀕死體驗”(NDEs)一詞走進了千家萬戶。Clémence在論文中探討了這一悖論。其他面向公眾的書籍,如美國著名哲學家、醫(yī)生Raymond Moody[2]的《生生世世》,均描述了同樣的場景:無論這些人的文化和宗教背景如何,他們都體會到了靈魂出竅的感覺,看到了隧道盡頭的光亮等。我們的體內天然存在一種迷幻激素——二甲基色胺(DMT)。它會在我們?yōu)l死的瞬間得到釋放,從而幫助我們“走完”這偉大的旅程。關于DMT的研究很少,但它相當迷人。服用DMT會誘發(fā)一種與瀕死體驗相似的生理狀態(tài)[3]。人類為什么會進化出這樣一種機制?從達爾文進化論的角度來看,如果它的存在只是為了生命最后一刻的心安,似乎有點牽強。因此,如果DMT在瀕死瞬間釋放的假設為真(這一點極難證明),那么這種激素一定存在其他功能……

CG:這就是為什么我說這個問題很復雜,因為有太多話題牽扯其中,而且這些概念很容易被混淆。根據(jù)德裔美籍生物學家Ernst Mayr[4]的觀點,二十世紀的生物學研究主要基于兩大方向,而它們各自的研究方法和對象又截然不同。第一個方向是終極原因生物學(進化生物學),即了解人類死亡的原因,以及死亡和衰老等生物特征為何未被進化論所淘汰;第二個方向是近因生物學(功能生物學)。該方向主要探究生物體的死亡過程,即導致個體及其器官逐漸退化,直至最終死亡的內在機制究竟是什么。

02 當前有哪些研究重點?

AG:研究需要經費,因此資金可以左右研究的走向。此前,研究經費主要流向癌癥、心血管疾病和神經退行性疾病等領域。過去十多年,老齡化開始成為關注焦點,因為大家意識到,即便找到了治療癌癥或阿爾茨海默氏癥的靈丹妙藥,不久之后我們還是會死于其他疾病。因此,通過延緩衰老過程來推遲死亡至關重要。當下的研究重心是延緩衰老過程,比如推遲癌癥或阿爾茨海默病的到來。這樣一來,人們不僅可以活得更久,而且可以活得更健康!

CG:是的,你剛剛提到的是美國生物學家Robert Weinberg[5]的觀點,他的研究表明,即便我們能夠治愈所有癌癥(法國和美國的第二大死因),預期壽命也只能延長三年左右。

AG:盡管現(xiàn)在有很多資金聚焦于長壽研究,但萬變不離其宗,我們的最終目標始終是揭示生死的奧秘,而不是僅僅是推遲死亡的到來。

CG:老齡化這一不可逆轉的過程將我們所有人推向了死亡。人們對老齡化充滿好奇,我自己也做了很多研究,但學界甚至都很難為其下定義。比如,衰老過程的起點是什么?人們是自打出生便開始無可避免地走向衰老,還是在青春期結束后才開始?又或許,會有明顯的記憶衰退或其他事件觸發(fā)衰老?最新的研究模型表明,我們的衰老始于一個或多個特定事件。我的同事Michael Rera給了一個很好的例子——腸道通透性急劇增加[6]。此類現(xiàn)象標志著我們的生命開始走下坡路。

AG:腸道通透性增加是老年人的一種常見慢性病,它會顯著激活免疫系統(tǒng)。長久以來,人們普遍認為器官功能衰退是一種自然過程,但實際上,“過度操勞”的免疫系統(tǒng)才是罪魁禍首。隨著免疫系統(tǒng)辨識能力的降低,它會開始錯誤地攻擊我們的身體器官。近些年來,自身免疫性疾病在老年人群中的發(fā)病率不斷攀升,但這并不意味著我們對這一問題無解。研究表明,僅靠大幅減少食物攝入,單細胞酵母、果蠅、線蟲、小鼠等多個物種便成功延長了壽命[7]。通常,生物結構越簡單,這種方法的效果越顯著。例如,在酵母中,壽命可以延長至原來的三倍,而在小鼠中,壽命的延長大約為50%。該實驗效果尚未在人類身上得到證實——畢竟我們的平均壽命已經長達80歲,且此類實驗尚未開展——但如果這一機制也適用于人類,那么平均壽命可能會從80歲延長至120歲。另一項研究發(fā)現(xiàn),通過篩選,我們可以培育出壽命更長的突變體[8]。這聽起來有點反常,畢竟“基因突變”往往被視為壞事,但絕大多數(shù)長壽突變體都攜帶能夠編碼特定蛋白質的基因,而這些特定的蛋白質會參與食物的能量代謝過程。上述兩項研究的結論不謀而合——我們新陳代謝系統(tǒng)仿佛被設置了固定的使用次數(shù),一旦超出了這個限制,基因中預設的程序便會被啟動,加速衰老直至走向死亡。

03 如果我們體內真的存在這種程序,那有沒有什么措施可以延緩它的啟動?

AG:這種程序是物種進化的產物,經歷了幾百萬年的形成與塑造。但是,我們?yōu)槭裁磿羞@種程序,死亡的進化論意義又是什么?事實上,如果我們通過限制卡路里攝入而延長壽命,便會在其他方面付出代價。比如,新陳代謝速度降低之后,人體的整體效率會變低,尤其是求愛、交配、繁衍、培育等方面。我們的程序之所以有這樣的設定不無道理,畢竟,人生前40年有大把的精力去完成這些任務,然后才開始衰老過程。40歲之后,無論我們是急速衰老還是慢慢老去,都不屬于進化論的管轄范疇。

CG:英國生物學家Thomas Kirkwood對這些現(xiàn)象進行了概念性解釋。進化生物學中關于衰老有三大理論,其中之一便是他提出的“一次性體細胞理論”。該理論指出,每個個體擁有的能量都是有限的,需要在繁衍后代和生存之間根據(jù)自身選擇進行分配。當然,你做出的選擇也會對其他人產生影響。

AG:不少研究表明,部分突變體確實可以活得更久。這些突變體存在于我們的基因中,考慮到基因可以編碼蛋白質,而藥物分子又往往作用于蛋白質,因此,從理論上來說,通過調節(jié)管理新陳代謝的蛋白質,我們便能更為長壽。這一概念現(xiàn)已得到證實。利用雷帕霉素,我們成功延長了小鼠的壽命[9]。有了這個藥物后,人們可以在人生的前40年中完成繁衍后代等任務,在40歲之后借助藥物延緩衰老。

CG:我想補充一點,雖然在有關長壽和預期壽命的主要研究中,遺傳因素的占比相對較小[10],但我們在線蟲和小鼠等物種身上的確看到了顯著的壽命延長效果。對研究人員而言,長壽仍然是一個無比復雜的課題,在人類等高等物種中也確實很難找到能夠顯著延長壽命的基因。

AG:確實,延長壽命目前只是我們的一廂情愿。不過有一點是肯定的,壽命與飲食息息相關。就像為了防治癌癥或糖尿病,必須減少糖分的攝入一樣,限制卡路里攝入能夠使人更為長壽。部分潛在舉措有望將人們的壽命延長到120歲(人類壽命的理論值上限),但同樣的舉措也可用于抑制腫瘤發(fā)展。例如,衰老過程會阻止細胞增殖,這一不可逆的進程會防止許多細胞形成腫瘤,但與此同時,這些衰老細胞也會分泌導致我們衰老的炎癥分子。這讓我們不免心生好奇,面對一枚硬幣的正反面,我們能否在不觸發(fā)任何負面后果的前提下,讓事態(tài)向著有利局面發(fā)展……

作者

Pablo Andres

編輯

Meister Xia

參考資料

1.Huneman, P. (2023). Death: Perspectives from the philosophy of biology. Springer Nature.

2.Timmermann et al., DMT models the Near-Death Experience Front Psychol 2018. Aug 15:9:1424. doi: 10.3389/fpsyg.2018.01424.

3. La vie après la vie de Raymond A. Moody.

4.Timmermann et al., DMT models the Near-Death Experience Front Psychol 2018. Aug 15:9:1424. doi: 10.3389/fpsyg.2018.01424.

5.Robert Weinberg. The Biology of Cancer.

6.Tricoire H., &Rera M. (2015). A new, discontinuous 2 phases of aging model: Lessons from Drosophila melanogaster. PloS one, 10(11), e0141920.

7.Fontana et al., Science 2010. Extending Healthy Life Span—from yeast to humans. Apr 16;328(5976):321–6. doi: 10.1126/science.1172539.

8.Kirkwood, T. B., &Holliday, R. (1979). The evolution of ageing and longevity. Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 205(1161), 531–546.

9.Brooks-Wilson, A.Kirkwood, T. B., &Holliday, R. (1979). The evolution of healthy agingageing and longevity. Human genetics, 132(12), 1323–1338.

10.Brooks-Wilson, A. R. (2013). Genetics of healthy aging and longevity. Human genetics, 132(12), 1323–1338.

本文為轉載內容,授權事宜請聯(lián)系原著作權人。

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延緩衰老、推遲死亡,生物學腦洞大開的研究思路

我們如何定義死亡?我們是否能夠實現(xiàn)壽命的延長而不引發(fā)其他負面后果?

文|創(chuàng)瞰巴黎

Alexis Gautreau

巴黎綜合理工學院生物系主任

Clémence Guillermain

法國南特大學衰老研究博士后研究員

導讀

對于死亡的定義、生物學與哲學角度的解讀以及壽命延長的可行性等問題,都引發(fā)了深入思考。然而,隨著研究的深入,我們也面臨著諸多挑戰(zhàn)和未知。在探索生命終結和長壽之路上,我們還需要回答許多問題,例如,我們如何定義死亡?我們是否能夠實現(xiàn)壽命的延長而不引發(fā)其他負面后果?

一覽:

  • 死亡議題位處生物學和哲學的交叉點,很難用明確的語言來描述其定義。
  • 在許多語言中,“死亡”一詞可以是一種狀態(tài)、一個過程,也可以代表一個事件。理解死亡既需要哲學視角,也需要生物學觀察。
  • 當前的研究主要側重于衰老,因為推遲死亡意味著延緩衰老過程,維持生活質量。
  • 與長壽相關的研究表明,限制卡路里的攝入能讓某些物種的預期壽命延長50%。
  • 有確鑿證據(jù)指出,長壽與飲食習慣息息相關,但死亡這一復雜過程還需更多研究。

初看之下,哲學和生物學似乎分屬兩個截然不同的領域,但事實上,這兩門學科在許多重要議題上都扮演著關鍵角色,并且能夠深化我們對這些議題的認知。以死亡為例,在我們直面死神之前,這一生物學現(xiàn)象既遙遠又抽象。但無論它多么抽象,死亡終究是一個基于生物學的現(xiàn)實。

01 既模糊又現(xiàn)實,那我們該如何定義它呢?

Clémence Guillermain:這個問題很復雜,在回答之前,我們首先要知道死亡、衰老和生命盡頭的含義??茖W哲學家Philippe Huneman用哲學詮釋了死亡。他在最新的著作[1]中寫道,在許多語言中,“死亡”一詞至少擁有三種不同的含義。它可以是一種狀態(tài)、一個過程,也可以代表一個事件。在法語中,“l(fā)a mort”一詞指代死亡的狀態(tài),暗示生命曾經存在過。它是一個過程,即在某一特定時刻,生物體開始死去,逐漸消亡,直至最終真正死亡。它也是一個事件,畢竟最起碼在理論層面,我們可以明確說出,“這個生物體在這一刻死去了?!?/p>

要想理解什么是死亡,我們不僅需要探究這一事件本身,還需要理清死亡的過程。然而,面對各國對死亡的不同定義,我們該從何下手?

Alexis Gautreau:雖然文化差異會影響各國對死亡的定義,但大體上而言,沒有脈搏、沒有呼吸、腦電圖呈一條直線便意味著死亡。但問題在于,臨床死亡后又“死而復生”的人不計其數(shù),進而讓“瀕死體驗”(NDEs)一詞走進了千家萬戶。Clémence在論文中探討了這一悖論。其他面向公眾的書籍,如美國著名哲學家、醫(yī)生Raymond Moody[2]的《生生世世》,均描述了同樣的場景:無論這些人的文化和宗教背景如何,他們都體會到了靈魂出竅的感覺,看到了隧道盡頭的光亮等。我們的體內天然存在一種迷幻激素——二甲基色胺(DMT)。它會在我們?yōu)l死的瞬間得到釋放,從而幫助我們“走完”這偉大的旅程。關于DMT的研究很少,但它相當迷人。服用DMT會誘發(fā)一種與瀕死體驗相似的生理狀態(tài)[3]。人類為什么會進化出這樣一種機制?從達爾文進化論的角度來看,如果它的存在只是為了生命最后一刻的心安,似乎有點牽強。因此,如果DMT在瀕死瞬間釋放的假設為真(這一點極難證明),那么這種激素一定存在其他功能……

CG:這就是為什么我說這個問題很復雜,因為有太多話題牽扯其中,而且這些概念很容易被混淆。根據(jù)德裔美籍生物學家Ernst Mayr[4]的觀點,二十世紀的生物學研究主要基于兩大方向,而它們各自的研究方法和對象又截然不同。第一個方向是終極原因生物學(進化生物學),即了解人類死亡的原因,以及死亡和衰老等生物特征為何未被進化論所淘汰;第二個方向是近因生物學(功能生物學)。該方向主要探究生物體的死亡過程,即導致個體及其器官逐漸退化,直至最終死亡的內在機制究竟是什么。

02 當前有哪些研究重點?

AG:研究需要經費,因此資金可以左右研究的走向。此前,研究經費主要流向癌癥、心血管疾病和神經退行性疾病等領域。過去十多年,老齡化開始成為關注焦點,因為大家意識到,即便找到了治療癌癥或阿爾茨海默氏癥的靈丹妙藥,不久之后我們還是會死于其他疾病。因此,通過延緩衰老過程來推遲死亡至關重要。當下的研究重心是延緩衰老過程,比如推遲癌癥或阿爾茨海默病的到來。這樣一來,人們不僅可以活得更久,而且可以活得更健康!

CG:是的,你剛剛提到的是美國生物學家Robert Weinberg[5]的觀點,他的研究表明,即便我們能夠治愈所有癌癥(法國和美國的第二大死因),預期壽命也只能延長三年左右。

AG:盡管現(xiàn)在有很多資金聚焦于長壽研究,但萬變不離其宗,我們的最終目標始終是揭示生死的奧秘,而不是僅僅是推遲死亡的到來。

CG:老齡化這一不可逆轉的過程將我們所有人推向了死亡。人們對老齡化充滿好奇,我自己也做了很多研究,但學界甚至都很難為其下定義。比如,衰老過程的起點是什么?人們是自打出生便開始無可避免地走向衰老,還是在青春期結束后才開始?又或許,會有明顯的記憶衰退或其他事件觸發(fā)衰老?最新的研究模型表明,我們的衰老始于一個或多個特定事件。我的同事Michael Rera給了一個很好的例子——腸道通透性急劇增加[6]。此類現(xiàn)象標志著我們的生命開始走下坡路。

AG:腸道通透性增加是老年人的一種常見慢性病,它會顯著激活免疫系統(tǒng)。長久以來,人們普遍認為器官功能衰退是一種自然過程,但實際上,“過度操勞”的免疫系統(tǒng)才是罪魁禍首。隨著免疫系統(tǒng)辨識能力的降低,它會開始錯誤地攻擊我們的身體器官。近些年來,自身免疫性疾病在老年人群中的發(fā)病率不斷攀升,但這并不意味著我們對這一問題無解。研究表明,僅靠大幅減少食物攝入,單細胞酵母、果蠅、線蟲、小鼠等多個物種便成功延長了壽命[7]。通常,生物結構越簡單,這種方法的效果越顯著。例如,在酵母中,壽命可以延長至原來的三倍,而在小鼠中,壽命的延長大約為50%。該實驗效果尚未在人類身上得到證實——畢竟我們的平均壽命已經長達80歲,且此類實驗尚未開展——但如果這一機制也適用于人類,那么平均壽命可能會從80歲延長至120歲。另一項研究發(fā)現(xiàn),通過篩選,我們可以培育出壽命更長的突變體[8]。這聽起來有點反常,畢竟“基因突變”往往被視為壞事,但絕大多數(shù)長壽突變體都攜帶能夠編碼特定蛋白質的基因,而這些特定的蛋白質會參與食物的能量代謝過程。上述兩項研究的結論不謀而合——我們新陳代謝系統(tǒng)仿佛被設置了固定的使用次數(shù),一旦超出了這個限制,基因中預設的程序便會被啟動,加速衰老直至走向死亡。

03 如果我們體內真的存在這種程序,那有沒有什么措施可以延緩它的啟動?

AG:這種程序是物種進化的產物,經歷了幾百萬年的形成與塑造。但是,我們?yōu)槭裁磿羞@種程序,死亡的進化論意義又是什么?事實上,如果我們通過限制卡路里攝入而延長壽命,便會在其他方面付出代價。比如,新陳代謝速度降低之后,人體的整體效率會變低,尤其是求愛、交配、繁衍、培育等方面。我們的程序之所以有這樣的設定不無道理,畢竟,人生前40年有大把的精力去完成這些任務,然后才開始衰老過程。40歲之后,無論我們是急速衰老還是慢慢老去,都不屬于進化論的管轄范疇。

CG:英國生物學家Thomas Kirkwood對這些現(xiàn)象進行了概念性解釋。進化生物學中關于衰老有三大理論,其中之一便是他提出的“一次性體細胞理論”。該理論指出,每個個體擁有的能量都是有限的,需要在繁衍后代和生存之間根據(jù)自身選擇進行分配。當然,你做出的選擇也會對其他人產生影響。

AG:不少研究表明,部分突變體確實可以活得更久。這些突變體存在于我們的基因中,考慮到基因可以編碼蛋白質,而藥物分子又往往作用于蛋白質,因此,從理論上來說,通過調節(jié)管理新陳代謝的蛋白質,我們便能更為長壽。這一概念現(xiàn)已得到證實。利用雷帕霉素,我們成功延長了小鼠的壽命[9]。有了這個藥物后,人們可以在人生的前40年中完成繁衍后代等任務,在40歲之后借助藥物延緩衰老。

CG:我想補充一點,雖然在有關長壽和預期壽命的主要研究中,遺傳因素的占比相對較小[10],但我們在線蟲和小鼠等物種身上的確看到了顯著的壽命延長效果。對研究人員而言,長壽仍然是一個無比復雜的課題,在人類等高等物種中也確實很難找到能夠顯著延長壽命的基因。

AG:確實,延長壽命目前只是我們的一廂情愿。不過有一點是肯定的,壽命與飲食息息相關。就像為了防治癌癥或糖尿病,必須減少糖分的攝入一樣,限制卡路里攝入能夠使人更為長壽。部分潛在舉措有望將人們的壽命延長到120歲(人類壽命的理論值上限),但同樣的舉措也可用于抑制腫瘤發(fā)展。例如,衰老過程會阻止細胞增殖,這一不可逆的進程會防止許多細胞形成腫瘤,但與此同時,這些衰老細胞也會分泌導致我們衰老的炎癥分子。這讓我們不免心生好奇,面對一枚硬幣的正反面,我們能否在不觸發(fā)任何負面后果的前提下,讓事態(tài)向著有利局面發(fā)展……

作者

Pablo Andres

編輯

Meister Xia

參考資料

1.Huneman, P. (2023). Death: Perspectives from the philosophy of biology. Springer Nature.

2.Timmermann et al., DMT models the Near-Death Experience Front Psychol 2018. Aug 15:9:1424. doi: 10.3389/fpsyg.2018.01424.

3. La vie après la vie de Raymond A. Moody.

4.Timmermann et al., DMT models the Near-Death Experience Front Psychol 2018. Aug 15:9:1424. doi: 10.3389/fpsyg.2018.01424.

5.Robert Weinberg. The Biology of Cancer.

6.Tricoire H., &Rera M. (2015). A new, discontinuous 2 phases of aging model: Lessons from Drosophila melanogaster. PloS one, 10(11), e0141920.

7.Fontana et al., Science 2010. Extending Healthy Life Span—from yeast to humans. Apr 16;328(5976):321–6. doi: 10.1126/science.1172539.

8.Kirkwood, T. B., &Holliday, R. (1979). The evolution of ageing and longevity. Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 205(1161), 531–546.

9.Brooks-Wilson, A.Kirkwood, T. B., &Holliday, R. (1979). The evolution of healthy agingageing and longevity. Human genetics, 132(12), 1323–1338.

10.Brooks-Wilson, A. R. (2013). Genetics of healthy aging and longevity. Human genetics, 132(12), 1323–1338.

本文為轉載內容,授權事宜請聯(lián)系原著作權人。