为什么地球环境不允许出现永生生物?

从生命科学的角度看,地球上的生物都遵循着生老病死的规律。细胞通过分裂来更新自己,但这种更新并非无限的。随着年龄的增长,细胞分裂次数逐渐减少,DNA也会发生损伤。这导致生命体的衰老和死亡。目前尚无任何证据表明地球上存在不衰老和不死亡的生命体。

从进化生物学的角度看,死亡是自然选择的重要部分。如果一个物种的所有个体都能无限期存活,那么该物种就很难适应环境的变化。新个体无法加入该物种的群落中,基因库也无法更新。这会导致物种的灭绝。死亡机制对生命的存续是必要的。

从生态学的角度看,生物之间需要竞争有限的资源。如果一个物种的个体永远不死,它们会占据越来越多的环境资源,妨碍其他物种的生存。这会打破生态系统的平衡。因此,个体的死亡对维持生态平衡也是必要的。

从天体物理学的角度看,根据我们对宇宙历史的了解,任何星球都难以永远维持稳定的环境。恒星的诞生和死亡,小行星的撞击,全球性灾难的发生等,都使一个星球很难永远保持适宜生命的环境。这也限制了生命达到永生的可能性。

综上所述,从多学科的视角来看,地球这个复杂的生态系统很难满足永生生物的需要。衰老、死亡是生命进化的内在规律,也是维持生态平衡的需要。目前没有证据显示地球上存在不衰老不死亡的生命形态。生命永生仍是一种无法被科学证实的想象。我们应更加珍惜地球上脆弱而美好的生命,保护我们共同的家园。




永生也就是我们常说的长生不老,如果地球某一生物具备这种能力,理论上它们能够无限地繁殖,然后成为地球上的“霸主”。但事实上,地球上真的有永生生物,但是它们依然没有“统治地球”。下面,我们就来介绍两种可以永生的生物,再来看一下它们为何没有“泛滥成灾”?


地球上的永生生物?

永生一直是人类求而不得的,这是因为人类包括地球上的大多数动物想要存活期本质就是体内细胞的不断自我复制,而在复制的过程中,为了保持DNA的稳定性,需要端粒的束缚,有了端粒的束缚,细胞的DNA才不会解体,从而成功的复制。

但是,端粒并非一成不变的,它会随着分裂复制次数的增加逐渐的磨损,当端粒磨损殆尽时,也就是DNA解体从而无法让细胞正常复制的时候了,此时的表现就是细胞衰竭,机体死亡。


人类的细胞分裂次数在40-60次之间,其中60次是已知的极限,而每一次细胞分裂对应的周期在2-2.5年,所以人的寿命在80-150岁之间。当然这只是预期寿命,由于人的不同生活方式、身体健康状况等不同,人很难达到最高的预期寿命。

大多数动物也是如此,它们在细胞分裂复制时,端粒也会慢慢变短,从而达到生命的极限。但是,在自然界中有少数的生物却不受控制,它们用自己的方法解决了端粒慢慢磨损的问题,它们就是龙虾和灯塔水母。


首先是龙虾。在当下名字里带龙虾的动物实在是太多了,比如波士顿龙虾、小龙虾等等,但其实这都不是真正的龙虾,真正的龙虾是以澳洲龙虾为代表的龙虾科下的动物,它们与其他“龙虾”最大的区别就是它们没有胸前的那一对大螯。(上图左边为澳龙,右边为波龙)

龙虾的理论寿命也是无限的,这是因为龙虾的DNA端粒虽然也会磨损,但是它们体内有活跃的端粒酶,这是一种能够修复端粒的物质,这使得它们的端粒在复制时几乎是没有什么损耗的,所以,龙虾是最接近永生的动物之一。(下图为端粒酶填补缺失的端粒的过程)


其次是灯塔水母。灯塔水母又称永生水母,它们永生的秘密并不是端粒酶的修复,而是“返老还童”。科学的研究发现,灯塔水母在有性繁殖后,它会从水母体变为水螅体,而水螅体就是灯塔水母的幼体,水母体则是它的成体,靠着这个方法灯塔水母能够直接跳过死亡,从成年变成“儿童”再次生长,如此往复,生生不息。

因此,地球环境并没有阻止出现永生生物,但是这些永生生物存在着致命的弱点,也正是这些弱点,使得它们还没有上升到被地球环境约束的层面。


永生生物的弱点?

永生生物可以终生的繁殖,所以从理论上说只有给它们足够的时间,挤爆生存空间,成为地球上的优势种,甚至是一家独大只是时间的问题。但实际上,即使给它们足够的时间,它们也不会挤爆生存空间,因为它们本身具备致命的弱点,下面我们从两个方面来说一下龙虾和灯塔水母的致命弱点:


第一:生存环境

灯塔水母并非世界海域分布的,它们只分布在热带海域,而且原产地只有加勒比海,如果不是远洋船只进入该海域中时会灌入压舱水,它们甚至连去附近海域的机会都没有,这种热带海域的局限性,让它们即使数量呈爆发式的增长也没有什么用,一旦到了温带和寒带水域,它们只有死路一条。



龙虾比灯塔水母分布要广一些,但是它们也是温暖海域中的海洋生物,这也注定了它们在一些寒冷的水域无法生存,而且灯塔水母的直径仅有4毫米左右,龙虾虽然大一些,但是它们短距离的游动还可以,长距离是极难的。

因此,龙虾和灯塔水母致命的弱点之一就是对环境的挑剔性上,这使得它们不会大面积地扩散。


第二:天敌的约束。即使有永生的能力,自保能力差,也是徒劳的,毕竟意外和明天哪个先来谁又能说得准呢?

在自然环境下,灯塔水母既能永生,繁殖能力又强,但是它们的体型太小了,小到跟一只蚂蚁差不多,在海洋中,几乎所有稍微大一点的海洋生物都会吃浮游生物,而灯塔水母就是浮游生物的一种。所以即使在加勒比海,它们的数量也只是维持在一个稳定的数量下,无法形成爆发。


而龙虾就更是如此了,它们从孵化开始就离开母亲独自生活,在长大的过程中,会有相当一部分的被海洋生物给吃掉,比如大多数底栖型的鱼类。等到长大以后,它们也是一些大型凶猛的鱼类的食物之一。

好不容易躲过了这些自然天敌,此时拿着鱼叉和渔网的人又来了,很快它们就会被搬上餐桌,或清蒸、或刺身。


其实地球环境确实也在阻止一些生物永生

出现少量的生态位较低的永生生物对地球生态是没有什么影响的,毕竟这些生物往往天敌众多、对环境非常的挑剔,所以自身的缺点就将自己永生带来的好处抵消了。

但是,对于生态位越高的生物来说,它们越容易受地球环境的约束(自然选择),我们以人为例,如果人类实现了永生,表面上看是件好事,但是最终人类的走向将会是灭绝。


这是因为人类的生态位较高,几乎是没有什么天敌的,而且人类聪明的大脑使得人发明出了许多辅助生存的工具,这让人类对环境的接纳度是很高的,在这个前提下,人类一旦实现了永生,会出现人类的数量越来越多,对资源的需求越来越大,但是地球上的资源是有限的,在如今的数量下,地球上的资源都肉眼可见的减少。

一旦实现了永生,地球资源会很快地枯竭,此时如果人类没有找到第二个宜居星球,那就注定会灭绝。


写在最后

永生虽然让人向往,但是真正的永生并不一定是件好事,尤其是对于人类而言,但是地球上确实也有永生生物,只不过,这些永生生物有些“脆弱”,所以远达不到影响地球环境的地步,这种永生的意义显然就不大了,你说呢?




地球资源有限,永生生物的出现可能会造成无限繁衍。

地球相对于一个生物体本身可能是巨大的,但是如果这些生物都处于永生的状态,那么这些生物体所繁衍的后代就会持续永生,但地球上的空气、水、食物、土地等资源是有限的,总有一天这些资源就会无法满足这些生物的需求,最终也就不可能存在所谓的永生了。不但不会存在永生,反而可能会造成地球本身的毁灭。

实际上在整个宇宙中,这样的逻辑也是一样存在的,就算宇宙再大,资源也是有限的,如果存在永生生物,随着时间的推移,最终都会造成宇宙无法负担。

生物需要不断进化,持续的繁衍才能推动进化的发生。

目前地球上的生物与远古时期的生物是有着本质上的区别的,这一切可能都是源源不断的进化才达到今天的地步。而未来的生活也必然会持续性地进行进化,才能保障生物可以更好地适应宇宙环境的不断变化。而如果有永生生物存在,那么也只能说明它在某个宇宙周期内完美地适应了阶段性的环境状态,但如果把时间线拉得足够长,那么它可能就无法持续适应了。

即便我们的地球本身也是无法实现永生的,目前地球的寿命大约是46亿岁,这一点与太阳类似,而地球的寿命长短其实主要就依托于太阳的寿命,目前来看,太阳的终极寿命大概是100亿年,这也就意味着大约50多亿年以后,太阳最终会伴随着核聚变的消失而终结,而届时的地球也就可能同样灰飞烟灭了。

以上个人意见仅供参考。




地球上有理论可以永生的生物

前几天,我在网上购入了几只水母给孩子玩,我之前有一个误区,因为水母的体型以及灯塔水母的原因,一直以为水母的寿命普遍很长。购买的时候,被告知,这几个水母寿命只有一年左右,我还特意查了一下,其中就有一些关于“永生”的东西。

公认的理想状态下可以永生的动物-灯塔水母

灯塔水母,水螅虫纲,微型海洋生物,直径只有5毫米左右,这样一个名不见经传的动物,确有所有人类都羡慕的“返老还童”能力。

在发现灯塔水母之前,一般都认为,生命发育过程是不可逆转的,因此人们认为体细胞不可能回转到干细胞状态。但是灯塔水母用实际行动狠狠了打了这个理论的脸,它就可以在达到性成熟以后,遇到刺激的时候,将体细胞转化成干细胞,从而进入其幼体水螅的状态,然后在条件合适的时候,再重新发育成灯塔水母。

意大利萨伦托大学的Stefano Piraino一直在做着灯塔水母“返老还童”的研究,他和他的合作者进行了多年的灯塔水母的研究,观察了水母从水螅体到水母体,以及水母体到水螅体的来回转变,其间没有经过繁殖-死亡的生命过程。且用于观察的几千只水母体,都具备这种逆转生命的能力。即是说,几乎所有的灯塔水母都有“返老还童”无限连的技能。

生命死亡的本质

既然提到了水母体变水螅体,当然也要谈谈这个水螅。

1988年,美国波莫纳学院的研究人员研究并追踪水螅四年,用观察样本死亡率及生育率的变化来衡量水螅的衰老。4年后,研究人员没有发现水螅的生育率随着“年龄”的增长而有所下降。据研究表明,水螅身体的大部分由还未彻底分化的干细胞组成,干细胞有持续分裂的能力,因此水螅的身体处在不断更新的状态,即理论上的,水螅体大多数细胞有无限分裂的潜力,造就了其不老不死的可能。

有一种观点,生物之所以会衰老,和分布于基因上的端粒有关。端粒是不参与任何遗传物质运输的,但是却会随着细胞分裂的次数而逐渐变短,它就像一个帽子,戴在我们DNA的两端,保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。

端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能,每当细胞经过有丝分裂,产生新的DNA时,分布在DNA两端的端粒就会变短,DNA的稳定性也就会随之下降。端粒长度下降到一定程度时,细胞就会自动启动衰老机制,让生物衰老,甚至死亡了。

干细胞和生殖细胞与其他体细胞不同,干细胞中存在活跃的端粒酶,是一种由RNA和蛋白质组成的特殊反转录酶,专门合成DNA末端的端粒。有丝分裂端粒变短?那就给他修起来!也就是说,如果某个生物整体或者大部分细胞都是由全能干细胞组成,那这个个体就有了永生的可能性。

现在发现的动植物种,只有澳洲龙虾的外壳细胞,具有活跃的端粒酶。所以不管澳龙长多大,都不会像其他甲壳类生物那样,外壳出现不能负担的情况。其他动植物的成熟细胞中,几乎没有活跃的端粒酶。即,分裂的DNA的端粒,无法被修复。

差点忘记了,还有一种细胞也有活跃的端粒酶,癌细胞,这也是为什么癌症难以治愈的原因之一。理论上,只要给予足够的环境,癌细胞也是可以永生的。

其他“永生”的生物?

我们理解的永生,要么无限次地返老还童,要么青春永驻。但是如果能脱胎换骨,算不算永生呢?

水母转化成水螅,算是返老还童。水螅能不断修复自我,可以说是青春永驻。有一些细菌却可以做到真正的脱胎换骨。

大肠杆菌,是我们身边再熟悉不过的一种细菌。我们都知道,大肠杆菌分裂快,成长迅速,培养简单,重组子稳定,但是我们从来没想过,培养基上面的菌体,有没有死亡的?

理论上来说,有。但至今科学家在显微镜下,还没有发现大肠杆菌在分裂多少次之后会死亡。即使发现了,又怎样呢?这个死的大肠杆菌,真的是最初的那个大肠杆菌吗?

大肠杆菌,无性分裂生殖,根据细胞学原理,细胞总是要从已有的细胞分裂而来。复制,粘贴,完全一样的个体。于是,我们总是可以将眼前的这个大肠杆菌追本溯源到亿万年前的某一个大肠杆菌身上,它们完全可以说是同一个大肠杆菌。也就是说,根据细胞学原理,像大肠杆菌这样的菌体,是可以“永生”的。

我们都知道大肠杆菌是分裂生殖,但是大肠杆菌的分裂生殖不是简单地复制粘贴。通常情况下都是有主体和替身的,主体保持原有的良性基因和物质,然后将非良性的“垃圾”全给替身,替身成长起来以后,会成为新的主体,然后会一代一代循环往复的将这一传统继承下去。也就是说,一个大肠杆菌,可以将自己脱胎换骨成无数个和自己一样的大肠杆菌,只有一个最终的替身,每一代最终的那一个替身可能因为积累的“垃圾”太多,造成自身崩溃死亡。

像大肠杆菌这样的生殖方式,可以说是变态的,不仅保证了自己的不死不灭,还增加了自己的数量,且是无限增加的趋势。

为什么地球生物大多数不向永生进化?

1.复杂性

功能的复杂性,决定了细胞的单一性。动植物的发展都是趋于复杂化的,单细胞慢慢进化成多细胞,进化出各种器官,进化成各种功能,直至进化出现在最高等的人类。生物对机能的要求越来越复杂,只凭全能干细胞根本无法完成,只能进行单一的表达,将某一种基因的能力充分发挥。我的理解就是都会点,不如一点专精。

2.适应性

永生固然很好,谁人不爱永生,但是永生也会带来局限。

前面提到永生的生物,都会加上一个前提,理论上!

永生代表了固定,适应性,功能性等,都是一成不变的,如果一开始生理有缺陷,就一辈子有缺陷,在一定环境下也许可以生存,但是脱离了舒适区,就适应不了了。

生命就是要不断试错,改错,适应。可以大胆猜想一下,地球上有生物以来,肯定不只是水母和水螅这两种多细胞动物可以用是永生,但是现在只有这两种了。严格意义上说,是一种也没有问题,即使这样。这种生物也没有泛滥,就可以从侧面证明了,这种永生,并不是一个好的发展方向。即使是灯塔水母和水螅,也是要不断进行繁殖延续后代的。

写在最后:

上帝给你关上一扇门的时候,也会给你打开一扇窗。虽然人类失去了永生的可能性,但是我们获得了思考的能力。

2012年诺贝尔生理学奖由京都大学物质-细胞统合系统据点iPS细胞研究中心长山中伸弥和英国发育生物学家约翰-戈登获得,它们的研究和试验表明了成年体细胞经过诱导,可以回到早起干细胞状态,以用于形成各种类型的细胞,并应用于临床医学。

这项研究完全改变了人类对自身发展和细胞分化的认识,使细胞“返老还童”成医学新突破,为疾病的研究和诊治提供了新的途径,这也为人类延续生命甚至永生,提供了基础的理论基础,虽然这只是迈出了马拉松的第一步而已。现在看来,想让体细胞在活人体内“返老还童”,还是根本就不可能的事情。




不仅仅是地球行不允许出现永生生物,理论上讲宇宙中也不可能存在永生生物!为何大自然会有如此特性?

从三方面来理解。

第一,如果有永生生物的存在,从生物学上来讲意味着永生生物将会繁衍无数的后代,无限的后代,而地球上的资源又是有限的,非常有限,根本无法承受如此多的后代,这是大自然不允许的。

第二,从进化角度分析。生物的所有特征都是有基因控制的,而又是什么在塑造基因呢?进化的力量,说白了就是繁衍过程中基因的变异。

进化的目的就是为了适应环境,环境又是不断变化的,所以,进化会一直进行下去来适应环境的变化。一旦停止进化,就意味着很快将不能适应环境,自然会被大自然淘汰。

而永生生物意味着进化的停止,这是大自然不允许的。所以理论上分析,地球上可能曾经存在着永生的基因,只不过被大自然淘汰了!

第三,“熵增原理”决定了永生生物不可能存在。熵,是衡量物体有序程度的度量,熵越大意味着越混乱无序,越小意味着越有序。而宇宙万物总是朝着熵增的方向发展,也就是说,宇宙会无情地从有序走向无序!

生物体本身就是高度有序的,熵增原理决定了生物体最终必将走向无序,也就是死亡,这是大自然规律,不要说生物体了,就是宇宙本身也会在极其遥远的一天走向死亡!

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页面更新:2024-02-13

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