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向植物学习,人类年龄可逆吗?

  • 量子学派
  • 2022年9月15日11时

1

返老还童,

一直是人类的梦想

《庄子·天下》云:日方中方睨物方生方死

意思是“太阳刚到正午就西斜生命降地就走向死亡。”

每一种生命都会经历生、老、病、死,这似乎是宿命

就像柏拉图所说,人向死而生,从出生那一刻就开始了。

但人类拒斥死亡和衰老,渴望逆天改命

秦皇汉武,一个派3000童子求取神药,一个吸食仙丹渴望永生不灭。

从神话传说中与天地同寿,到《天龙八部》天山童姥返老还童,都在探索这个命题。

就算是今天,人类从机械改造,到3D打印;从人体冷冻技术,到大脑意识上传

长生不老,返老还童,一直都是人类梦寐以求的东西。



当然,也不能完全从人类的欲望来解读这个命题。

很多现实世界中的天才,在最有创造力的时期,英年早逝。

麦克斯韦方程组经典电动力学的创立者,48岁就离开人世;

奠定了广义相对论数学基础的黎曼,只活了40岁;

磁学理论的重要贡献者赫兹,只活了35岁;

印度历史上最伟大的数学家拉马努金,终年32岁;

椭圆函数领域的开拓者,阿贝尔函数的发现者,终年27岁;

……


如果能够实现永生,这些人类天才将会为文明再创造多少贡献?

当你看到铁血拳王(阿里、泰森)走路颤颤巍巍时,定会感慨万分。

看到年青时的偶像(周星驰)两鬓斑白时,也会唏嘘青春不再。

这时候就会仰天长叹吧,人类年龄可逆吗?


2

人类生命机制复杂,

玄奥莫测

150年前,人类的平均寿命不过是35岁左右。

150年后,人类的平均寿命则已经超过70岁

这离不开现代医学技术的发展,更离不开科学的发展。

基因学组织工程学免疫学等等学科的交叉发展,为延长人类寿命,提供了一种可能。

No.1

基因学

基因学是关于基因研究的学科,是生物学的一个重要分支。

1958年,人类基因组计划正式提出。目的是破译人类全部遗传信息,使人类第一次在分子水平上全面认识自我。

人类基因组计划时间线


No.2

组织工程学

组织工程学是一门以细胞生物学材料科学相结合,进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。组织、器官的丧失或功能障碍是人类健康所面临的主要危害之一,组织工程学的发展,将可能更好地修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态,进而延长人类的寿命。


No.3

免疫学

免疫学是一门既古老又新兴的学科。在免疫学的发展历史上,有许多卓越的成就:牛痘苗、减毒活疫苗、抗体、血清学方法、免疫系统、免疫网络学说……

利用免疫系统成分来治疗疾病,也就是所谓的免疫疗法。新冠疫苗,实际上也运用了免疫学原理


但这离长生不老,还远远不够。

当前,全世界活得最长且有记录的人,是法国的珍妮·卡尔蒙特

从1875年出生,到1997年去世,一共活了122岁

尽管现代医学持续发展,但这项记录仍然一直未被打破。

人类的生命机制,实在过于复杂

关于人类衰老的原因,目前还很难作出准确的基因判定。

既有“海弗利克极限”的限制,也有KAT7类似众多基因的引导。

人类在这方面的基因研究仍然谨慎,所有的研究仍然处于模糊阶段。

今天,人类年龄依旧还是难以确解的奥秘


3

对植物年龄进程不可逆的研究,

是一个新方向

人类历史,是一个不断战胜疾病的历史。

小儿麻痹症、伤寒、麻疹、破伤风、黄热病、天花、白喉、水痘……

这些疾病,都一一被人类所战胜。

但人类却战胜不了衰老

据不完全统计,全球每天约有10万人,因为与衰老相关而死亡。

19世纪30年代,细胞学说建立。

人们开始了解到,细胞是有机体,一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。

人之所以会衰老,本质上是因为细胞会衰老

关于人为什么会衰老,科学界最著名的理论之一,是端粒理论

端粒是一个特殊的“帽子”结构,由一小段DNA和蛋白质构成,存在于真核细胞线状染色体末端。细胞每分裂一次,染色体上的端粒就被切割一次。

分裂得越多,端粒就越来越短,直到它们消失时,细胞就无法再进行分裂了。

最后,身体的各项功能就会出现异常,衰老的进程也随之产生。


那么,究竟该如何抑制细胞的衰老呢?

如果说,以人类为代表的动物,寿命都不太长。

那么,是否可以将植物作为参考点,来思考细胞衰老这个问题?

虽然同为多细胞的真核生物,但植物最长寿命远超动物,甚至可以活到一万年以上

根据壳上的“年轮”数碳-14测定法,动物最长寿命的记录是一只北极蛤创造的,确定其年龄为507年

但对于许多植物来说,507年其实也并不算长。

No.1

波西多尼亚海草

地中海一种特有植物,通过分生组织分裂来实现繁殖,寿命可超过10万年

No.2

潘多树林

潘多树林是一片庞大的颤杨树林,位于美国犹他州的国家森林公园中。据推测,其已有80000年历史。

No.3

塔斯马尼亚洛马山龙眼

分布在塔斯马尼亚洛南部,有“国王圣树”的美誉,寿命长达43600岁

No.4

朱鲁帕橡树

分布在美国加州南部朱鲁帕山脉,早在冰河时代末期就出现,目前有13000年历史。

No.5

凤尾兰

一种常见的灌木,分布在中国和北美地区,最长寿命可达12000年左右。

……

真正应了庄子那句话,“上古有大椿者,以八千岁为春,八千岁为秋”。

植物何以能活这么长的时间?而且还能一直保持“青春”的模样?

植物年龄进程不可逆的研究,可能会是一个新的方向。


4

MIR156/7,

它们是植物的生命“计时器”

自然界生命体的生长发育,与“年龄”密不可分。

这里的“年龄”,是指“生理学年龄”,即与特定生长阶段相关联的性状。

对于许多高等植物来说,其生理学年龄通常分为2~3个阶段:

幼年期:这是植物早期营养生长的阶段,任何处理都不能诱导开花。所谓营养阶段,是指植物从种子萌发、幼苗生长到生殖前的生长过程;

成年期:指植物中晚期营养生长阶段,通过根和茎顶端的分生组织,形成植物的基本形态;

生殖生长期:在这一阶段中,植物进行开花授粉受精结果等生殖生长过程。

植物从幼年期到成年期,再到生殖生长期,是一个不可逆的过程。

就像人的成长,只能按照婴儿→少年→成年→老年这样的顺序。

但为何是不可逆的呢?原因究竟在哪里?

我们究竟能不能延长成年期,延缓衰老乃至逆转年龄?

来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心王佳伟团队,使得人们离这个问题的答案,可能更近了一步。

拟南芥也被称为“植物界的果蝇”,是一种生命周期相对较短的一年生植物,被广泛用于植物遗传学,发育生物学分子生物学的研究。

它具备以下特点:

1、生长周期短:从发芽到开花只要4-6周左右;

2、结实多:每株拟南芥可产生数千粒种子;

3、自交繁殖:易于保持遗传稳定性;

4、形态特征分明:茎、叶、花分布有序,便于观察;

5、基因组简单:由5对染色体组成;

……


王佳伟团队就是以拟南芥作为模式植物,利用遗传学分子生物学多组学分析等手段,对植物“跨代重置”机制进行了研究。

什么是“跨代重置”?

每一个新生命诞生时,其实就是跨代重置,类似于手机恢复出厂设置

那么,跨代重置究竟是如何进行的?

2009年,王佳伟团队研究发现,小分子RNAMIR156,以及与其基因序列相近的MIR157是植物幼年态向成年态转变的主要调控因子,它们对于幼年期的维持是充分且必要的

MIR156/7,犹如一个“计时器”,随着植物生长而进行倒计时。

它们的含量在植物幼苗中很高,随着植物年龄增长,含量逐渐减少

MIR156/7在世代交替中,必然也经历了重置过程。

MMIR56介导的年龄途径调控拟南芥开花时间


为了进一步探究MIR156/7家族的功能,从2014年开始,王佳伟团队的研究人员,开始借助于CRISPR/Cas9技术,克服传统的T-DNA插入突变体对于非编码基因的局限性。

经过努力,终于成功获得了MIR156/7各基因的完全敲除突变体,以及各种组合的多基因突变体。

随后发现,在这些突变体中,植物的幼年期出现不同程度的缩短。

而在某些基因突变体中,甚至可以在不生长真叶的情况下,直接抽薹开花

也就是说,通过彻底去除MIR156/7,研究人员创造了一个没有幼年期在胚胎时期就开花的植物

这说明,“计时器”不仅能够倒计时,还能够直接重置植物的生长周期

那么,能否通过将计时器拨得更慢一些,让生命存活得更为长久,乃至重置呢?




5

生命是否可以重置?

到这里,初步了解了植物生命的一个秘密:

植物的“生老病死”,与MIR156/7息息相关

那么,人的“生老病死”,是否也存在一个与其息息相关的MIR156/7

一直以来,人们采取了很多方式来试图重置生命:

No.1

炼丹术

通过炼丹追求长生不老,是古代许多帝王的终极梦,然而酝酿出的是火药。

No.2

机械改造

通过纳米技术和计算机技术,将人类改造成半机械人,实现长生不老。

No.3

3D打印

人体器官的衰老,是人衰老乃至死亡的重要原因,于是人们设想通过3D打印直接打印人体器官。

No.4

意识上传

抛弃肉身,将意识彻底上传,实现永生。

……

这些都是人们曾设想过的方式,但很少有人从植物方面进行思考。

因此,当了解到MIR156/7与生老病死息息相关时,兴奋也是掩盖不住的。

因为这意味着,我们找到了一个可能的突破口

在应用层面,这一发现已经有潜在的应用前景。

1、确保粮食作物在最佳时间开花,以最大限度地提高种子产量;

2、缩短幼年期,延长果树等经济作物结果盛期,获得更大生产收益;

3、通过人工改造一年生的农作物,比如水稻,将其改造成多年生,实现一次种植多年收获;

……


因此,也许可以期待更多,最重要的一个问题便是:

如果控制衰老的基因被找到了,那么生命的进程是否可以被调控?


这一问题的另一版本是:当生命走向衰老、死亡时,能否利用技术手段,重回幼年时期

这也就是上文所说的“返老还童”。

不过,在真正实现“生命重置”之前,需要先解决一些比较近的难题。

比如说,通过MIR156/7的研究,我们能不能缩短植物的幼年期?

通过缩短幼年期,延长植物的结果盛期,能够获得最大的经济收益。

这就好比一个人最旺盛的精力和创造力在青年——中年时期。

如果能够缩短幼年期,延长青年期,就能够创造更多的社会价值

另外,人类能否完全控制并解析MIR156/7的基因?

从这一方面是否又能够解释,为何有些树可以活上千年,当然这里的核心原因可能不一样,但都可以一点点地开始突破。

王佳伟团队的研究,MIR156/7的发现,迈出了植物寿命研究的第一步

从某种意义上来讲,这是生物科学的一小步,但可能也是生命研究的一个新参照


6

探索,永无止境

回到开头,历史上有很多科学家都属于“英年早逝”。

如果他们拥有更长的生命,许多科学上的难题,也许能够更早被攻克。

想象一下,如果爱因斯坦还存活于世间,大一统理论或许不是遥不可及的梦想。

科学的探索永无止境,但一个人的生命却是短暂的,这是一大遗憾。

所以人类能够做的,是依靠一代又一代人的力量,

去探求世界的未知,解决一个个未知难题

在这中间,想象力和创造力发挥着重要作用。

我们常说:想象力是第一推动力

当它落地到科学上,则主要表现为四点:

1、 不一样的研究角度

2、 不一样的思考方式

3、 不一样的科学探索

4、 不一样的哲学认知

通过研究植物寿命,去探索人类年龄可逆的可能性

这便是一种完全不一样的思考方式。

实际上,像这样的科学研究还有很多,像这样的科学家也不少。

在今年的“科学探索奖”获奖人中,就有不少获奖者是如此:

让人类看清最小的原子、拓展时间晶体的细节;

揭示诺奖蛋白的机制、研究液体门控的原理;

……



“科学探索奖”是一项由科学家主导的公益奖项,是目前国内金额最高的青年科技人才资助计划之一。


奖项于2018年设立,由诺贝尔物理学奖获得者杨振宁饶毅施一公潘建伟谢晓亮等14位知名科学家联合腾讯基金会发起人马化腾共同发起。

“科学探索奖”每年遴选不超过50位获奖人,每位获奖人将在5年内获得总计300万元人民币奖金,可自由支配。截至2022年,奖项已连续举办四届,累计资助了200位优秀的青年科学家

发现了“植物年龄秘密”的王佳伟,便是今年50位获奖者其中的一位。

2022年“科学探索奖”的获奖名单已正式公布,除了中科院王佳伟外,还有其他领域的优秀青年科学家:

数学物理学方面,提出并验证拓扑时间晶体的王浩华;

天文和地学方面,在强震地质灾害机理与预测方面做出显著贡献的范宣梅;

生命科学方面,揭示诺奖蛋白PIEZO1响应机械刺激机制的肖百龙;

信息电子方面,在先进纳米CMOS超低功耗芯片做出显著贡献的麦沛然;

……


相比于往年,今年的“科学探索奖”获奖者名单有一个很大的亮点:

第四届“科学探索奖”(2022年)新增设“医学科学”领域,一共出现了五位获奖者(近200名申报者,是所有领域中人数最多的)。

肿瘤遗传学基因组学方面做出显著贡献的吴晨;

乳腺癌免疫治疗精准微创手术结合方面做出贡献的苏士成;

脓毒症研究领域取得重要突破的吕奔;

蚊媒病毒传染病这一生命医学领域取得重要突破的程功;

感知促进脑发育的神经机制方面取得显著进展的薛天;


人类年龄是否可逆,或许仍然遥不可及。

但尽量提高人类平均寿命,却可以依靠“医学科学”的发展来实现。

加上病毒的肆虐,也让我们更加意识到“医学科学”的重要性。

这也是“科学探索奖”新增设“医学科学”领域的意义之一。

人类对“返老还童”和“永生”的追求,最终必须落地到“科学研究”上。

但这样的“研究”大多时候都显得有些异想天开,很难立刻“开花结果”。

所以,像“科学探索奖”这样的奖项存在,能够给科学探索者们一种有力支持。

青年科技工作者们潜心探索未知的世界,去挖掘科学本身的无限可能。


7

如果年龄真的可逆?

两千多年前,秦始皇痴迷长生不老,最终魂归骊山。

三百多年前,牛顿沉溺于炼金术,至死都找不到永生的秘诀。

进入21世纪,人类的寿命在不断延长,但仍然逃脱不了死亡的熵增命运

我们饱受“生老病死”的折磨,但早已欣然接受了这一宿命

正如物理学上令人绝望的“熵增定律”,终将会引导宇宙走向灭亡。

尽管如此,面对如伊丽莎白二世逝世的消息,仍然会感慨生命的无情。

所以,对抗时间、抹平皱纹仍然是每一个人心底的愿望。


想要通过植物比照来找到人类年龄的规律,短时间内或许很难实现。

但我们可以给自己一个科幻想象:如果年龄真的可逆,人类会怎么样?

从实际角度出发,如果年龄真的可逆,那么世界会发生一些明显变化:

1.社会老龄化彻底消失,社会创造力会大幅增长;

2.顶尖智慧得以延续,众多科学难题有望更快被突破;

3.人口数量暴增,生育权将受到严格控制;

4.可利用资源下降,出现新的分配制度;

5.阶层固化,越迟出生的人类越难以翻身;

……

如果人类真的找到一种“返老还童”的机制,

或者说真的找到了延长人类年龄基因的秘密。

那么,世界真的一定会变得更好吗?
有没有可能,可能会变得更糟?

小说《时间足够你爱》一个2000多岁长者在笔记本中写下了:
忽视历史重要性的一代人,既没有过去,也没有未来


两百年前德国诗人诺瓦利斯说过:
如果没有死亡,最大的幸福就会属于极端疯狂者

很多时候,哲学和科学,就是硬币的两面。

如果科技真能“返老还童”,人类会怎么选择?






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