■朱钦士
DNA双螺旋的发现者之一,弗朗西斯·克里克说:“生物学家都应该记住一个简单的规则,就是演化过程总是比你聪明。”把衰老看成无可奈何的“坏事”,是低估了演化过程的强大力量。
根据一些人对达尔文“适者生存”的演化理论的解释,衰老现象本不应该存在。自然选择只会保留那些使身体更健康,生殖能力更强的基因,而不会保留那些对身体不利的基因。如果一个群体中所有的成员都具有促进衰老的基因,而有些个体由于基因突变而使这些基因失活,那么这个突变体由于身体不会老化,就会拥有更强的竞争优势,最后取代那些具有促进衰老基因的个体。也就是说,自然选择会自动消除那些对身体不利的基因。
这个解释有两个问题。一是认为自然选择只对动物个体起作用,而对群体不起作用,所以只会保留对这个个体有利的基因。其实演化对种群的作用更重要,因为没有种群就没有个体,而种群选择就有可能发展出对种群有利,而对部分个体不利的特性来;二是忽略了环境条件的限制。对于动物个体来说,当然是生存能力越强越好,繁殖能力也越强越好。但是要让这样的动物成功生活,必须要有一个前提,就是自然界能够提供的资源是无限的。但是实际上自然界能够提供的资源是有限的。生存能力极强的动物大量繁殖,早晚会由于超过资源能够提供的极限而自我毁灭。每种动物也不是单独演化的,而是和环境中的其他物种相互依存,共同演化。捕食者要有足够的被捕食者才能存活,所以不能数量太大。被捕食者的数量不能太多,以免自己由于食物不足而使种群陷入危机,也不能数量太少,以致最后被捕食者全部消灭。恰恰是寿命和繁殖能力控制着捕食者和被捕食者的相对数量。现在我们看到的动物的寿命和繁殖能力就是在这种相互依存的情况下,长期共同演化所形成的最佳值。
德国科学家魏斯曼是第一个用种群的演化来解释衰老现象的人。他认为衰老是为种群,而不是个体的利益而演化出来的。种群中年老的个体应该通过特殊的机制死亡,这样他们就不再会与种群中年轻的个体争夺食物和其它资源。在控制寿命的问题上,种群的利益,而不是个体的利益,才是唯一具有重要性的事情。
魏斯曼的这些想法是在1891年提出的,在一百多年后的今天仍然是解释衰老现象最好的理论。按照魏斯曼的学说,衰老至少有三个方面的正面作用:第一是避免种群过度扩张。由于自然界能够提供的资源有限,每个物种都必须限制个体的数量,否则就会遭遇到饥荒。衰老导致的死亡就是群体限制个体数量的有效方法。第二去是去除已经完成生殖任务的个体,是把资源让给更年轻的个体。年轻的个体负担着继续繁衍物种的任务,代表着种群的未来。让年老的个体通过衰老而死亡,这些个体就不会与年轻的个体争夺食物和其它资源。第三是使得自然选择过程能够有效发生。自然选择只能通过不断换代来实现,因为只有不断换代,新的个体才能不断产生,给自然选择提供可以选择的对象。换代不仅是产生新的个体,还会通过有性生殖过程中的基因重组增加新个体基因组合的多样性,使得物种能够更好地适应不断变化的环境。
饥荒和传染病是每个物种面临的两个最大的威胁,而过度拥挤,基因组合又单调的群体不仅容易遭遇饥荒,在传染病面前受到的威胁也最大,因为高密度有利于疾病传播,而基因组合单调又使得群体中缺乏能够抵抗疾病的个体。衰老过程使得物种能够更有效地应对这两个威胁。因此,与对衰老过程的负面看法相反,衰老其实在生物的生存和演化中扮演着正面的,必不可少的作用,这是衰老过程不但不被演化过程所消灭,反而在生物中普遍存在的原因。
(《生命通史》北京大学出版社2019年出版)