尼克·萊恩（Nick Lane），倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）進(jìn)化生物化學(xué)家，著有《生命的躍升：40億年演化史上的十大發(fā)明》（Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution）一書，該書在2010年榮獲英國科學(xué)類書籍的最高獎項——英國皇家學(xué)會科學(xué)圖書獎。

2015年，萊恩的另一本著作《至關(guān)重要的問題：為什么生命會是這個樣子？》（The Vital Question: Why Is Life the Way It Is?）出版。該書一經(jīng)面世便廣受贊譽(yù)，被評論為“改變了游戲規(guī)則”、“充滿大膽而重要的想法”。萊恩在書中提出了一個復(fù)雜的新模型，展現(xiàn)了生命如何有可能藉深海熱泉的化學(xué)能誕生于世。

比爾·蓋茨（Bill Gates）評價道，《至關(guān)重要的問題》是“對生命起源的一次精彩探究”。

尼克·萊恩思考和嘗試解決的，都是有關(guān)生命的大問題：

生命是如何起源的？

它又是如何存續(xù)的？

為什么我們會衰老和死亡？

為什么我們要有性行為？

通常人們會把這些謎題看成進(jìn)化遺傳學(xué)的問題，但萊恩堅持認(rèn)為，我們的基本生物化學(xué)機(jī)制（尤其是活細(xì)胞產(chǎn)生能量的機(jī)制）可能影響、甚至決定了上述生命現(xiàn)象。

主流的進(jìn)化學(xué)說認(rèn)為，基因會為繁殖和生存而相互競爭。而萊恩嘗試構(gòu)建的進(jìn)化理論，以補(bǔ)充或取代現(xiàn)有的主流理論。

他認(rèn)為，“能量限制”是我們充分理解進(jìn)化史上出現(xiàn)重大變化的原因，比如真核細(xì)胞（我們身上的細(xì)胞就屬于真核細(xì)胞）這種復(fù)雜細(xì)胞的出現(xiàn)以及多細(xì)胞生命形式的興起。

一切都在于能量。尼克·萊恩認(rèn)為長壽的秘訣藏在線粒體中。

科學(xué)雜志Nautilus在萊恩倫敦的實驗室中對他進(jìn)行了采訪，并詢問了他關(guān)于衰老、性和死亡的看法。以下是采訪的部分精彩內(nèi)容：

性與死亡密切相關(guān)

在你的著作《能量、性、自殺》（Power, Sex, Suicide）中，你問到，“對性的欲求是以死亡為代價的，這是從何時開始的？為什么？”這個問題是什么意思？

性是隨著復(fù)雜細(xì)胞的進(jìn)化而出現(xiàn)的。

如果我們?nèi)タ醇?xì)菌，它們就不存在我們所知的那種性行為。它們會做類似的事情，也就是交換基因，而這正是性行為的根本意義。只不過，復(fù)雜的真核細(xì)胞生物（包括人類、植物和真菌等）通過另一種方式將基因重新組合。

但實際上我們搞不清在真核細(xì)胞這種龐大復(fù)雜細(xì)胞群體在進(jìn)化中出現(xiàn)性行為的優(yōu)勢是什么。同時，性也與死亡緊密相關(guān)。我們越是將資源集中在繁衍后代上，我們在進(jìn)化方面的表現(xiàn)就越好。但如果我們把所有資源都用在繁衍上，那讓我們自身延續(xù)生命的資源就所剩無幾了。

所以從進(jìn)化的角度來看，我放棄了能讓自己活得更長久的資源，這是有意在縮短自己的生命。生存是有代價的；做任何事都需要付出代價。

你說的“性與死亡密切相關(guān)”是什么意思？

這里所說的死亡是指細(xì)胞程序性死亡的特定過程，它受基因控制，會消耗能量，而且是刻意為之。受損的細(xì)胞會自殺，并由干細(xì)胞生成的新細(xì)胞取代。而在個體層面上，性行為通過重組基因?qū)嶋H在做同樣的事。

從自然選擇的角度來看，這樣做的目的就在于增加個體之間的差異。性行為能夠增加種群內(nèi)的多樣性，從而獲得自然選擇上的優(yōu)勢。自然選擇所要求的個體差異又來自于性，來自于一個人能留下多少子孫后代。久而久之自然選擇產(chǎn)生的結(jié)果是：少數(shù)男性留下了比同類多得多的孩子。

你的意思是，有些男性表現(xiàn)好，有些則表現(xiàn)差？

沒錯，在自然選擇的層面上，性行為所做的就是讓最優(yōu)良的基因留下盡可能多的副本，種群內(nèi)會有一些非常“有效”的男性和一些相對“無效”的男性，自然選擇把機(jī)會給了那些更“有效”的男性。

這對被淘汰的個體是悲劇，但從進(jìn)化的角度卻是人類的福音。

你將生命的能量過程一直追溯到線粒體上，那么它從何而來？

它們是混入其他細(xì)胞的細(xì)菌。雖然學(xué)界仍在爭論線粒體的原始面貌如何，但我們幾乎可以肯定，它是一種相當(dāng)簡單的細(xì)胞。經(jīng)過演化，線粒體變成了我們細(xì)胞的能量工廠，我們生存所需的全部能量都來自線粒體。

這跟衰老有什么關(guān)系？

生存是有代價的；做任何事都需要付出代價。從某種程度上說，代價的大小取決于生活節(jié)奏的快慢。新陳代謝率（即我們攝入氧氣和消化食物的速率）和壽命長短之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性。

在環(huán)境適宜時，我們會將大部分資源用于性成熟的過程。這種關(guān)系不僅僅存在于人類或者動物，植物也是如此。

但如果環(huán)境惡劣，比如遇到了饑荒，我們就會轉(zhuǎn)而把重心從性行為、合成蛋白質(zhì)以及長身體轉(zhuǎn)移到生存，等待困難時期結(jié)束。

在過去十多年的時間里，這種基因開關(guān)一直是大多數(shù)衰老研究工作的焦點(diǎn)。它并不完全跟代謝率有關(guān)，而是和我們分配資源的方式有關(guān)。我們分配資源的重點(diǎn)要么放在性行為上，要么放在生存上。

對非常簡單的生物來說，各種基因突變可以讓它們的壽命增加一倍或兩倍，但對我們這樣復(fù)雜的生物來說就很難做到了。

人類如何才能長壽？

我們總是希望延長自己的壽命。那么，最佳的策略是什么呢？一些研究表明，限制哺乳動物攝入熱量似乎能夠顯著延長壽命，這在人類身上也能奏效嗎？

這很不好說。

科學(xué)家曾在恒河猴身上做過持續(xù)數(shù)十年的長期研究，而得到的結(jié)果卻是相互矛盾的。

有些結(jié)果表明，這種方法效果很好，能夠?qū)勖娱L30-40%。而另一些結(jié)果則表明，讓實驗對照組的猴子隨心所欲大吃特吃實際上對身體不利，因此它們的壽命并不能作為正常水平來對照參考，所以實驗設(shè)計中存在很多的不確定性。

此外，大多數(shù)人也不愿意減少40%的食物攝入。

倒是有些人真的這樣做了，也沒有證據(jù)表明他們就因此長壽了。我還聽說有人因此患上了骨質(zhì)疏松癥，摔一跤就骨折了。所以，這種方法是有副作用的。

那么，人類究竟如何才能長壽呢？

從進(jìn)化的角度來看，你會得到一個令人震驚的結(jié)論：壽命幾乎不存在上限。

比如生活在小島上的負(fù)鼠，如果沒有天敵，它們就會在繁衍五、六代之后將壽命延長一倍。

如果我們從鳥類的代謝率進(jìn)行推斷，那么它們的壽命應(yīng)該要比實際短得多。鴿子的壽命在30年左右，而基于它們的高代謝率和體型大小推斷，它們的壽命應(yīng)該只有3-4年，實際是預(yù)期的10倍。

我們有充分的理由認(rèn)為，鴿子之所以如此長壽，在于它們有著很強(qiáng)的有氧代謝能力；換句話說，它們會飛。飛行需要付出巨大的代謝成本，因此鴿子的線粒體也足夠強(qiáng)大。而所謂的優(yōu)質(zhì)線粒體很少釋出自由基，這似乎就是鴿子能活這么久的原因之一。

自由基和長壽引出了很多話題，特別是在飲食方面，比如我們應(yīng)該多吃富含抗氧化劑的食物來吸收自由基，從而活得更長。關(guān)于自由基，我們應(yīng)該了解哪些？

自由基引發(fā)衰老的理論發(fā)端于50、60年前，這種理論認(rèn)為線粒體會產(chǎn)生一種被稱為自由基的活性氧化物；我們吸入的一部分氧氣會以活性自由基的形式釋放出去，對DNA、蛋白質(zhì)和基因造成破壞，或者是損傷細(xì)胞膜本身；隨著時間的推移，這些損傷會逐漸累積，直至發(fā)生所謂的“差誤災(zāi)難”，導(dǎo)致細(xì)胞無法存活下去。在過去的幾十年里，最初提出的理論已被逐步推翻。

還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，服用大量抗氧化補(bǔ)充劑可以免受衰老相關(guān)疾?。òò┌Y和癡呆癥）的困擾，這個觀點(diǎn)也被推翻了。科學(xué)家已經(jīng)做了大量研究赫爾數(shù)據(jù)分析。結(jié)果顯示，攝入大量抗氧化劑反而有可能讓人死得更快。

如果氧化自由基確實會損傷我們的細(xì)胞，為什么抗氧化劑不起作用呢？

有一個合理且被普遍接受的原因：它們會干擾信號傳遞。

我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，自由基可以發(fā)出信號讓細(xì)胞進(jìn)入應(yīng)激狀態(tài)。細(xì)胞有各種各樣微妙的特質(zhì)，但如果哪里出了問題，這些特質(zhì)就會充當(dāng)起“煙霧探測器”，細(xì)胞能夠探測到這些“煙霧”并做出相應(yīng)的反應(yīng)。細(xì)胞中的“煙霧探測器”能夠引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)，繼而改變各種基因的表達(dá)，從而對細(xì)胞起到保護(hù)作用。

抗氧化劑實際上是將“煙霧探測器”禁用了，這可不是一件好事。因此，更多的自由基往往能夠引發(fā)一種具有保護(hù)作用的應(yīng)激反應(yīng)，這些反應(yīng)能讓細(xì)胞準(zhǔn)備好應(yīng)對威脅，從而存活更長的時間。攝入抗氧化劑來干擾這種信號傳遞，那真的起不到什么幫助作用。

如果鴿子的壽命能夠比基于其代謝率計算的預(yù)期值長10倍，是否意味著我們?nèi)祟愐部梢宰龅剑?/strong>

就人類來說，我們受到了大腦的限制。如果我們可以在自己活著的時候替換所有的身體細(xì)胞和組織，那么我們可以活多久應(yīng)該就不存在限制了。但如果我們把自己的神經(jīng)元替換掉，那在這個過程中，我們就是在重寫自己的經(jīng)歷，我們也就不再是我們自己了。

我想神經(jīng)元壽命上限（120年左右）才是人類壽命的真正限制。我們要怎樣才能防止大腦隨著年齡增長而流失質(zhì)量、斷開神經(jīng)元連接以及失去為我們存儲記憶和經(jīng)歷的神經(jīng)元突觸呢？

如果我們能夠讓神經(jīng)元再生，替換掉那些受損的神經(jīng)元，它們是否會處在初始的狀態(tài)，可以被銘刻上新的經(jīng)歷？或者它們是否會融入現(xiàn)有的神經(jīng)通路？另外，我們討論神經(jīng)元再生涉及的是哪些腦區(qū)？哪些跟記憶相關(guān)？哪些跟認(rèn)知處理相關(guān)？

我們還不清楚神經(jīng)元和記憶的準(zhǔn)確關(guān)系，單個神經(jīng)元就可能擁有10,000個突觸連接，它們構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但單個神經(jīng)元不會被銘刻上記憶。因為如果存儲記憶的是突觸連接，那么一個新生成的神經(jīng)元要怎樣重建所有那些連接呢？

替換神經(jīng)元還存在其他一些有趣的問題。

例如，我們可以把皮膚細(xì)胞培養(yǎng)和改造，使它變成干細(xì)胞，隨后，我們可以誘導(dǎo)這個干細(xì)胞分化成神經(jīng)元，并用它來替換大腦中死亡的神經(jīng)元。假設(shè)這個新的神經(jīng)元能夠成功建立正確的連接，那么一個重要的問題是：它的線粒體會怎樣？

當(dāng)我們改造皮膚細(xì)胞時，它的線粒體會恢復(fù)到在干細(xì)胞時的狀態(tài)：它的外形會變圓，并失去電荷。但我們還不知道其中的DNA發(fā)生了什么變化，它會保留著在作為皮膚細(xì)胞時所遭受的損傷嗎，還是以某種方式抹除掉了？如果它仍然保留著損傷，那么新生成的閃亮神經(jīng)元可能只是金玉其外，會像廉價的塑料復(fù)制品那樣很快失靈。

如何利用線粒體的特性延長人類壽命？

又慢又穩(wěn)

你在《能量、性、死亡》一書中寫道：“要延長壽命以及擺脫老年疾病，我們將需要更多的線粒體?！睘槭裁次覀冃枰嗄?？

如果我們只考慮壽命的長短，那么可以看一看陸龜，它們的壽命非常長，原因在于它們的新陳代謝率極低；由于它們根本不怎么動，所以長壽僅僅是因為它們的細(xì)胞很少處在應(yīng)激狀態(tài)。

而鳥類處在另一個極端，它們的代謝率比我們還高，擁有很高的體溫，需要消耗更多的氧氣，但它們的壽命卻長于同等體型和同等代謝率的哺乳動物。這似乎是因為鳥類擁有大量高質(zhì)量的線粒體，因此它們得以提升整個系統(tǒng)的功能。

因此，壽命長短跟代謝率之間的關(guān)系構(gòu)成了一個近乎U形的曲線，我發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)真的很有趣。

在這條曲線上，我們?nèi)祟愄幵谑裁次恢茫?/strong>

我們處在曲線的中間位置。就體重來說，無論是相對于鳥類還是爬行動物，我們的壽命都相對較短，因為我們的代謝率相當(dāng)高，但我們卻沒有鳥類那種高質(zhì)量的線粒體。

這有一部分是個體線粒體質(zhì)量的問題，還有一部分是線粒體數(shù)量的問題。

舉例來說，人體肝臟細(xì)胞中的線粒體數(shù)量是陸龜?shù)?0倍。所以，這似乎意味著生物進(jìn)化出較高的有氧代謝能力能夠延長壽命（至少我是這樣看的，雖然這個觀點(diǎn)沒有得到驗證）。

現(xiàn)在，我們?nèi)祟惖膲勖却笮尚苫蚝谛尚砷L得多。在早期人類的進(jìn)化中，我們似乎經(jīng)歷一個增強(qiáng)有氧代謝能力和耐力的階段。這也許和我們的祖先在非洲平原追逐瞪羚或其他一些事有關(guān)。

從進(jìn)化的角度看，（人類）有氧代謝能力的增強(qiáng)是在何時發(fā)生的，我們知道嗎？

我想是在100萬年前而非幾十萬年前。發(fā)生的時間比人們想象的要早。

讓我們更深入地探討復(fù)雜細(xì)胞的進(jìn)化，你能多講講細(xì)菌和宿主細(xì)胞的早期結(jié)合嗎？

我們還不能確定捕獲細(xì)菌的是哪種宿主細(xì)胞，以及被捕獲的又是哪種細(xì)菌。

不過，大量的證據(jù)指向了一個事實：宿主細(xì)胞是一種類似于細(xì)菌的簡單細(xì)胞，名為古核細(xì)胞。

它沒有儲存DNA的細(xì)胞核，不存在有性生殖，也不會四處游走去吞噬其他細(xì)胞。在機(jī)緣巧合之下，一個細(xì)菌進(jìn)入到它的體內(nèi)，變成了線粒體。

也就是說有兩個非常簡單的細(xì)胞，一個進(jìn)入了另一個的體內(nèi)。真核細(xì)胞（即我們自己的復(fù)雜細(xì)胞）的所有特征和多樣性都是在這種相互作用的背景下產(chǎn)生的。這意味著，線粒體（它經(jīng)常僅僅被視為細(xì)胞的能量工廠）一直是生命所有這些復(fù)雜性進(jìn)化的原因，而且是一切的核心。

這么說來，我們僅僅把線粒體視為能量來源，是小看它了？

嗯，如果我們考慮長壽的問題，就不能只把線粒體看成是細(xì)胞的能量工廠，還要認(rèn)識到它是促成所有生命復(fù)雜性進(jìn)化并仍然具有核心影響的關(guān)鍵因素。

不論是細(xì)胞的自我復(fù)制、分裂，還是死亡，線粒體都在其中扮演著必不可少的角色。

那么，科學(xué)家要如何利用線粒體的特性來延長人類壽命呢？

這件事很難。

用優(yōu)質(zhì)線粒體替換劣質(zhì)線粒體，最簡單的方法是在細(xì)胞層面誘導(dǎo)機(jī)體進(jìn)行選擇：淘汰擁有劣質(zhì)線粒體的細(xì)胞，保留擁有優(yōu)質(zhì)線粒體的細(xì)胞。

所以，你要做的第一件事情是細(xì)胞更新。運(yùn)動和鍛煉，甚至良好的飲食是有益的：水果和蔬菜對我們有好處，部分原因是它們含有能夠刺激細(xì)胞更新的元素，與抗氧化劑沒什么關(guān)系。

所以，“吃得好，多運(yùn)動”這句老話說的沒錯，但這無助于我們進(jìn)一步延長壽命。

如果細(xì)胞得不到更新，細(xì)胞層面的選擇無法進(jìn)行，劣質(zhì)的線粒體就會出現(xiàn)增殖。在我們年齡增長時，在我們罹患各種疾病時，這種情況非常容易出現(xiàn)——劣質(zhì)線粒體不斷增殖，而優(yōu)質(zhì)線粒體則被犧牲掉了。隨著線粒體突變體越來越多，心肌纖維（不易被替換）就會受損。

大腦也是我們長壽道路上的難點(diǎn)，但線粒體移植或許能夠提供解決問題的線索。

有一個問題我思考了很長時間：神經(jīng)元是如何依靠在出生時獲得的線粒體存活120年的？

實際并不是這樣，研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞可以通過細(xì)小的連接細(xì)絲向神經(jīng)元傳送線粒體。這聽起來像是科幻小說中的情景，但如果干細(xì)胞可以向鄰近的神經(jīng)元傳送嶄新的線粒體，那幾乎就相當(dāng)于為其注入新的生命。

我們要做的，不是直接替換神經(jīng)元，而是想辦法重新激活干細(xì)胞。雖然做起來并不容易，但也許是最好的方法。