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生物怎么进化出自然死亡这一性状?

既然生物不可避免的存在在被捕食,疾病等等情况下死亡,为什么还要进化出自然死亡。而且为什么自然死亡在生物中这么普遍?为什么自然死亡之前是逐渐衰老,而不是直接死亡?

我先阐明一点,死亡不是什么必然的结果,细胞的天性是永远不断分裂而永生的。低级的生命全是没有意外就不死的永生者,而衰老和死亡则是伟大的进化成果。对于自然现象,任何想当然的揣测都是对造物的亵渎,只有用缜密的思维和方法探究,人类才能真正接近无尽随机中的自然智慧之美。

首先DNA复制是一件非常非常精细,却又是熵减的事情。这个就造成了DNA的复制很容易出问题---实际上我们身体里的细胞每复制一次总有这么几个碱基对少掉了重复了或者错掉了,这是不可避免的。DNA的复制对了也不代表分裂就一定会对,搞不好分裂的时候一堆乱毛线拉拉扯扯就一塌糊涂.........所以,总而言之,任何细胞其实都一直在变异。根本停不下来!

对于自然界中的单细胞生命和病毒之类来说,这种恒定的频繁的变异当然是好事情,因为它为自然选择提供了充足的素材。嘛,我变异得太不靠谱不能适应环境的话大不了自己咯屁或者不孕不育,如果运气好一点,哇我得到一个有利的性状!自然选择的风口浪尖我成了人(菌)生赢家,我把有利的性状传给了很多很多的后代,代表我的种族,我进化了!!

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但是对于多细胞生命呢?

我们多细胞生命是一个复杂而精密的体系,每一个细胞都有它特定的功能和性状---非常非常特定,几乎快要容不得一点改变。每一个细胞发生微小的变异都会造成它不能胜任本来的工作,然后免疫系统就让这货滚蛋了。真核生物进化出了一大堆的机制来制止这种变异----我们搞出了有丝分裂和受有丝分裂基本原理支持的减数分裂!乱毛线的DNA被卷成毛线球染色体,然后纺锤丝精确控制毛线球们安全分开! 我们还是多倍体!多条同源染色体,其中一条出错可以用另一条当模板来修补!...........总而言之我们比低级的原核屌丝高霸上太多了。

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可是可是!真核高富帅们广告词打得再酷炫,各种高科技手段用得再多,你也会发现,就像化妆品护肤品广告总说“有效帮助延缓老化”那样,他们从来不会说他们可以完全避免基因突变----因为这根本不可能。分子级别的操作如果都能100%正确,你让病态迷恋熵增的变态上帝大叔怎么混。所以真核多细胞生物们搞出了售后服务---免疫系统来解决掉那些出了问题的产品,但是细胞从一点点变异到功能性状出现大问题是一个积累从量变到质变的过程,看起来没出问题的产品其实已经有潜在的问题,到最后迟早所有细胞一起乱七八糟了。更悲催的是,免疫系统自己也是细胞构成的啊,好像他们自己就有多靠谱似的(说这话的时候忍不住就要联想了....算了水表要紧)。

所以这样看来,一个多细胞生命作为一个体系而崩溃是不可避免的事情。大量细胞集体因为变异而脱离正常的功能只是时间问题。那么只剩一个办法了---设置一个报废机制,把细胞的分裂次数锁死。

在这里我们的细胞采用的是端粒方案,也就是说每条DNA两头都有一段不表达的序列作为端粒,然后每次复制都不是从头开始而是跳过最开始的几个,然后复制一次变短一点,直到发现用完了,好,拒绝复制,你别分裂了你等死吧。这个方案的好处在于它有一个全局控制效果,由于它是基于DNA本身的直接控制所以对所有体细胞一视同仁(因为一个生命体所有细胞都是一套基因),大家的分裂极限次数都是一样的。而因为一个生命体的所有细胞都是一套复制校对分裂体系,产生错误的几率基本一样,所以用同一个极限次数锁死确实很合理。这也解释了衰老的过程,那就是每一种甚至每一个细胞被锁死的时候都是不一样的,被锁死的越多,自我修复和更新能力越差。

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然后到这里有人要说了(其实是我自我质疑过),你这理论不符合某某定律,自然选择针对的对象基因基本都是个体繁殖期和繁殖期前的,你的细胞变异积累集体失去正常功能都是猴年马月了。

我要说的是,如果没有细胞报废机制,那么生物的繁殖期根本不会结束,繁殖期有限制这个事情本来就是分裂锁死造成的。

再者,分裂锁死机制并不是只在老年起作用,一个人身上好多一开始分裂极快的细胞在成年之前就停止分裂了,而如果没有分裂锁死,你在成年之前就基本会死于那些分裂超快的细胞变异积累造成的系统崩溃。而端粒控制方案是基于染色体,所以对这些细胞的锁死也会同样作用于其他分裂比较慢的细胞,最后使生命核心功能组织的细胞停止更新。

现在还剩下一个问题,那就是为什么选择端粒方案?其实只要控制方案可以避免个体在生命早期的细胞过度变异,也就是说只要在生命早期把那些分裂很快的细胞停下来就可以了阿。后面那些反正跟自然选择无关,过度变异就过度变异呗,把那些细胞放着不控制还能活得更久一点呢。

这就涉及进化的一个基本原则,那就是进化必须是一个在原有性状基础上每进化一点点就更有好处的过程。为什么狮子身上不进化出一把机关枪?那样捕猎岂不是很爽?但是进化出机关枪之前你先得进化出一坨大致类似机关枪的玩意,毕竟这是一件渐变的事情---但是身上背着一坨长得像机关枪却没用的玩意只有坏处没有好处,自然选择是不会允许这种逗逼事情发生的。

对于细胞的分裂控制来说,进化出端粒这么一个机制就是一点点的变化----我对这个变化不是很清楚,但大致总不外乎这两种情况 1,某个参与DNA合成的酶可能由于某个基因位点的变化导致形状变了一点点,然后就不能够结合到最开头那个核酸上面了,只能从后面几个开始复制 2,那个酶本来就不能从头开始,而是有另外一个机制把头上缺掉那部分补全,但一次小小的变异把这个补全机制缺失或者屏蔽了----然后问题就解决了!!不需要更多的改变,这样就可以了!!什么延长寿命,那还真是纯粹在繁殖期以后跟自然选择无关的事情,而且要进化出一套所谓更合理的机制,肯定需要一大堆奇奇怪怪而且并不合理的新变异叠加在一起,这就好像狮子背上要进化出机关枪,看似结果很有利但过程是不可能的。

有了端粒这么一个简单又有效的控制分裂次数的方案,真核生物们从此过上了幸福快乐的日子。Until they die.