衰老的假说

提出为什么衰老，为预防和延缓衰老做准备。

​自古以来人们一直追求永生，但衰老是一个极其复杂的过程，虽然现代科学研究取得很大进展，事实上，分子生物学或细胞生物学和遗传学中几乎每一个重要发现都导致了一个新的衰老理论家族。科学家们提出了许多学说，但至今没有一个全球公认的理论，至今许多研究仍然处于假说阶段。

程序性衰老理论：现代衰老理论首次由奥古斯特·魏斯曼（August Weismann 1834-1914）德国著名的进化生物学家提出，被一些人认为是达尔文之后最重要的19世纪进化思想家。1882年，他发表了一个哺乳动物衰老理论，其大意是生物体通过程序性衰老死亡达到了进化的目的。因为机体不能承受无限的内外环境的破坏，日常生活的耗损，自然选择的解决方法是用新的，没有损伤的机体替代耗损的机体，他认为遗传的特征是将永生的生殖细胞（精子细胞和卵细胞）代代传递，而在生命过程中耗损的体细胞（如：神经细胞，肌肉细胞，骨骼细胞等等）设有一定的自然寿命限定，这样一旦机体发育成熟繁殖了后代，则身体细胞会走向衰老死亡，因此动物的寿命是有限的。

魏斯曼认为生殖细胞产生体细胞，体细胞不受所学的任何东西的影响，因此个体在生命期间获得的任何能力，也不能通过体细胞将遗传信息传给下一代，生物学家称这个概念为魏斯曼屏障。他曾进行了68只白鼠断尾实验，反复超过5代，并报告没有发现出生的老鼠没有尾巴或尾巴缩短。魏斯曼的想法是，程序化死亡通过将老年动物从种群中去除，从而为更年轻、更多的动物释放资源（食物供应、栖息地），从而有助于整个种族进化过程。

支持编程老化理论的理由是什么？首先，一些物种突然衰老，这无疑似乎是被编程的。快速衰老几乎总是在繁殖后启动。竹子是繁殖植物，可以生长15-20年，没有明显的衰老，但开花和种子形成后，它迅速消失，从而使种子发芽。加速衰老的最突出的例子是鲑鱼，鲑鱼从太洋迁徙到河流，在那里产卵，随后血浆葡萄糖、脂肪酸、胆固醇、肾上腺分泌明显升高而后死亡。还有其他一些明显程序性死亡的例子，这些例子经常与生殖功能有关，例如，在澳大利亚的一种棕色小老鼠雄性交配后死亡，以及蜉蝣交配后死亡和雄螳螂交配后被雌性螳螂斩首提供营养。这些特征是程序性死亡的明确指示，这些例子表明，生命的程序化有可能对个体有害，但对种系的整体有益。

魏斯曼的思想后来在1977年被英国生物学家托马斯·柯克伍德 (Thomas Kirkwood)发展出一次性体细胞理论（disposable soma theory），该理论认为，生物体必须在它们投资于体细胞维持和生殖细胞繁殖的资源之间取得平衡。衰老是由于生命中损伤的积累而发生的，而多种防御或修复机制会导致衰老，一个有机体只有有限的资源，它可以分配给它的各种细胞，因此，增加对生长和生殖的投资将减少DNA修复维护的投资，导致细胞损伤增加，端粒缩短，突变积累，干细胞受损，并最终导致衰老。

衰老突变积累理论（Mutation Accumulation）：彼得·梅达瓦尔爵士 （PeterMedawar 1915– 1987）是伦敦大学著名的英国动物学和解剖学教授，因研究后天免疫耐受性而获得诺贝尔医学奖（1960 年）。

梅达瓦尔在1952年提出，衰老是由随机突变引起而导致的不良老化特性。即生物性成熟后开始，有害的突变可能在机体中逐渐积累，机体清除突变基因的能力下降，导致病理改变和衰老症状出现，当繁殖期停止，变异的基因暴涨，衰老死亡发生。基因突变的方向有好有坏，生育前突变的坏基因随人类繁殖被淘汰，生育后突变的坏基因无法淘汰，导致人类目前还无法实现长生不老。

梅达瓦尔的理论是魏斯曼程序性死亡理论的一种替代理论，它巧妙地扭转了魏斯曼理论。最重要的是，梅达瓦的理论并不要求违背达尔文的进化理论。因为大多数野生动物在衰老前即被其它扑食动物猎杀或死于疾病，其寿命不足以导致老年死亡，因此有人认为魏斯曼的程序性衰老不能成为进化的特征，而梅达瓦尔的理论，既突变可以积累导致衰老死亡，更易于接受。

衰老是由各种基因突变引起的，每种疾病都只有在老年时才会有不良症状，人类的癌症，心脑血管疾病，老年痴呆等均属于突变积累。梅达瓦尔在这方面讨论人类遗传疾病，如亨廷顿舞蹈症，这确实有越来越多的症状随着年龄的增长。虽然亨廷顿舞蹈症和其他遗传疾病各自只影响部分人口，双亲患病子女75%受累，单亲患病子女50%患病，但很容易想象其他不利的遗传条件可能蔓延至基本上包括整个种群，因此被视为"自然"地部分老化。我们可以想象，即使进化过程能够最终修复或逆转任何单个突变，其他突变也会不断出现，这些突变也只有在高龄时才会产生不良影响。

为了了解人类遗传疾病，科学家们已经做了大量工作，验证了突变可能发生，从而造成不良影响的想法。许多人类疾病被追踪到遗传密码中发生的错误，一般情况下遗传性疾病的症状与年龄有关，并且会随着年龄的增长而增加。因此，Medawar的理论表明，与相对较少的不良突变功能相抵触的医疗干预至少是一种可能性。

拮抗多效性理论（Antagonistic Pleiotropy）：此理论是由威廉姆斯(G. William)在1957年提出的，作为衰老的进化解释。 多效性是一个基因控制一个有机体中一个以上表型特征的现象。 拮抗多效性是当一个基因控制一个以上特征时，其中至少一个这些特征对生物体的健康有益，并且至少一个对生物体的健康有害。关于拮抗多效性学的观点的主题是，如果一个基因在早期生命中导致繁殖增加，那么到晚年就会获得衰老。威廉姆斯举得一个例子是血液循环中的钙，我们年轻时，钙促进骨骼发育人体成长，保证骨折后迅速愈合，这是人类祖先狩猎采集生存必需的，进入老年，劳动减少，血中的钙逐渐沉积在循环系统，引发动脉硬化。

有些基因在发育过程中很重要，但它们在晚年没有关闭，其后果会加速衰老。例如，垂体前叶分泌的促卵泡激素（FSH），在生命早期可以促进卵胞发育，繁衍后代，但到更年期后就会失去积极作用，只会增加人类女性心脏病发作风险。睾丸酮，男性荷尔蒙，其功能之一是促进青春期前列腺发育，提供前列腺液保护营养精子，增加性欲成功繁殖后代，但老年后，只会导致前列腺肥大，排尿困难，严重时促进细胞持续分化，引起前列腺癌。进化的拮抗多效性是一种保护性特征，例如，引起亨廷顿舞蹈病的突变可提高生育能力降低癌症风险，导致镰刀状细胞贫血的突变可以预防疟疾，与囊性纤维化相关的突变也会提高生育能力等，一种群体选择的适应，建立在早期群体选择的衰老适应之上。