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老化的熵理論

首先,老化究竟算不算是待解決的問題甚至還沒有明確的結論。生物老化並不是特例。山脈、星系,甚至宇宙本身都會變老。事實上,熱力學第二定律指出,任何封閉系統的熵會一直增加,越來越混亂。這就是為什麼停了幾年的車子無法發動;山脈經過幾百萬年會變成塵土;五十億年後太陽就會變冷。萬事萬物都會老化。

生命取決於秩序、結構和組織。如果過於混亂,生命就無法繼續維持。所有奧秘的解答就在於生物老化,這來自於物質宇宙本質上的需求。

許多專門理論都是以熵的概念來解釋老化。這些理論認為,生命基本的損耗現象,已足夠解釋老化過程。

這些理論很多都是相同主題的不同變形。例如:交聯理論(cross-linkingtheory)認為,所有老化都是由於分子隨時間聯結在一起而干擾了正常功能。另一種類似的解釋則是將功能障礙的原因歸咎於糖化終產物(AGEs) 葡萄糖與蛋白質分子結合在一起 這些無用的廢棄產物累積後會造成功能喪失。

還有許多其他的解釋,將老化怪罪在各種廢棄產物上,例如許多老化細胞中都累積有一種脂色素質產物 脂褐素(lipofuscin)。

另一種特別具有說服力的理論是,把焦點放在活細胞中最關鍵的DNA分子,而非常規分子和 的損害上。這種理論斷言,隨著時間經過,去氧核糖核酸會逐漸累積傷害,造成產生關鍵性蛋白質的能力降低,然後細胞的功能逐漸失調,老化隨之而來,終至細胞完全死亡。

所有這些理論都基於一個基本的真理:隨著時間經過,損害會增生。分子聯結,生成廢棄產物,DNA受損。但這些理論都低估了細胞再生的不可思議力量。儘管在宇宙射線、廢物累積、環境變化等影響下,一些細胞確實會老化、年久失修,然而還是有其他細胞保持完全的健康、活躍,具有無限的複製力。

地球數十億年來的生命都是以單細胞的形式呈現,這些單細胞的複製力可以說是沒有限期。關於這些細胞的老化方式,可以經過公開討論來辨明,但很顯然,每個細胞會複製週期,老細胞分裂成兩個子細胞,子細胞年輕又健康,時鐘重新歸零1。

生命以驚人的速度進行自我修復,替換零件。理論上,如果我們的愛車每年都替換部分零件,就可以開一輩子。接下來我們將會看見,單細胞生物便是這樣做。地球並非封閉系統,並不違反熵定律。地球一直沐浴在太陽的光線和能量中,太陽的核融合以驚人的高速產生熵,而生命的維持得倚賴太陽能,才能不斷繁衍。物理定律裡面並沒有一條寫著生物不能無限期地成長茁壯,但只要陽光普照,生命就會一直延續下去。簡言之,有一套理論試圖將老化歸因於熵,解釋老化的原因是損耗、廢棄產物。儘管這些理論都包含了一部分真相,卻沒有提供完整的解釋。一些細胞和生物的確遵循熵理論,但還是有例外,因此需要更深入的了解。

老化的生機論

我們「消耗了某些東西」,這種老化概念是過時的。在幾個世紀以前,這個概念稱為生機論(vitalism),甚至在早期古希臘作品中,包括亞里士多德、希波克拉提斯、蓋倫都曾提出這種說法。我們老化,是因為在我們體內賦予生機活力的某種東西漸漸消失,直到消耗殆盡,我們就會死亡,只剩下無生命的物質。

一般而言,這種解釋稱為「生命速率」假說(€ate of living€?hypotheses),其中最常聽到的就是「心跳假說」:每種生物都有心跳數的限制,只要接近臨界值就會老化,到達極限就會死亡。這種假說部分說明了老化最明顯的分歧現象:每種生物的老化速率都不一樣。體型小的動物,由於心跳速率較快(或代謝率、呼吸率較快),會比大型動物更快老化。這種觀點認為,狗的老化比人類快,就是因為狗的心跳比較快。

這整個概念有各種不同的名稱,例如生命力量、生命衝動(€幨anvital Vital)、生命的火花,或是直接叫做靈魂,由於這些都不合邏輯,缺乏實驗支持(例如細胞沒有心跳),因此在二十世紀初期早已被科學所揚棄。但我之所以還在這裡繼續提這件事,是因為這整個概念,即老化是由於某些東西消耗或減少的結果,仍然以其他形式與我們共存於現代。

這個概念的核心錯誤就是將老化歸咎於心跳、粒線體、荷爾蒙等某些重要成分的減損或喪失,造成我們馬上想要追問某成分導致老化的原因是什麼。如果老化是由於粒線體隨著時間過程而產生的變化,那麼,是什麼原因導致這些變化?如果老化的原因在於心跳數是固定的,為什麼會有這個固定數字?如果老化是由於缺乏了某種關鍵內分泌腺所造成,那麼導致這個內分泌腺老化的原因又是什麼?
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