氧气到底是生命的救济,还是慢性的毒药?

曼斯雷德,长篇科幻《星路:天人觉醒》作者

不是有没有可能的问题。问题的前半句话基本是事实。后半句话是部分的事实,有多准确,受其他因素限制。

正常呼吸产生的氧自由基对有机体的杀伤效应是确凿无误的事实。衰老现象本身跟氧自由基有很大关系,最简单的例子:老年斑,实际上是皮肤组织(主要是脂肪)被过度氧化。人体首当其冲受到氧自由基持续杀伤的,正是呼吸作用的工作场所:线粒体。

线粒体内的糖氧化过程和自然界点火烧木头,化学本质是一回事。自由基是氧化反应中还没有进行到底的多种中间产物,它们的氧化活性比真正的氧厉害多了。如果把燃烧看成 sex,那么氧气就是还穿着衣服看电影的状态,二氧化碳就是贤者状态,而自由基就是那已经勃起还未圆满的兽男,逮谁 X 谁。自然火焰和烟雾中都含有大量自由基,吸烟的头号有害物质也是自由基(二号是焦油,尼古丁只能排老三)。线粒体内的自由基如果漏出来到细胞中,秒杀碰到的各种生物大分子,包括承载生物信息的 DNA。

呼吸作用和普通燃烧真正的区别,在于线粒体内氧化过程是通过复杂的分子机器逐步精确控制的,不像普通燃烧那样失控,自由基漫天飞舞。线粒体对氧利用充分,反应空间限制严格,而且有非常精密的保护和调节机制来抵御这种杀伤。

进化生物学家曾经对一个问题大惑不解:为什么线粒体的前身(外来的细菌类微生物)和真核细胞的前身结合共生之后,绝大部分基因跑到核基因组里面,但线粒体非得留下那么一小撮基因,形成现在的 mtDNA?最近的答案是:这些基因是呼吸作用这种玩火行为的现场管理人员。呼吸作用的强度必须实时、精确调节。线粒体内部一旦出现呼吸作用过强、自由基大量泄漏的信号,这些基因得马上反应,把它调低。通常的核基因组调节机制:从化学信号链接受信号 – 造信使 RNA- 运出来变蛋白质 – 再调节生理活动,对这件事都来不及。没错,呼吸作用——氧的杀伤效应就这么可怕。

但是数十年的生命中,线粒体仍然不可避免会被杀伤,因为化学的手段不可能完美,调节信号就是自由基本身。老的线粒体会损坏失效。线粒体在细胞内是会分裂繁殖的,会形成新的子代弥补能量需求。对 mtDNA 来说,分裂本身就是带误差的事。而且已经被杀伤的 mtDNA 多代复制分裂,会把这些杀伤造成的错误累积下去。总有一天,细胞内线粒体已经错误太多,效率太低,不但能量供应不足(衰老的“衰”字),而且自由基泄漏也控制不住,指数膨胀。自由基漏出线粒体,疯狂杀伤其它有机物质(衰老的“老”字)。成片的组织变成这样,恶化成器官问题,就是衰老之后的病字。再演变成系统问题,就是衰老之后的死字。

这不是衰老进程唯一的内因。但确实占据核心地位。从这个过程可见,癌症(内因是核基因组的 DNA 损坏)很大程度上是它恶化之后的溢出效应。这个理论和现在逐渐取得证实的“限制热量摄入(特别是碳水)延年益寿”理论可以互为印证。

那么为什么说后半句是部分的事实呢?因为我们的主宰:基因组,其实把呼吸作用这一套设备鼓捣得很优秀,比其它大多数成套设备更优秀。基因组工作的最高原则是:生物这台生存机器(为它们的生存和千秋万代而创造),能撑到繁殖高峰结束就是完全成功。之后爱怎么烂怎么烂,关它屁事。人类这种生物在繁殖高峰之后还能苟延残喘几十年,已经很逆天,一部分原因要归功于人类智能这种超越主宰的逆天发明。另一部分原因,我认为是和主宰讨价还价进化的结果:我们人类现在太复杂了,小孩子奶三年,守十年,带出去打猛犸得十五岁,供他们读书二十岁,买房娶老婆要多久还得看党中央政策呢!主宰大人们要想顺利繁殖,得多给我们长辈一点时间吧?

于是我们看到,人类之外的灵长类也就二十多年寿算,人类寿命却不断膨胀。农业革命后平均就三四十了,工业革命后剑指一百。。。

现在问题浮现出来:呼吸作用这套底层设备,原先设计是很优秀的,基本不会在灵长类的天年之前出任何问题。所以对黑猩猩来说氧气真不算毒药。现在人类强行借天五十年,毒药效应就明显了。

再说一次,这套设备很优秀。在繁殖高峰之后,先于它出问题的其它设备多不胜数。免疫系统(读成 MS、哮喘或者奥兹海默)、心脑血管(冠心病、中风)、内分泌系统(雄性激素、糖尿病)之类,由于层面高得多,进化历史短得多,淬炼不够,出问题的时间也就平均早得多。尤其是最年轻的免疫系统,疯起来不管年龄的,繁殖高峰还没到一样可以整死你。主宰们编程水平也就那样,要靠时间打磨的。

这些,也是衰老。在最深刻的衰老到来之前,先把你毒死了。

PS. 雄性激素为什么也是毒药?因为它不但压抑免疫活力,还让你去打仗啊!

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