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黎明并重返阳光

2018年12月17日  来源:规模 作者:杰弗里·韦斯特 提供人:看见那......

说了这么多,我现在想重新回到科学这个问题上。不管是从形而上学的角度还是从科学的角度,我的意图绝对不在于对这个病态的话题进行综合概述。相反,我想说一说前几章已阐释过的比例缩放和网络框架。至于生长,我想说明的是它如何提供了另一个重要的例子,即利用这个观点,通过研究一个完整的总体理论框架了解生物学和生物医学的基本问题,从而了解许多有关衰老和死亡的特征。此外,也是基于这样一个观点,即只有更广泛地了解死亡的机制起源及其与生命的密切关系,以及死亡与我们宇宙中其他主要现象运行方式的联系,我们才能开始面对持续困扰我们的形而上学的问题。

不同于许多生命史事件中的主流积极形象(如出生、成长和成熟),我们大多数人不想面对衰老和死亡。正如伍迪·艾伦所说:“我不怕死,我只是不想当它发生时在那里。”更容易的是像动物或植物那样无意识地死亡,而不是“当它发生时在那里”。我们花费大量金钱来延长生命、延缓死亡,即使我们已经变得脆弱不堪,甚至已经失去了知觉,并且已经不再是我们自己了。仅在美国,人们每年就会花费超过500亿美元购买各种抗衰老产品、方案和药物,药物包括维生素、草药、补品、激素、药膏和运动助剂。包括美国医学协会在内的绝大多数医学专家均认为,很少有人能延缓或逆转衰老进程,就算有,这些人的数量也很少。我要赶紧补充一句,我自己很难抗拒这种行为,而且我正在认真服用维生素、补充剂,偶尔混着服用其他的补充剂,但我绝对不会过度锻炼。

我们已痴迷于不计代价地延长寿命。然而,将重点放在维持和延长健康上更有意义,也就是说,要在健康的身体里用健康的心智过更美好的生活,直至身体各系统不再充分发挥作用最后走向死亡。我们如何在这些方面行事,以及我们如何处理死亡是个人决策,这个问题没有简单的答案,我不会对个人选择做出判断。但是,就集体而言,这些个人选择为社会提出了需要解决的严重问题,使人们对老龄化和死亡问题有了更深入的了解,而这些选择与健康生活的关系也会影响我们处理这些问题的态度。与此密切相关的是,人们正在寻找一种神话般的生命药剂,即灵丹妙药。这种药通常被认为是一种魔法药水,能赋予饮药水者不朽的魔力。它出现在许多古老的文化中,往往与中世纪的炼金术士有关,也在许多神话中出现过,其最新的化身是流行图书《哈利·波特》系列丛书中的魔法石。

通过几个致力于研究延寿的资金充沛的科研项目,灵丹妙药的现代化身向科学界进军了。其中一些项目值得称赞,但近年来,几位严肃认真的科学家已经开始寻找现代圣杯。这也许说明,绝大多数项目受私人资助,而非受传统的联邦机构如国家科学基金会或国家衰老研究所(国家卫生研究院的一部分)的资助。此外,不足为奇的是,一些最突出的项目由硅谷巨头资助。毕竟硅谷巨头已经彻底革新了社会,希望自己和获得巨大成功的公司永远长存也是合乎情理的事情,而且它们也愿意花钱去尝试。其中名声稍大的有:甲骨文公司的创始人拉里·埃里森(Larry Elllison)成立的基金会已经向衰老研究投入了几百万美元;贝宝的联合创始人彼得·蒂尔(Peter Theil)向专注解决衰老问题的生物技术企业投资了数百万美元;谷歌的联合创始人拉里·佩奇(Larry Page)创办了专注于衰老研究和延长寿命的加利福尼亚生命公司(California Life Company,简称Calico)。医疗保健大亨尹准(Joon Yun)没有通过传统的高科技发财致富,但也在硅谷工作,并通过其基金会帕洛阿尔托研究所(PaloAltoInstitute)赞助了“致力于终结衰老”的“长寿奖”,奖金高达100万美元。

尽管我仍旧对上述任何项目会取得重大成功保持怀疑,但无论它们的动机是什么,都值得人类付出努力,也是美国慈善事业正在发挥作用的优秀案例。毫无疑问,其中一些属于一流研究项目,就算不能实现长生不老药的研发,或大大延长寿命的既定目标,也会产生一些优质的重大科学成果。无论如何,我都希望我是错的,而上述任何一次尝试都能大功告成,而且人类能在不损害自身健康的情况下真正显著地延长寿命。

在这场抗击死亡的持续战争中,一大讽刺就是在过去的150年间,我们在没有制订任何明确的专门方案的情况下就已经在延长寿命方面取得了惊人的进步。早在工业革命之前,直到19世纪中叶,全球平均寿命基本保持稳定。1870年以前,全球人口出生时的平均预期寿命仅为30岁,1913年时增长到34岁,到2011年增加了一倍多,达到70岁。不同国家的生活水平和医疗卫生状况不同,人们出生时的预期寿命也存在巨大差异,但是都反复上演着同样的戏剧性故事。例如,16世纪以来,英国是一直保留着最优质死亡数据的国家之一,1540—1840年间,英国人的平均寿命大致保持在35岁,之后慢慢上升,在1914年我父亲出生时达到52岁,在1940年我出生时达到63岁,如今已攀升到超过81岁。即便最贫穷的国家也再现了这种惊人的现象:孟加拉国人民的平均寿命在1870年时约为25岁,如今约为70岁。点明这一惊人现象的有力方式就是指出如今世界上每一个国家的预期寿命都高于1800年时任何国家的最长预期寿命。这真的不可思议。有趣的是,这一成就的实现没有用到任何专门的全球的、国家的或私人慈善组织的寿命延长方案。一切都自然发生,并没有人发现灵丹妙药、长生不老药或改造任何人的基因。到底发生了什么呢?

好吧,你很有可能知道或能轻松猜到答案。首先,一个主要因素就是婴幼儿死亡率的惊人下降。在发达国家,直到最近我们才意识到儿童死亡率曾经极高。19世纪中叶以前,欧洲各国约1/4到一半的新生儿没能活到5岁生日。例如,达尔文生了10个孩子,一个出生几周就夭折了,另一个只活到一岁半,他的第一个女儿安妮没能活过10年。而达尔文过着贵族上流社会的生活,拥有一切可能的设施和援助,包括最佳的医疗卫生服务。你能想象占人口大多数的广大贫苦劳动阶级的境遇吗?此外,达尔文尤其喜爱安妮,女儿的悲惨死亡导致他与基督教分裂并向可怕的个人认识妥协,那就是死亡是永恒进化动力学的组成部分。75年之后,我祖父母的8个孩子中有两个去世,情景与达尔文家别无二致:一个出生几周就夭折了,另一个碰巧也叫安妮,在10岁时死于100年前并不罕见的儿童疾病——圣维斯特舞蹈病。如今,人们用没那么生动形象的“西登哈姆舞蹈病”来命名这种疾病,而且美国只有0.000 5%的儿童会受其影响。

这很特别,也是一场巨变的很好例证。在这场巨变中,发达国家和发展中国家的儿童死亡现象变得相对罕见,欠发达国家的儿童死亡率大幅度降低。如前所述,启蒙运动和工业革命的到来预示着医学的快速发展和医疗卫生的巨大进步,二者都是导致城市人口呈指数级增加、生活水平提高的主要因素。改良后的住房、公共医疗项目、免疫法、抗菌剂,以及最重要的公共卫生的发展、下水管道系统和干净自来水的获取,都在克服、控制儿童疾病与感染方面发挥了重大作用。

所有成就都起因于令人着迷的动力学。随着越来越多的人迁入城市、更大的社会责任发展起来,城市成为基本权利和服务的供应者,这一动力学开始启动。狄更斯笔下的赤贫和普遍贫穷的画面当然很常见,但是人们获得了越来越多的基本服务,婴幼儿死亡率降低,人类寿命快速延长,最终人口数量骤增。英年早逝的人更少了,更多的人活得更久了,这种动力学一直延续至今,丝毫没有减弱。城市是改变社会和增进福祉的引擎,是我们组建社会团体、共同利用规模经济的惊人能力所实现的真正重大成就之一。

婴幼儿死亡率的降低对于延长平均寿命发挥了重大作用。例如,1845年,英国人出生时的平均预期寿命仅为40岁,但是如果你活过了5岁,就可以预期再活50年,即在55岁死亡。

如果不考虑儿童死亡的数据,1845年的英国人预期寿命就可以再延长十多年。把当时的数据与今天的情况做对比会很有趣。现在,英国人出生时的预期寿命约为81岁,而5岁儿童的预期寿命仅略微增长了一点,到82岁,这反映出婴幼儿死亡率极低。

即便不考虑大幅度下降的婴幼儿死亡率,在过去的150年间,平均寿命很明显还是会大幅度延长。另外,我们知道在思考抗衰老、延长寿命等问题时必须谨慎解读这些数据。因为过去几百年间,在青春期前就悲惨死亡的所有婴幼儿很明显并非死于衰老过程中的某种怪事。他们的命运主要由生活环境缺陷而不是基础生物学决定。我们认识到,如果孩子活到一定年龄,他们的寿命就有很大可能比平均寿命长得多。举个例子,如果你在1845年活到了25岁,那么你的预期寿命就会从40岁延长到62岁。另一方面,如果你活到了80岁,那么你很可能活到85岁。但是这和如今的情况相差无几:如果你今年80岁,你很可能只能活到89岁。更出人意料的是,这和几千年前我们以狩猎为生的祖先相差无几。他们也一样,婴幼儿死亡率在很大程度上影响了人的寿命,一旦婴幼儿存活率提高,他们也能活到六七十岁。

从我个人角度而言,根据这些平均值,我已经活到75岁,于是可以期待再多活12年,在近87岁的高龄远离人世——这比我想象的寿命要长得多。如果真的活到了87岁,我能够保持健康,我就有时间写完这本书,看着我接近中年的孩子们成熟起来,甚至可能看到孙辈长大,看着圣塔菲研究所继续发展繁荣并收到1亿美元的捐助,这些事情中最难以实现的就是看着托特纳姆热刺队赢得英超冠军甚至是欧冠。陪伴了我50多年的可爱的妻子,杰奎琳,现年71岁,预计能活到近88岁,这样她就有4年多的时间可以不被我的老糊涂折磨了。

这些当然只是我的想象,因为我们是非常粗略地依据普通人对于个体的看法来推断的,所以存在所有从共性推断个性的缺点。但另一方面,这又确实能为我们提供总体趋势判断、选择个人立场以及进行想象的大致基础。实际上,这些数据在你的一生中起着很重要的作用,它们经常被保险公司或者贷款公司用来衡量你的经济是否稳定、应该收你多少钱等。

让我们回到关于老龄化的数据讨论,并思考得深入一点:假如你在1845年活到了100岁,那么从数据上说你可能只能再活两年不到——精确地说,只有一年零十个月。也不是很长。同样地,如果你今天活到了100岁,你可能还能再多活两年多一点,精确地说是两年零三个月。这也就意味着,尽管当今医疗卫生、医药和生活水平同时提高,你的寿命也只比150年前的先辈们的寿命长5个月。

这表明,所有的困扰都是关于老龄化和死亡的。随着年龄的增长,你与死亡的距离不断缩短,最后趋近于零。这也就引出了一个概念:人类有可能活到的最长的年纪是不到125岁。很少有人能活到这个岁数。目前认证过的寿命最长的人是一位法国女性,让娜·卡尔曼特(Jeanne Calment),死于1997年,享年122岁零164天。想要感受这个岁数有多么惊人,看看接下来的几位就知道了:史上第二长寿的人是一位美国女性,莎拉·劳丝(SarahKnauss),比让娜少活了三年多,于119岁零97天去世;而第三长寿者又比莎拉少活了近两年。目前还在世的最长寿者是来自意大利的艾玛·穆拉诺(Emma Morano),今年“仅仅”118岁。

对于人类寿命的研究由此可以简述为两个方面:第一,保守的挑战,除了上述几位长寿者,剩下的人们如何保持长寿并且取得像让娜和莎拉一样的成绩;第二,激进的挑战,是否有可能突破目前人类约125岁的最长寿命,活得更长,比如225岁?实际上,我们已经解决了第一个问题,而第二个问题则引发了许多科学讨论。

科学家已经对百岁老人和超级百岁老人(活到110岁以上的)进行了大量的研究,尝试发现其长寿背后的奥秘。这些长寿者代表着年龄分布的尾端——据统计,当今最多只有几百位这样的长寿者在世。他们是不可思议的局外人,他们的存在和生活故事引发了我们无限的遐想。我们试着去发现一些提示,如果我们也想长寿的话,应该如何安排生活、需要怎样的基因等。很多文章和著作都撰写了有关这些长寿者的故事,但很难把他们的生活故事和基因组合编成一个长寿公式。[13]这些书中充满了陈词滥调,它们其实与成长过程中妈妈教导你的话并无区别——可能你现在也要这么做——比如吃绿色蔬菜、不要吃太多甜食、多放松、减少压力、保持体形、保持积极的心态、生活在和谐的社区等。说到这里,我们可以简略地看看让娜·卡尔曼特的生活方式。

让娜出生于法国南部的阿尔勒,而且一辈子都生活在那里。她唯一的女儿因患肺炎36岁就离世了,唯一的孙子也在36岁时死于一场车祸。最后她连一个直系后嗣都没有了。她从21岁开始吸烟,一直吸到117岁,而且一直自食其力到110岁,不需要任何帮助独立行走到114岁。她并没有经常运动或者非常关心自己的健康,问及长寿的原因时,她将其归于经常食用橄榄油,她还把橄榄油涂在皮肤上、滴在葡萄酒里;此外她每周吃一千克(两磅)巧克力。

这些做法因人而异。你可能发现了,阿尔勒是凡·高当年形成个人绘画风格的地方,他在那里和高更一起住了一段时间。让娜还记得她13岁那年遇见凡·高在她叔叔家买画布,她生动地形容凡·高“邋里邋遢,衣服穿得不成样子,不讨人喜欢”。

最长寿命的概念非常重要,这意味着如果没有一些“非自然”因素的干扰(也就是那些相信存在长生不老药的人所探索的),自然进程会难以避免地将人类寿命限制在125岁左右。

接下来,我会介绍这些限制因素是什么,并给出一个基于网络理论的框架,用来解释为何是125这个数字。然而在此之前,我想展示存活曲线是如何有力地证明人类最长寿命这个概念的。存活曲线代表的是一名个体活到既定年龄的可能性,由既定人口中的存活者比例而定。

与存活曲线相对的是死亡曲线,是在既定年龄死亡的人群的比例,表示个体在该年龄死亡的概率。生物学家、精算师和老年学家创造了死亡率一词,用以表示在某一特定时期(例如一个月)内死亡个体数与存活总人数的比例。

我们熟知存活曲线与死亡曲线的一般结构:大多数个体在生命早期死亡率极低,但随着年龄增长,越来越多的个体死去。到最后,个体的存活概率完全消失,而死亡率达到100%。科学家对不同社会、文化、环境和物种的存活曲线和死亡曲线进行了大量的统计分析,得出了一个令人惊讶的结论:大多数生物体的死亡率与年龄是不相关的!换句话说,无论年龄几何,在任意一个时间段内死亡的相对个体数量都是相同的。例如,如果5%的人口在5~6岁之间死亡,那么45~46岁之间,或95~96岁之间的死亡率,同样也是5%。这个结论听起来似乎有悖常理,但是如果我们换个角度想就能明白了。一个恒定的死亡率意味着在某个时间段内死亡的个体数与存活到该时间点的个体数成正比。如果回过头来看第3章关于指数行为的讨论,你会发现这恰好符合数学中指数函数的定义。对此,我将在下一章中进行更详细的讨论。个体存活率遵循一个简单的指数曲线,这意味着随着年龄的增长,个体存活的概率呈指数级减少,换句话说,个体死亡的概率呈指数级增加。

这恰恰也是物理世界中许多衰退过程遵循的规则。物理学家没有使用“死亡率”一词,而是用术语“衰变率”来量化放射性物质的衰变过程。在这个过程中,“个体”原子通过发射粒子(α、β 或γ射线)改变其状态,直至“死亡”。衰变率通常是恒定的,因此放射性物质的数量随时间呈指数级减少,就像生物种群中的个体数量变化一样。物理学家还使用“半衰期”这个概念,即原始放射性原子的一半发生衰变所需的时间来描述衰变速率。半衰期是考察衰退过程的一个非常有用的指标,并且已被广泛运用于许多领域。在药物学中,半衰期可以用于量化机体处理药物、同位素和其他物质的时间效能。

在第9章中,我将使用这个概念来讨论公司的“死亡率”,并展示一个令人惊讶的结论:

公司也遵循相同的指数衰减规律,它们的死亡率不随时间而变化。事实上,数据显示,美国上市公司的半衰期只有10年左右。所以,在经过50年之后(5个半衰期),只有(1/2)5=

1/32(约3%)的公司仍能保持运营。这个现象引出了一个有趣的问题:生物体的死亡、同位素的衰变和公司的消亡过程展现出的惊人的一致性是不是由某种普遍的内在动力学导致?我们稍后再来研究这个问题。

话说回到人类。在19世纪中叶之前,人类的生存曲线几乎不变,与其他哺乳动物类似,曲线都呈现指数函数状。人们的死亡遵循着恒定的死亡率,所以长寿的概率非常小。尽管如此,人们仍然有极小的概率成为一个百岁老人,因为偶尔也有人活到了100岁以上。随着城市化和工业革命带来的巨大变化,人们开始活得更长并逐渐摆脱了恒定死亡率的束缚。在图4–14中,你可以很清楚地看到,人们的生存曲线从指数衰减逐渐发展为一个平坦的大陆架形状,其顶部朝着更长的寿命靠近,这意味着在各年龄段,人们的存活率都在增加。同样明显的是婴儿和儿童死亡率的急剧下降以及平均寿命的不断延长。

然而,我们也要注意到一点:即使曲线顶部朝着更长的寿命靠近,人们开始活得更长,但是曲线最终仍会下降并接近某个数值。所以尽管人类取得了巨大的成就,平均寿命不断增长,但曲线的终点,即存活率为零和死亡率为100%,总是保持不变——125年左右。这显然说明,生物体的寿命存在极限。

图4–15试图破解使寿命逐渐增长的各种原因。其中最主要的是住房的改善、卫生条件的提高和公共健康计划的开展,这再次说明了城市及城镇化起到的核心作用。同时,把死亡按照主导病因分类,结果也很有意思。按照顺序,造成死亡的主导病因分别为:心血管疾病及心脏病、癌症(恶性肿瘤)、呼吸疾病以及中风(脑血管疾病)。这种死因模式在全球都相差无几。想要量化这些病因导致的死亡数,一个很有趣的方法是计算如果每种具体病因得到消除,预期寿命可以延长多久。表4–4中展示的是从美国疾病控制中心和世界卫生组织的分析中提取的样本数据。我们可以看到,如果可以治愈所有的心脏病和心血管疾病,那么人们出生时的预期寿命仅会延长6年左右。更令人惊讶的一点是,如果可以治愈所有癌症,那么人们出生时的预期寿命只会延长三年左右;而对于65岁的人群来说,预期寿命只会延长不到两年。

图4–14 人类存活曲线


图4–15 人类死亡的主导因素

图4–14所示的人类存活曲线显示,由于表4–4中列明的重大变化,平均寿命逐渐增加,因此19世纪初之前的指数衰减曲线(恒定死亡率)迅速转变为直角形状。但无论进展如何,人类的最长寿命一直保持在125岁左右。而图4–15则展示了各年龄段的主要死亡原因。

看了这些数据,我想强调两个重点:第一,主导死因绝大多数与损伤有关,或是器官和组织的损伤(比如心脏病或中风),或是分子水平的损伤(比如癌症),而与传染性疾病的关系相对较小;第二,就算我们消除了每一种死因,所有人类在125岁前都一定会死亡,而且我们中的绝大多数人是远远活不到如此高龄的。


表4–4 如果某种疾病得到彻底治愈,预期寿命的预计延长量

衰老 / 死亡

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