夜讀 vol.398
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在常人眼中,80歲已是白發蒼蒼、步履蹣跚的年紀。但一位生物學教授卻要在80歲生日之前,挑戰100公里超級馬拉松!怎么做到的?美國佛蒙特大學生物系榮譽教授在新書《生物鐘與抗衰革命》中表示,通過理解生物鐘,用科學訓練(而非蠻干)激活身體的修復與更新系統,延長跑者生命周期,即使晚年依然能保持驚人活力與韌性。
本文摘錄自《生物鐘與抗衰革命》
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長期以來,人們普遍認為衰老取決于新陳代謝速率,這個推論源自一個理論:體型較大的動物通常壽命更長,其新陳代謝速率比小型動物的低。
絕大多數成蟲期昆蟲的壽命極短,因為它們在飛行過程中耗能巨大,但是其幼蟲期則可延續數年,這是因為幼蟲期昆蟲的能量消耗微小。
小鼠和鳥類的代謝速率遠高于人類及其他大型哺乳動物和大型鳥類,它們的性成熟速度也快得多。但在進行劇烈運動或承受較大壓力時,大型動物同樣能達到類似小鼠和鳥類的高代謝水平——研究表明,這兩種狀態都會加速衰老進程。
這一理論模型由漢斯·塞里(Hans Selye)在其“全身性適應綜合征”(又稱“塞里綜合征”)實驗中提出。研究人員通過強迫實驗動物持續運動或將動物置于寒冷環境中,來提高其新陳代謝速率。
目前已知的情況是,以冬眠等方式減緩身體機能,將大幅降低新陳代謝速率,一部分小型哺乳動物的壽命會因此延長一倍以上。當遇到食物匱乏的情況時,動物的新陳代謝速率也會減慢,并由此延長壽命。一個比較典型的例子是烏龜,這是一種著名的長壽動物,它的生存策略就是攝入少、行動緩慢、心率低。由此,我們可以得出結論,放松身心,別給自己太多壓力,保持平緩的心態,是長壽的秘訣之一。一旦你的代謝速度和心率過快,很可能會像小動物一樣短壽。
如果這種結論是真的,那么對于健身愛好者、長跑運動員而言,不啻為一個壞消息,而對于那些熱衷于在沙發上不停吃薯條的家伙而言,則是個好消息。我的父親認可這個理論,因此常常對我跑步的習慣感到“擔憂”,盡管他曾經向我炫耀他年輕時曾經是一名出色的跑者,但后來受到“龜息”養生理論的影響,他刻意降低了跑步的頻率。
塞里綜合征將人體生理、內分泌系統、生活速率和能量消耗聯系起來,但這一理論似乎缺乏實證。不過有一點可以確定——食物攝入量與壽命存在相關性,我們已經知道,限制食物攝入量的動物,比如老鼠,其壽命更長。然而,強制食物限制,也就是節食,這種做法真的能夠延長壽命嗎?這一結論令人懷疑,因為這些理論是通過實驗動物進行驗證的,而食物限制的背景環境是將動物囚禁起來且迫使其無法運動。我甚至懷疑,卡路里過剩可能意味著它們生長更快、更早地達到成熟,因此總體上壽命更短。
與我們之前對塞里的全身性適應綜合征的解讀相反,半個世紀以來,越來越多的證據表明,輕微壓力能夠減緩衰老速率,延長壽命。這類壓力包括輕微的輻射、超重力、寒冷、高溫、節食和運動。那些可能縮短壽命的壓力通常是高強度、長時間持續且不給機體恢復機會的行為。
藏在DNA里的“不死密碼”
還有一種理論認為,衰老是由DNA決定的。但具體是怎么做到的呢?研究事物運作規律的方法之一就是人為制造一些改變,進而觀察其與在正常情況下的差異。
在遺傳物質相關研究領域有一個比較典型的案例,那就是早期衰老癥,這是一種會導致人類早衰的遺傳性疾病。患病兒童在10歲時就可能出現生理性衰老,并表現出正常衰老的所有特征,最終在青少年時期死于早衰。
DNA被包裹在染色體中,而染色體末端具有被稱為“端粒”的帽狀結構。這些端粒如同剎車裝置,能夠抑制染色體末端的活性——這一抑制機制至關重要,因為細胞分裂必須在適當時候停止,否則就會導致細胞無限增殖,例如癌癥的發生。
這里的關鍵在于,細胞必須精確控制哪些基因在何時被激活。端粒在這方面發揮著重要作用:它們確保染色體在需要表達基因之前保持緊密包裹狀態,就像給基因上了一把“安全鎖”。在正常衰老過程中,這把“鎖”會逐漸損耗——端粒會縮短或受損,這不僅與衰老相關,還會引起一些病理表現。
幸運的是,細胞配備了修復機制:一種名為“端粒酶”的特殊酶類能夠修復端粒,甚至使其延長,從而防止DNA解體。端粒酶就像一位精明的守門人,精確調控著細胞對DNA的訪問權限,使衰老的細胞重獲新生——這一機制對于皮膚再生和傷口愈合至關重要。而有趣的是,細胞所處的微環境又會反過來指導端粒酶,確保它只在適當的時候發揮作用。
例如,對于蜥蜴而言,尾巴被割掉是一種刺激,促使它回到“幼年”狀態,并長出新的尾巴。同樣,如果切斷蠑螈的一條腿,它又會長出新的腿。這些特定的信號會激活蜥蜴和蠑螈的DNA,而這些信號正是物種在自然選擇壓力下演化形成的。比如,一些蜥蜴面臨雙重選擇壓力:它們既希望擁有尾巴,又希望失去尾巴。因為當捕食者試圖抓住它們的尾巴時,讓捕食者抓著一條尾巴總好過被捕獲。樹木在秋天主動落葉也體現了相似的生存智慧。樹葉具備重要的生物學功能,但當雪可能對樹木造成損害或致命威脅時,它們就會脫落,待來年再萌發新葉。
在動植物的身體部位的保留與取舍之間,存在著微妙的平衡。于樹木而言,最弱的葉子,也就是那些不能繼續“工作”、無法從空氣中捕獲碳的葉子,會首先變色并脫落。包含化學信號在內的環境信號可能會讓白蟻女王的卵巢不斷產卵,但當冬季來臨,食物匱乏,它們又會停止產卵。同樣,運動鍛煉可以讓人類具有像蠑螈或蜥蜴一樣的修復及維穩的能力,從而減緩衰老。
因此可以推測,人類在進化過程中也發展出了獨特的應對機制——雖然人類不能像蜥蜴那樣再生肢體,但通過運動誘導的肌肉修復機制,人類形成了修復腿部肌肉的選擇壓力,這有助于保持或增強肌肉功能。現有證據表明,這一推論很可能成立,那么這種機制在分子層面如何影響衰老進程呢?目前科學界尚未得出明確結論,但我們可以借助細胞分子機械的力學模型來闡釋這一復雜過程。
人體猶如一座由無數精密構件組成的生命圣殿,數十億細胞如同磚石、砂漿與彩玻,經由精妙的生物工程層層構筑。這座圣殿的建造與維護完全仰賴食物——這些必須長途轉運的“生命建材”。
若所有分子原料都堆積在“建筑工地”(即目標分子結合位點),生長速率固然能大幅提升。但如此將導致原料淤塞——想象氨基酸A需精準嵌入分子B的特定位點時,周遭卻散落著從A到Z的各種分子零件,組裝錯誤率必然攀升。這就像用錯建筑材料的后果:可能只是檐角輕微變形(良性疣狀增生),也可能引發災難性的結構崩塌(惡性增殖的腫瘤)。
相反,當材料供給受限時,生命建造工程自動切換至“精工模式”——組裝速率放緩,精度卻顯著提升。材料過剩(暴食)猶如趕工,雖加速建筑進度(生長),卻可能提前迎來結構的衰敗(壽命縮短)。然后,脂肪儲存基因在特定環境下,如熊類冬眠前,則展現出驚人的適應智慧——贅肉堆積在人類身上是代謝負擔,對冬眠動物卻是生存必需。
運動則扮演著獨特的調控角色:它既消耗養分、清除代謝冗余,也能夠激活人體的修復系統,這也是生長或/和更新的另一重表現形式。
當我還是一名年輕的跑者時,跑步之后會有肌肉酸痛的感覺,后來卻很少出現這樣的癥狀。以我對身體的認知,肌肉酸痛是身體在傳遞“可能受傷”的信號,提示我通過休息來恢復肌肉的機能。此外,當時我還經歷過肌肉撕裂、脊椎間盤突出、肌腱撕裂、兩膝軟骨撕裂等傷病,所幸后來都痊愈了。60歲后,我的膝蓋再次出現問題,專家看過X線片后,得知我曾頻繁參加超級馬拉松運動,善意地提醒我,盡量嘗試一些減少膝蓋磨損的運動,比如游泳。在那之后,我的確有好幾個月都不跑步了。但那已經是20年前的事了。后來,我不僅繼續跑步,還不斷刷新個人紀錄。
我記得當年問過專家:“如果繼續跑步會發生什么?”專家的警告言猶在耳:“你就必須割下你的膝蓋骨,把它扔進垃圾桶。”
而當我80歲準備參加一場超級馬拉松比賽前,我的體檢醫生告訴我:“你的心臟聽起來像一個16歲的運動員。”當然,我膝蓋的狀況同樣非常好。與我的身體相比,很多與我年齡相仿的親密朋友并非長跑愛好者,卻經歷了膝蓋和髖關節置換手術。在他們看來,我的運氣很好。
我們永遠無法通過個例來證明一個規律。或許,我通過運動讓身體機能變得更強大,我的一些朋友會因為不運動而讓身體“生銹”。可是必須承認的是,也有一些人,雖然沒有參加長跑,同樣過著健康的長壽生活,而一部分長期參加長跑的人,也會過早離世。無論如何,身體器官和機能的老化都是不可避免的,只是老化速度有所不同。
因此,我有理由懷疑,身體從輕微損傷的恢復到分子層面的重建,可能是一種接近再生的過程,就像蜥蜴斷尾后仍可重生或者樹葉在春天更替一樣。那些肉眼看不見的分子級修復,在生長發育結束后依然持續運作,用新生細胞更替損傷結構。
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