综述:生命的共同起源与衰老死亡的化学原理

【字体: 时间:2025年10月04日 来源:Biochemistry (Moscow) 2.3

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  本综述从化学进化视角提出,衰老(Senescence)与生命同时起源,是小分子(如活性羰基化合物)与生物大分子形成共价加合物(Covalent Adducts)导致的损伤累积结果;提出 Gompertz 死亡率定律源于 Arrhenius 方程(速率随温度指数变化)在恒温下转化为随生存力指数变化的动力学继承;强调需氧代谢(Aerobic Metabolism)虽非衰老初始驱动力,却为多细胞生物(含不可更新细胞如脑细胞)的进化提供能量基础,使衰老识别成为可能;最终指出应对衰老需超越技术手段,寻求心智(Mental)层面的解决方案。

  
Abstract
该综述从化学角度探讨了生命起源、死亡与衰老的共同演化机制,提出衰老并非生物进化后期产生的适应性程序,而是生命固有的化学遗产。
化学损伤的起源与生命诞生同步
研究表明,在生命起源过程中参与代谢的小分子不仅具备构建生命通路的能力,其内在的“过度”反应性也使其易与蛋白质、核酸等生物大分子形成共价加合物(Covalent Adducts)。这类化学损伤的持续积累会导致原始细胞(Protocells)生存力(Viability)随“年龄”增长而下降。因此,衰老(Senescence)与生命是同时出现的现象,是生命系统中不可分割的化学遗产。
从Arrhenius方程到Gompertz定律:衰老动力学的化学继承
该文提出一个重要动力学模型:分子水平上化学键断裂遵循阿伦尼乌斯方程(Arrhenius Equation),即反应速率随温度升高呈指数增长。而在恒温(如开尔文温标Calvin scale下基本不变)环境中,该指数动力学关系被“继承”至群体中原始细胞的消亡过程——自变量从温度转变为生存力,最终表现为死亡率随年龄呈指数增长,即 Gompertz 定律。这一机制无需进化编程参与,即能有效淘汰衰老个体。
氧气的双重角色:非初始驱动者却是进化推动者
尽管活性氧物种(Reactive Oxygen Species, ROS)常被视为衰老的重要因素,但该研究强调衰老的化学基础在无氧环境下就已存在,氧气只是修饰而非从头创造该过程。然而,需氧代谢(Aerobic Metabolism)带来的能量优势推动了多细胞生物的演化,尤其是那些拥有大量细胞外基质、不可更新细胞(如神经元)以及复杂大脑结构的生物。这些结构的机能完整性依赖于无法彻底更新的细胞群体,使得氧气在识别和累积化学损伤方面变得不可或缺。
衰老应对:超越化学与物理的心智挑战
文章最终指出,衰老问题不能仅依靠化学干预、物理手段或药理技术解决。鉴于人类对衰老具有意识感知,其真正的解决途径应当存在于心智(Mental)层面。
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