细菌会老化吗?生物学家发现了简单经济学的答案

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当一个细菌细胞分裂成两个子细胞，然后这两个细胞又分裂成四个子细胞，然后是8个、16个，以此类推，生物学家一直认为，结果是一个永远年轻的细菌种群。换句话说，细菌不会衰老——至少不会像其他生物那样衰老。

但加州大学圣地亚哥分校的进化生物学家进行的一项研究对这种长期存在的范式提出了质疑。在11月8日发表的一篇论文中现代生物学,他们得出的结论是，细菌不仅会衰老，而且它们的衰老能力还允许细菌通过在年龄较大和更年轻的子代之间进行多样化的繁殖投资来提高种群的进化适应性。该研究的预览版将于本周发表在该杂志的早期在线版上。

这项研究的负责人、加州大学圣地亚哥分校的生物学教授林超(音)说:“生物的衰老通常是由非遗传损伤的积累引起的，比如随着时间的推移被氧化的蛋白质。”“因此，对于一个单细胞生物来说，已经受到了无法修复的损伤，两种选择中哪一种更好——是在两个子细胞之间等量地分割细胞损伤，还是让一个子细胞受到所有损伤，而另一个子细胞完全没有损伤?”

加州大学圣地亚哥分校的生物学家给出的答案是，细菌似乎对“衰老”的一个女儿造成了更多的细胞损伤，而对另一个女儿造成的细胞损伤则较少，生物学家将其称为“恢复活力”，这是Chao和同事Camilla Rang和Annie Peng对两项实验研究进行的计算机分析的结果。这两项研究分别发表于2005年和2010年，试图解决细菌是否会衰老的问题，但均未成功。虽然2005年的研究显示了细菌衰老的证据，但2010年的研究使用了更复杂的实验设备，获得了比前一项研究更多的数据，表明细菌不会衰老。

Chao说:“我们用计算机模型分析了两篇论文的数据，发现它们实际上证明了同样的事情。”“在细菌种群中，衰老和再生是同时进行的，所以取决于你如何衡量它，你可能会被误导，认为没有衰老。”

在另一项研究中，加州大学圣地亚哥分校的生物学家拍摄了大肠杆菌细菌分裂了数百代，并证实了香肠形状的细菌每次都分裂成以不同速度生长的子细胞，这表明一个子细胞从母体那里得到了全部或大部分的细胞损伤，而另一个细胞几乎没有受到损伤。点击此链接，观看一个细菌在5小时内将10代细菌分裂成1000个细菌的延时电影，看看你是否能看到任何差异。

Chao说:“我们通过计算机模型发现，从进化的角度来看，给一个女儿更多的伤害，而给另一个女儿更少的伤害总是赢家。”“这类似于分散投资组合。如果你以8%的收益率投资100万美元，这是否会比把钱分开，分别以6%和10%的收益率投资50万美元和50万美元?”

“一年之后就没什么区别了，”他补充道。“但两年后，由于10%的复合效应，把钱分成两个账户会让你赚得越来越多。事实证明，细菌也做着同样的事情。他们给其中一个女儿一个新的开始，这是更高的生息账户，而另一个女儿则受到更多的损害。”

虽然大肠杆菌细菌似乎精确地从中间分裂成两个子细胞，这两个子细胞最终长到不同的长度，这一发现表明细菌的分裂并不像大多数生物学家所认为的那样对称，而是它们在细胞内的分裂实际上是“不对称的”。

Chao说:“在细菌细胞内一定有一个活跃的运输系统，将非遗传损伤转移到其中一个子细胞中。”“我们认为进化推动了这种不对称。如果细菌是对称的，就不会衰老。但由于这种不对称，一个女儿受到的伤害更大，衰老了，而另一个女儿受到的伤害更小，重新焕发活力。”