缘何线虫是斟酌衰老的要紧形式生物

本书英文原著出版于2010年,中译本是今年8月出版的。作者号称是“复杂网络研究权威”,上一本中译本图书是《链接:网络新科学》,写的不错。

当谈到心率时,我们很容易想到,一颗年轻的心脏会比老龄心脏的跳动更有规律。但事实并非如此,当前大量的研究表明,老龄的心脏更倾向于保持一个稳定的心率。

本书旁征博引,阐述了关于预测人类行为的种种研究与理论:鸟类飞行觅食时间间隔,人类发邮件打电话的时间间隔的规律,天气预报,战争行为的预测,等等,穿插了一段16世纪欧洲十字军东征演变而来的农民起义。总体来说,还是比较有趣的。尤其是那段充满了不确定因素的战争历史。

心率变化就是两次心脏跳动的时间间隔变化,是衡量心脏健康和衰老的一个很好的指标。绘制心率—时间曲线,我们可以清楚地看到年轻和年老心脏的跳动模式。

不过书中给出的答案不太有趣:不知道。可能会有人来证明这不可能,也可能像天气一样,人类可以逐步作出比较准确的预测

一般说来,病人的心率更加稳定,而健康人的心跳频率经常发生小的波动,在某些情况下甚至会发生较大的波动。

对一些心脏功能不全的老年人来说,他们的心脏跳动模式还有一些不同,不仅心率发生变化,而且神经脉冲的发放及步态也会随着年龄的增长而发生变化。

我们身体的组织和器官是由大量细胞组成的,这些细胞一起协作帮助机体行使正常的功能。但是随着年龄的增长,细胞会经历了一个衰老的过程,衰老的细胞不再增殖,结构和机能的衰退,适应性和抵抗力减退,进而影响组织的功能。

延长寿命一直是人类的历史梦想和愿望,延长寿命的有效策略就是延缓衰老。但是,对人类进行衰老研究存在着一个弊端:因为人类衰老的过程大概持续几十年,在这么长的时间跨度里,现有的技术手段难以实现对个体的监控。

威尼斯官网,从1965年起,科学家们就开始利用线虫作为生物学研究的模式生物。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis
elegans)是一种无毒无害、可以独立生存的线虫,其个体较小,成体仅1.5mm长,且雌雄同体。

在实验室20℃的环境下,平均寿命是2-3周,其基因组很小,仅有8×107个碱基,为人类基因组的3%;结构简单,成虫有959个体细胞,而且每一个体细胞的发育情况都研究的很清楚,体细胞的世系规律在个体之间是几乎不变的;除此之外,秀丽隐杆线虫的神经系统结构简单,总共有302个神经元,其连接形式也已经被完全建立出来。

Alves选择同一天出生且饲养于相同环境中的秀丽隐杆线虫作为实验对象,利用机器—视觉系统(machine-vision
system)追踪观察10-15条线虫在封闭的20℃环境下的运动模式。饲养6天后,该实验团队将饲养温度升高至引起线虫身体应激的温度,重新记录了线虫的运动模式。

得益于机器—视觉系统(machine-vision
system)的发展,记录观察线虫的行为模式取得了革新性的进展。研究结果表明,随着线虫的衰老,它们的行为模式发生了相应的变化。

因为秀丽隐杆线虫的寿命一般是2-3周,所以对线虫地这两个时间点的记录相当于是记录人类从青春期到老年的转变过程。Alves表示,这相当于是分别观察一个人在15岁和40岁时的行为模式。

这项研究的结果非常有趣,在相同的饲养条件下,研究人员发现线虫既不进行简单地直线运动,也不重复相同的运动路线,相反,它们先移动,然后停下来,然后再向后移动更远的距离。

这种运动模式相当于随机运动,或者说是处于一种Levy
flight随机游走模式。动物行为学家对Levy
flight随机游走模式非常地熟悉。Levy
flight随机游走模式包括大量短距离的运动和少量长距离的运动。很多动物在寻觅食物的时候遵循的就是这种行为模式。

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