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飛機升空了，空調的涼風從上面的風口吹出來。一次典型的旅客交談開始了——家鄉的市鎮，熟人，天氣。然後老太太停下來，轉向年輕人，面帶憂傷地說：
「有一種病，我們確實需要治療，它比任何病都要糟糕，我們每個人都免不了。你知道是什麼病嗎？」
「呃，不知道。什麼病？」
「我們確實需要，希望你留心，治好這種病。它就是衰老。它真可怕，它使我感到毫無辦法，也沒有人能夠治好它。請你，請你一定要找到治癒它的辦法。」然後，她轉過身去，沉默地注視著窗外。
衰老之謎
在我們可以意識到的各種災難中，死亡是最嚴重的。遲早到來的死亡是可怕的，不可避免的衰老則給人生投下了一道長長的陰影。在宗教之外，人類為了克服衰老也做出了許多不懈的努力。從潘西得林在佛羅里達尋找青春之泉，到《生活》雜誌的記者奔赴蘇聯尋找一位據說活到了150歲的格魯吉亞原住民，都說明人類希望活得更久，乃至長生不老。但是，我們畢竟難逃一死。到80歲，有一半人已經死去；到100歲，99%的都已經死去；到115歲，每個人都將死去。醫學研究的突破性成果和充滿希望的新聞故事都不能否認這些事實。
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在過去的幾百年裡，人類的平均壽命在中穩步地延長，但是最高壽命卻沒有變化。幾百年前，就有少數人能活到115歲，今天這個紀錄仍然並未被打破。所有的醫學奇跡，各種公共衛生設施的進步，都沒有把這個極限提高。如果衰老是一種病，那麼，它似乎無藥可救。
準確地說，我們所說的衰老問題並不是年齡的增長，而是指老年時身體狀況的惡化。衰老不是一個孤立的過程，而是表現為對多種疾病的易感性逐漸增加，以及修復損傷的能力全面下降。在美國，10～12歲之間的死亡率非常低，每年只有0.2/1000；到30歲時，死亡率逐漸增加到1.35/1000；然後再以指數方式增加，每多8歲增加1倍。如圖8—1所示，90歲時的死亡率是169/1000。100歲的老人再活1年的機會只有1/3。死亡率曲線一年比一年更陡，直到所有的人都走完一生。
圖8—1 1910年和1970年間，美國每1000個個體在不同年齡段中每年死亡的數目
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試想這樣一個世界，我們姑且稱之為世界甲：我們消滅了一切引起早逝的疾病，但是沒有消滅衰老，因此所有的死亡都是自然死亡。讓我們假定這個死亡的年齡是85歲左右，在此之前，我們過著一種愉快、健康的生活。現在，再設想另外一個世界乙：我們消滅了衰老，因此死亡率不再隨年齡增長而增加，而是一直保持18歲的死亡率水平，即，每年千分之一。雖然有些人仍然因為其他各種原因在不同的年齡死去，但是，一半的人能夠活到693歲，13%的人能夠活到2000歲！（圖8—2）。即使平均死亡率再高些，比方說是千分之十，如果我們排除了衰老的作用，仍然有許多人會活到300歲。從演化的角度看，一個人只要不衰老，他（她）也有相當大的生殖優勢。
圖8—2 假如沒有衰老，生殖優勢幾何
衰老真是一個難解之謎。如果它如此嚴重地破壞了我們的健康，那麼自然選擇為什麼沒有篩選掉它？這種提問看似荒誕不經，但這只是因為衰老是我們無從逃避的經歷。回想一下發育的奇跡：從一個帶有46條染色體的受精卵，逐漸形成一個成體，其中有十萬億個細胞按部就班，形成組織和器官，執行各自的功能，滿足整體的需要。我們猜測，維護這樣一個身體要比形成它容易些吧！
此外，我們的身體有很強的維護能力：皮膚和血細胞幾周之內就更新一次，牙齒一生中才更換一次——但是，問題來了：為什麼不能像大象一樣一生更換6次？損壞了的肝組織可以很快更新，大多數創傷能夠很快癒合。骨折能夠重新癒合，可以更換失去的小片皮膚、骨骼和肝組織；但是有些組織，例如心臟和腦，卻不能再生。不同生物的再生能力也參差不齊。蜥蜴的尾巴被切斷之後，不久就會長出新的來。我們的身體也有一定的修復能力，不過這種能力是有限的。身體不能無限地維護自己。為什麼不能呢？
什麼是衰老？
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對大多數人來說，在45歲以後的某一個時刻，突然發現自己如果不把拿書的手伸直就看不清書上的字了。沒錯，我們已經早生華髮，臉上也早有了皺紋，不過，這些變化還可以容易地掩飾過去，相比之下，老花眼這種事情就難以否認了！50歲的生日晚會往往不大愉快。一些熱心推薦保健品的人會提到一些敏感的問題，諸如記憶力減退、面部潮紅和陽痿之類。我們對此毫不陌生。但是很少人知道，衰老其實很早就開始了。衰老的起點不是40歲或50歲，而是青春期之後。如果是運動員，40歲可能就已經過了取得成績最佳的年齡。看看圖8—3，這是不同年齡組所取得的最佳馬拉松成績。這條曲線很有點像圖8—1的死亡率曲線。成年人的早期活動能力最好，隨後便以加速度下降。這種下降是衰老的一種徵兆。確實有不少人在40歲跑得很快，但恐怕不如他30歲時跑得快。無論是追逐糜鹿還是逃避老虎，這都不是好處，但真正重要的是相對不利。有一個笑話：兩個人遇上了老虎，準備逃跑。其中一個人停下來穿跑鞋。另一個人問道：「你這是幹什麼？穿上它你也跑不過老虎。」「確實，」他說，「但是跑得過你呀。」
圖8—3 10～79歲男性馬拉松賽跑時間記錄（數據引自《奔跑世界》雜誌，1980）
一架四輪馬車
19世紀美國醫生、詩人霍姆斯在他的一首題為「一架四輪馬車」的詩中描述了衰老現象，成了綜合效應的經典隱喻：
那一匹馬拉的車子……
突然之間分崩離析，
並無預兆，
好像氣泡突然迸裂。
我們身體各個器官的老化速度大體上也是一致的。斯特勒和密德文（Strehler&Mildvan）測量過心臟、肺、腎臟、神經元和其他機體系統在不同年齡的後續能力，結果發現，不同的系統都以類似的速度逐漸老化。到了100歲的時候，每個系統都幾乎不能再應對更高的要求了。因而，即使是最微小的挑戰也會產生致命的衰竭。衰老本身不是一種病，問題在於每一種功能持續下降，我們對更多疾病更加易感，不僅僅是癌症和中風，而且也包括各種感染、自身免疫病，甚至意外事件。
我們為什麼會衰老？
衰老是演化理論裡的頭等謎題。任何解釋都必須面對我們剛剛討論過的那些現象。從其他生物身上，我們發現了一些線索。一個炎熱的夏日傍晚，我們與一些朋友郊遊來到密歇根湖北側河狸島（beaver island）的西岸。當我們登上山頂俯瞰湖面時，夕陽西下，雲霞斑駁，流光溢彩。我們駐足，凝神遠望：無數只蜉蝣在飛舞，翅膀映著夕陽的餘暉，閃閃發光。它們好像一片金色的雲彩，盤旋在岸邊的浪花之上，等待交配的機會，產卵，然後在成熟的同一天死去。這似乎是一種浪費。許多生物的命運也同蜉蝣一樣。秋天，鮭魚逆流游進山溪，產下卵，然後死去，它們腐爛的屍體再次衝進湖裡。這是一種慘烈的告別。我們應當怎樣去理解它？
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有些人會想，衰老一定對物種有利。本書作者之一（尼斯）從大學二年級起就對衰老問題特別著迷，檢索到了有據可查的各種解釋。最後，他得出結論，衰老是為了給新的一代留下生存空間，以便演化能夠保持物種對生態變化的適應能力。這種觀點與19世紀的達爾文主義者魏斯曼（August Weismann）的立場大體一致，他在1881年寫道：「老去的個體不僅對物種來說毫無價值，甚至還是有害的，因為它們搶佔了更優秀個體的位置。這樣一來，通過自然選擇，我們這些速朽的個體的生命，將因這種浪費而更顯侷促。」
後來，他從課堂上瞭解到了自然選擇不為種族的利益而活動，正常情況下只為個體的利益而活動。他對自己的結論產生了深深的懷疑。是否還有其他解釋？當他跟密歇根大學「演化和人類行為研究組」的同事們談起這些想法的時候，他們大笑，問道：你怎麼會不知道生物學家喬治·威廉斯（本書另一位作者）1957年寫的關於衰老的論文？！
威廉斯的文章以生物學家霍爾丹（J BS Haldane）和麥達瓦（Peter Medawar）的洞察為基礎，表明了自然選擇實際上會選擇那些引起衰老的基因。早在1942年，霍爾丹就意識到，在最高生殖年齡以後才出現有害作用的基因是不會被自然選擇淘汰的。這是一個重大的進展，但是這沒有解釋生殖為什麼會停止。到1946年，麥達瓦又推進了一步，說明了自然選擇的力量到生命的後期逐漸減弱，因為這時已經有許多個體因其他原因死去。
我們很容易想像遺傳因素會優待年輕動物，而犧牲年老動物；或者說，以它們自己的老年階段為代價。一個基因，或者一組基因，如果它們促進了這種狀況，那麼，在某些特定的條件下，它們就會在種群中散播開來，因為今天的年輕動物是未來種群的祖先。
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威廉斯把這些思想擴充成了衰老的多效性（pleiotropic）學說（多效基因，即一個基因具有多種功能）。假設有一個基因能夠改變鈣的代謝，促進鈣的吸收、沉積，而使得骨折更快地癒合；但是這個基因也會慢慢地析出鈣沉積在動脈壁上。該基因很可能被自然選擇留下來，因為許多個體在青年期受益於它，卻只有少數能夠活到老年階段經歷其引起的動脈疾病。即使這個基因決定了每個人都在100歲時死去，只要它對青年有微弱的益處，它也會擴散開來。這個學說的成立並不需要預設衰老的存在。許多其他的死亡原因——意外事件、肺炎等已經足夠使老年人數大大減少。這個學說也不像霍爾丹的學說那樣預設了生殖的停止。
不過，月經的停止確實是一個棘手的難題。為什麼自然選擇沒有剔除這種現象？停經不大像是衰老的必然結果。因為大多數物種即使進入老年仍然有生殖週期，而人類的月經週期無一例外地在50歲左右停止下來，不像其他器官那樣功能逐漸衰退。在1957年的論文中，威廉斯提出了一種可能的解釋。女人對每個孩子做了相當大的投資，而從基因的意義而言，這種「投入」只有在孩子們活到健康的成年之後才能有所「回報」。如果一個母親在已經感到衰弱的年齡還要生育更多的嬰兒（當然也要承擔與此相關的風險），她將難以哺養新生下來的嬰兒，甚至會威脅現有嬰兒的未來。如果她停止生育更多的孩子，轉而把精力放到撫養已有的孩子上，她會有更多的後代長大成人，進而哺育他們的後代。最近有人類學家希爾和羅格斯（Kim Hill&Alan Rogers）的文章挑戰這種解釋，目前還沒有定論。但是，威廉斯的這個假說清晰地闡述了親屬選擇如何有可能解釋表面看來無用的生物特性。
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並非所有引起衰老的基因在生物早期都一定有益。某些衰老基因可能沒有受到過自然選擇的壓力，因為只有很少的人能夠活到這個基因產生不利後果的年齡。著名的生物學家埃裡克斯·康富特（Alex Comfort）對這種可能性進行過深入思考，他同時還著有兩本經典教科書：《衰老的生物學》和《性的歡愉》。如果康富特是對的，野生動物幾乎從不死於衰老。他觀察到自然界極少見到老弱的動物，因此得出結論，在野生動物群體中，衰老不是死亡的原因。但是不要忘記前述馬拉松運動的記錄，如果老一些的動物跑得稍微慢一點，它們就有可能會先被捕食者抓獲，於是，它們早在衰老之前就死去。
如何研究這種情況呢？方法之一是計算自然選擇作用於野生動物的選擇力度（force of selection）。如果我們假定死亡率不隨衰老變化，那麼會得出一條理想曲線，然後再與群體實際表現出的生存曲線比較。根據兩條曲線下面積的差別，我們可以估算衰老使健康狀況下降了多少。圖8—2即為一例。在野生哺乳動物中，衰老是一種主要的負選擇力（negative selective force），大多數引起衰老的基因也都受自然選擇的作用。它們之所以存在，可能要歸因於對早期生命活動有好處。
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敏銳的讀者現在可能會問了，早期有益而晚年引起衰老的基因的例子有哪些呢？我們知道有所謂的「多效基因」，即，一個基因有多種作用。例如，引起苯丙酮尿症的基因使頭髮顏色變淺，也使智力發育停滯。不過，我們現在感興趣的是那些在青年階段有益、卻在老年階段有害的基因。1988年，密歇根大學的阿爾賓（Riger Albin）醫生發表了一篇論文，引證了幾種疾病的起因是多效基因。其一為鐵色素沉積性肝硬變（homochromatosis），這種病人的特徵是鐵吸收過多和中年猝死，死亡原因是鐵在肝臟沉積，毀壞了肝臟。在生命的早期，吸收大量的鐵可以使病人避免發生缺鐵性貧血，這一益處壓倒了後來的損失。阿爾賓醫生注意到，這種基因的流行（在人群中的頻率達10%）也可能用雜合子優勢的解釋。這個基因之所以保存下來，也可能是性別拮抗選擇的結果：它對女性有益，女性需要鐵補充她們月經中的損失；但對中年男性來說，積累了過多的鐵只有害處。
在另一個例子中，阿爾賓醫生注意到，有一種基因的攜帶者會產生過多的I型胃蛋白酶原（pepsinogen I）。這些人比較容易在年長時患胃潰瘍，並因此死去。然而，縱觀他們的一生，由於體內有較多的胃酸，他們抵禦感染的能力可能更強。據我們所知，至今尚無研究檢驗阿爾賓的假說，觀察更多的I型胃蛋白酶原是否能更好地對抗胃腸道感染，諸如結核和霍亂。
保爾·特克（Paul Turke），一位演化人類學家，同時也研究衰老，在醫學院畢業之後成為一位演化醫生，他提醒我們說整個免疫系統是有年齡偏性的。免疫系統釋放破壞性的化學物質保護我們不受感染，這些化學物質不可避免地也會損傷組織，導致衰老和癌症。
另外一個例子是阿爾茨海默症。這是最常見的腦損傷疾病之一，在65歲的人群中發病率是5%，在80歲的人群中發病率達到20%。人們很早就知道，該病受遺傳因素的影響，因為有許多家族性的病例，而且在21號三體綜合征的人中頻率最高。1993年，杜克大學神經科學系的科學家們發現，在第19號染色體上的一個基因編碼的E4載脂蛋白（apolipoprotein E4），在阿爾茨海默症病人中的含量特別高。帶有該基因雜合子的人在80歲發生該病的可能性為40%。據我們所知，目前還沒有人嘗試尋找過這些引起阿爾茨海默症的基因對早期生活的益處。現在，既然找到了這個基因，回答這個問題應該提上日程了。國立老年研究所的拉波得（S.I.Rapoport）提出了一個解釋。他注意到，阿爾茨海默症病人的大腦中異常的區域是新近才發生演化的區域；而且，其他靈長類動物不得該病。他於是提議，導致過去四百萬年來人類腦容量迅速增加的基因可能引起了阿爾茨海默症，或者產生了某種獨特的遺傳副作用。如果能夠確認早年才智較高者，或者大腦容量較大的人群更容易患上阿爾茨海默症，那將很有意思。
許多實驗證據表明，有早期益處的基因會促進衰老。群體生物學家蘇卡（Roloert Sokal）養育了一批粉甲蟲（一種常見的廚房害蟲），並從中選育出那些在生命週期中繁殖得較早的個體。經過40代的繁育之後，粉甲蟲確實能夠在早期產生更多的後代，但它們同時也老得更快些，死得更早。生物學家羅斯（Micheal Rose）和查理斯韋斯（Brain Charlesworth）從另一角度進行了實驗，他們養育的是在生命晚期才繁殖的果蠅。這種果蠅不僅在生命後期繁殖較多，而且也活得久些，但是後代總數較少。這些實驗結果符合預期，人工選擇剔除了只有早期利益的基因，生命得到延長。
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越來越多的證據提示，這類基因促進了野生動物的衰老。多年來，研究老年疾病的醫學家接受康富特的錯誤結論，認為野生動物不會衰老。然而，這些研究野生動物的科學家犯了一個典型的錯誤——他們看到的是他們預期看到的內容，他們輕易地假定了死亡率在整個一生中保持恆定，甚至沒有核查一下年老動物的死亡率是不是更高。然而，現在，當研究老年疾病的醫學家開始分析各種觀察數據，他們發現：對許多物種而言，衰老對生殖成功率降低的影響，比其他各種因素的總和還要強。當然，這並沒有證明多效基因對衰老的作用，但是它無疑挑戰了「自然選擇只是沒有機會剔除衰老基因」的學說。
雖然野生動物中關於衰老的證據支持我們提出的「收益代價學說」（tradeoff theory），最近這個理論又受到了新證據的挑戰——即，壽命可以被輕易地延長。當實驗小鼠與大鼠的食物受到嚴重限制時，它們的壽命可以延長30%甚至更多。這似乎難以理解，因為通過簡單的控制熱量就能帶來壽命延長與我們的「衰老是由許多基因協同作用而引起的」理論衝突。那麼，為什麼進食更少的實驗小鼠能活得久些？第一種可能，它們在實驗室一般被過度餵食，以至於提前衰老。也許它們的身體並不需要太豐富的食物，所以飢餓實驗不是延長了壽命而只是減少了過多食物的不良副作用。這似乎不對。實驗小鼠在實驗室正常進食時並不比它們的野生同類體重更高，而實驗室裡營養不良的大鼠比被保護起來（不受天敵或者毒藥的傷害）的野生鼠還要活得更久。
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哈佛的生物學家奧斯特（Sleven Austad）回顧了上百項關於限制進食延長壽命的研究，從少數研究中發現了一個關鍵性的事實：食物不足的大鼠可以活得久些，但是它們沒有後代。事實上，它們不交配！它們似乎停頓在生殖發育的前期，等待充分的食物供應。限制進食導致長壽的生物學機制仍然值得研究，但是對一個演化論者而言，以犧牲繁殖為代價換來的長壽並非好事，幾乎與早夭同樣悲慘。
衰老的機制
衰老和壽命的近因機制是什麼？最近的研究發現了好幾個候選對象。比如，自由基，一種活躍的化學分子。任何與自由基接觸的物質都會受到破壞。我們的身體形成了一系列防禦機制，特別是過氧化物歧化酶（SOD），它能在自由基造成損害之前解除它們的破壞。缺少正常的SOD會引起肌營養不良性側索硬化症（amyotrophiclateral sclerosis，亦名Lou Gehrig』s病），它的致命特徵是肌肉萎縮。不同物種的SOD水平與壽命直接相關。從一個方面看，自由基損傷確實是衰老的近因機制；從另一方面看，自然選擇可以把防禦機制調節到正好符合需要的水平。
另外一種抗氧化劑——血尿酸的水平也與物種的壽命密切相關。雖然大多數哺乳動物都可以降解尿素，但是人類已經失去了這種能力。尿酸結晶會在關節液中沉澱並引起痛風，醫學書籍中將此視為人體生物化學反應的一種缺陷。但是，如同從生物化學教科書中摘錄的下文所述，這也可能是一種優點：我們可以活得更久。
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這麼高的尿酸水平，使許多人處於痛風跛行的邊緣，它有什麼選擇優勢？現在我們知道，尿酸鹽有一種重要的益處。尿酸鹽可以高效地捕獲含氧自由基，包括羥基、超氧陰離子、單氧原子以及氧化血紅素中間產物高價鐵（正4價和正5價）。尿酸鹽作為抗氧化劑的作用與抗壞血酸（維生素C）等效。人類的尿酸鹽水平高於原猴類（prosimians）和其他靈長類，這可能顯著促進了人類壽命的延長，並降低了癌症的發病率。
痛風發作的時候，腳指會感到火燒一樣的灼痛。這種痛苦可能只是一種代價，因為引發它的基因可能可以延緩衰老。這個基因的作用與前面已經討論過的基因的作用相反，它會減緩晚年衰老的過程，卻令整個成年期都要付出代價。如果能夠證明患痛風的人確實衰老得慢些，那將是十分重要的證據。
有一種修復異常DNA的酶在壽命更長的物種中含量也更高。這說明DNA受損也是一種自然選擇的力量；而且，與SOD和尿酸鹽一樣，自然選擇也找到了一套解決辦法。如果人們認為自然選擇的力量較弱，那麼就可能會把自由基和DNA損傷視為衰老的原因。而一旦認識到自然選擇的強度，人們便可能傾向於認為演化的機制在限制著自由基和DNA損傷，正如它促進繁殖最大化一樣有效。
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如奧斯特指出的，衰老的機制在物種之間多半不同。大多數用於研究衰老的模式生物，大鼠和小鼠，與人類有很大的差距。區別不僅是遺傳譜系，也包括衰老模式。奧斯特因此主張進行嚴密的物種之間的比較研究，來揭示常見的共同模式。他在喬治亞海邊的一個小島上用鼬（opossums，又名負鼠）進行研究。這裡的鼬在沒有捕食者的條件下已經生活了幾千年，因而有較長的壽命。野外調查工作——在島上和大陸上捕捉鼬並測定其年齡——花了幾年時間。島上的鼬很容易捕捉，因為它們在地面上睡覺，不做防禦；而大陸上的鼬則整天躲在很深的地洞裡。研究發現，島上的鼬不僅比它岸上的表兄弟活得長久些，而且一系列指標都表明它們也老得慢些。不過，這些變化的代價是新生的小鼠在各個年齡階段個體都要小些，而且首次生殖年齡遲些。很顯然，衰老的速度，同其他的生活史特徵一樣，是由自然選擇塑造的。