H人类是逐渐变老的，但有些动物在生命的最后阶段会迅速变老，而有些动物根本不会变老，还有一些动物甚至会倒退衰老。大自然中各种各样的衰老模式应该是一个警示信号，提醒那些倾向于归纳的人，尤其是那些认为衰老是不可避免的人。
细菌对称繁殖，只是一分为二。“老化”对细菌意味着什么，因为繁殖后，父母和孩子之间没有区别？像阿米巴这样的单细胞原生生物也对称繁殖，但奇怪的是，他们发明了一种衰老的方法。甚至在宏观的生命形式中，生物体的寿命也有很大的变化，这种变化与当地的生态系统和繁殖率密切相关。这很难是一个普遍的、不可阻挡的过程的结果；事实上，这种对环境的微调是适应的标志。
生命跨度从大的和小的玛土撒兰到死于春季午后的遗传的神风敢死队。水下蜻蜓活4个月，成虫活半小时。我们能活70多岁;但是银杏的分生组织可能有数百万年的历史了。当我们意识到从酵母细胞到鲸鱼，衰老的遗传基础在不同物种之间广泛共享时，这个范围变得更加令人印象深刻。不知怎么的，同样的遗传机制，在地球生命之初从我们共同的祖先那里遗传下来的，已经被塑造成可以产生从数小时(酵母细胞)到数千年(红杉和颤杨)的寿命。
不仅是寿命的长短，在这段时间内恶化的模式也有很大的不同。衰老可以在人的一生中以稳定的速度发生(大多数蜥蜴和鸟类)，也可以在几十年内完全没有衰老，然后突然死亡(蝉和世纪植物)。
我们自己的“内部刺客”秘密行动，就像一个邪恶的皇后逐渐毒害她的丈夫;但其他物种有内在杀手，他们的行动要快得多，还有一些物种似乎根本没有基因死亡程序。这种多样性是一种由积极的自然选择塑造的特征的确定信号，而不是不变的熵定律。
一个衰老的生物标志物在不同的物种之间有着很大的差异——事实上，在不同的物种之间也是如此个人对于下一个问题，很难给出一个统一的定义。男人可能过早地变白，裸鼹鼠宝宝可能布满皱纹。然而，对于精算师来说，这个问题有一个明确的答案，即使这个答案只有统计学家才会喜欢:老龄化是死亡率的增加。换句话说，随着动物年龄的增长，它的死亡风险越来越高。
例如，一个20岁的男人有99.9%的机会活到21岁生日。也就是说，他每年死亡的几率是千分之一。如果这种情况继续下去，那么40岁的人在41岁生日之前死亡的几率也将是千分之一。我们称之为“不衰老”。事实上，40岁的人在41岁生日之前死亡的几率为千分之二。他的死亡率在20年内翻了一番，这是逐渐衰老的证据。
它变得更糟。60岁的人患乳腺癌的风险是10 / 1000,80岁的人是60 / 1000。
不仅死亡风险增加，而且增加得越来越快。随着年龄的增长，衰老或死亡的几率会逐年增加，比如在我们成年后出现的情况，这被称为“加速衰老”。但其他物种有不同的模式。死亡的可能性可能会增加，然后趋于平稳:“衰老减速”，甚至是“死亡高原”。如果我们坚持对衰老的这个定义，我们肯定会说，如果死亡的概率不增加，那么这个物种就根本不会衰老。更奇怪的是，如果死亡概率从一年到下一年下降，那么一个物种就在倒退衰老，这被称为“负衰老”。
老龄化还有第二个客观指标，那就是生育率的下降。正如死亡率被定义为死亡的概率，生育率被定义为生育的概率。男性在成年后逐渐丧失生育能力。女性失去生育能力的速度更快，在更年期时，生育能力降至零。但是不同的物种有不同的模式，不同的时间表。在一些物种中，生育力在生命周期的大部分时间里都在增加，这是另一种形式的“负衰老”。
例如，布兰丁海龟，一种在美国中西部很常见的箱龟，在几十年里缓慢成熟，它没有持续增长，但它确实在继续提高生育率。显然，它的死亡风险也会随着年龄的增长而下降。从进化的角度来看，生育能力的丧失是主要原因。从自然选择的角度来看，一旦你不能再繁殖，你就等于死了。
大自然可以随心所欲地衰老(或不衰老)。任何时间尺度都是可能的，任何形状都是可能的。
我们很自然地把不同的物种分为寿命长或短，把只活一天的昆虫混为一谈，把它们与活几百年的树木和鲸鱼区分开。但这种差异很大程度上归因于规模。从生长到繁殖再到衰老，在一个新陈代谢缓慢、需要滋养大量组织的庞然大物中，一切都必须发生得更慢。所以我们对活了20年的蜜蜂比对活了20年的驼鹿更感兴趣。
但是假设我们完全不考虑寿命长短而是根据形状而不是持续时间他们的生活史。无论寿命是长是短，我们都将其显示在相同大小的框中进行比较。与其问他们活了多长时间，不如问他们的人口是否会逐渐消亡，或者是否有许多人在婴儿期死亡，后来死亡人数会减少，或者是否所有的死亡都集中在生命周期的末尾。发表在一篇论文中的图表自然2014年正是如此，从这幅图中可以看出大自然的创造力之广。每一种可能的组合都有代表性，包括快速老化、无老化和向后老化，以及几周、几年或几个世纪的寿命。在图表上，作为邻居出现的奇怪的同床异梦完全出乎意料。例如，在图表的顶端，随着低死亡率在生命结束时突然上升，实验室蠕虫和热带鱼（孔雀鱼）也加入了人类的行列！事实上，从年龄分布来看，我们人类看起来更像实验室蠕虫而不是黑猩猩。
上面的图表显示了野生动植物衰老的各种方式。每一帧中较浅的向下的线是生存曲线，下面粗体的曲线是生育力。生存线的下坡意味着随着时间的推移，存活下来的个体越来越少。这个图表是这样构建的，一条斜线向下是中性的，或者说根本没有老化。对角线上呈驼峰状的线条代表正常衰老，而对角线下呈曲线状的线条代表逆衰老，或“负衰老”。例如，人类的这条线在很长一段时间内保持平坦，然后急剧下降;这意味着很多人都活了一辈子，而且他们的死亡都集中在八九十岁(这是现代日本的统计数据)。
但对于底部两排的动物和植物来说，死亡率更稳定。事实上，对于海龟和橡树来说，曲线是平缓的。这意味着死于高龄的人比英年早逝的人要少，英年早逝是一种逆向衰老。
粗体的线条表示生育力，很简单。动物或植物的繁殖力可能随着体型的增长而上升，也可能随着生育年龄的增长而下降——例如，在更年期。请注意，在最上面一排的动物在死前就失去了所有的生育能力。这本身就构成了一个进化难题。1
在这个图表中，如果生存曲线是一条直的对角线，那就表示没有衰老——例如，水螅和寄居蟹。(水螅是一种淡水水母，长四分之一英寸，生活在池塘里。)最上面一排的所有动物都显示出“真正的衰老”——随着年龄的增长，它们更有可能死亡。接下来的两行显示的植物和动物不会衰老或年龄相反。对于后一种情况，年龄越大，死亡风险越小。大多数树都是这样的，乌龟也遵循同样的模式，还有蛤和鲨鱼(图中没有)。
每一帧中较低、粗体的曲线代表生育力。排在第一行的动物在可能死亡之前就已经停止繁殖了。这给新达尔文主义正统派提出了一个进化难题——如果自然选择的唯一目标是最大限度地繁殖，那么为什么进化允许繁殖降至零，而这么多存活下来的物种呢?生育力曲线上升说明生育力随年龄增长而增加，这是另一种负衰老。当你想象一棵一年比一年长得大的树时，它随着年龄的增长产生更多的种子就不足为奇了。第三排的西班牙山植物是Borderea pyrenaica它是一种生长在比利牛斯山岩石峭壁上的植物。如果不受干扰，它可以活到300岁以上，没有衰老的迹象;但要注意，它的生育能力直到20岁以后才会真正开始。
这张图传达的信息是，大自然可以随心所欲地衰老(或不衰老)。任何时间尺度都是可能的，任何形状都是可能的，每个物种都非常适应其生态环境。没有约束。
即时老化
在生殖周期结束时，衰老到死亡可能是迅速而突然的。生殖后突然死亡在自然界中很常见，影响着各种生物，如蜉蝣、章鱼和鲑鱼，更不用说数千种一年生开花植物了。生物学家将这个生命故事称为“semelparity”（源自拉丁语“单胎”）。
半生生物的死亡原因差别很大。章鱼停止进食。雄性螳螂会做出终极的生殖牺牲，将自己献给雌性伴侣作为零食。鲑鱼用大量的类固醇摧毁自己的身体。
当成年鲑鱼到达它们的产卵地时，它们的新陈代谢已经进入了晚期崩溃状态。他们的肾上腺分泌出的类固醇(糖皮质激素)会加速——几乎是瞬间衰老。他们已经停止进食。此外，类固醇已经导致他们的免疫系统崩溃，所以他们的身体被真菌感染。肾脏萎缩，而邻近的细胞(称为肾间细胞，与类固醇相关)变得很大。迅速恶化的鱼类的循环系统也受到了影响。有趣的是，他们的动脉会发生病变，这似乎与老年人心脏病的致病因素类似。逆流而上是艰难的，但对它们身体造成致命伤害的并不是机械的搏击。这实际上是一种令人讨厌的生化变化的瀑布，从基因上讲，它是在产卵之后发生的。
有些生物体的基因决定了繁殖后不吃东西，因此会饿死;它比传统的老化更快、更可靠。进入成年期的蜉蝣没有嘴或消化系统。大象在一生中咀嚼和磨碎这么多的茎和叶，他们磨损了六副完整的牙齿。但当第六组消失后，它们就不会再长出另一组，厚皮动物就会饿死。
蜂王没有衰老的症状。它们是永恒的奇迹。
长寿
2014年，摄影师雷切尔·萨斯曼(Rachel Sussman)出版了一本以她的古代拍摄对象为主题的茶几卷，世界上最古老的生物．它们都是植物。其中一个原因是，至少与行走的动物相比，植物不用担心腿部肌肉足够强壮来行走。局限在一个地方，它们可以比任何动物长得更大、更强壮、更老、更肥沃，并获得资历的好处。
植物还有另一个长寿秘诀。在动物发育的早期，生殖细胞或生殖系与身体的其他部分或躯体分离。只有胚系必须保存完好，才能成为下一代;身体可以在躯体细胞的繁殖过程中走捷径。但是植物有不同的系统。种系和体细胞从未真正分离。和动物一样，植物也有干细胞，在植物中，这些干细胞不仅能促进新的植物生长，还能培育出注定要成为下一代的种子和花粉。在树中，干细胞位于树皮下的一层薄层，称为分生组织。分生组织延伸到树的每一个分枝和嫩枝，产生新的叶子，也产生芽和种子。在一些可追溯到2.7亿年前二叠纪的不开花的银杏树中，分生组织层可能已经有数百万年的历史了。
尽管如此，似乎大多数树木都有一个特定的年龄，在这个年龄之后，死亡的可能性随着时间的流逝而逐年增加。芽(“外缘芽”)开始从树干直接生长，因为最外面的树枝生长放缓。有迹象表明，随着年龄的增长，树木变得更容易受到真菌和疾病的伤害，但在大多数情况下，老树屈服于过大的机械危害。这种持续增长的能力为他们提供了几十年“逆衰老”的可能性，但最终却证明了他们的衰落。
逆向老化
虽然永生的美杜莎在65岁的时候没有上幼儿园灯塔水母在2010年的科学新闻文章中，它被誉为“不朽的水母”，一举成名15分钟。成人灯塔它继承了一个巧妙的诀窍：在繁殖了水螅后，它会退化为水螅，重新开始它的生活。这是通过将成体细胞转化为干细胞来实现的，这与通常从干细胞到分化细胞的发展方向背道而驰，本质上是沿着一条单向的发展道路向后推进。标题称灯塔被称为“海上的本杰明·巴顿”
Dermestid甲虫(Trogoderma glabrum)表演一个类似的把戏，但只有在饥饿的时候。当它们在树林里的一具尸体上玩耍时，这些甲虫经历了六个不同的幼虫阶段，先是看起来像幼虫，然后是千足虫，然后是水滑翔机，最后变成了六足甲虫。1972年，两位在威斯康星大学工作的昆虫学家在试管中分离出了第6阶段的幼虫(当时它们刚刚准备成年)，他们发现没有食物，它们会退化为第5阶段的幼虫。如果它们被剥夺食物许多天，它们实际上会缩小和倒退的阶段，直到它们看起来像新孵化的蛆。然后，如果恢复进食，它们会再次进入发育阶段，成为寿命正常的成年人。他们发现，它们能够一遍又一遍地重复这个循环，让它们生长到第6阶段，然后让它们挨饿回到第1阶段，从而将它们的寿命从8周延长到两年多。
古代衰老
Hydras是一种放射状对称的无脊椎动物，每只都有一张长在茎上的嘴，周围环绕着触手，一旦被切断就会重新长出来，就像希腊神话中的多头怪兽一样，它们也因此得名。从野外采集的不同年龄的标本开始，研究人员对它们进行了四年的研究，发现它们似乎不会自己死亡，也不会变得更容易受到捕食者或疾病的伤害。在人体中，某些细胞，如血细胞、皮肤和胃粘膜细胞，会脱落并不断再生。水螅的整个身体就是这样，每隔几天就从干细胞基岩中再生一次。有些细胞脱落死亡;其他的，当足够大的时候，长成水螅无性系，从茎体中萌芽，独立发展。这是一种古老的生殖方式，没有性就凑合着活。对九头蛇来说，性是可选的——偶尔放纵一下。
最近的一篇文章声称，九头蛇确实在变老，它通过减缓克隆速度来证明这一点。作者认为克隆可能是遗传了父母的年龄。该假说认为，只有有性生殖才能重置衰老的时钟。如果这是真的,那么九头蛇的老化是原生生物的复古风格,祖先的微生物比细菌更复杂的寿命有限,只能够把很多次,直到他们的生殖gas-unless现在通过交换基因性(一种原生生物的版本),可以重置他们的衰老时钟。变形虫和该属的微生物草履虫是这些原生生物的例子，在远古时期辐射到超过100,000种物种的巨大谱系中的单细胞，包括所有的海藻、黏菌、纤毛虫和其他不属于动物、真菌、植物或细菌王国的有机体。
关闭老化
蜂王和工蜂有着相同的基因，但寿命却大不相同。对于蜂王来说，蜂王浆可以延缓衰老。当一个新的蜂巢开始时，看护蜂会选择——就我们所知，是任意选择——一只幼虫享用皇室的液体食物。蜂王浆中一些具有生理活性的化学物质促使幸运的蜜蜂成长为蜂王而不是工蜂。蜂王浆赋予了蜂王过度发育的生殖腺，使其具有独特的大小和形状。女王使人飞行在她职业生涯的初期，她可能会与十几只不同的雄蜂交配，将它们的精子储存多年。
这只成年的蜂王体重过重，无法飞翔，被鸡蛋压垮，变成了一台生殖机器：它每天以惊人的速度产下2000只左右，超过了她的整个体重。当然，这样的繁殖需要一套专门的工作人员来喂养她，清除她的排泄物，并将她的信息素（化学信号）传递给蜂巢的其他部分。
工蜂只能活几个星期，然后就会老死。它们的磨损不仅仅是因为身体部位的破损，也不仅仅是因为它们飞过的混乱世界。我们知道这一点，是因为它们的生存遵循一种熟悉的数学形式，称为贡珀兹曲线，这是生存的特征跟踪，人类和许多其他动物的典型特征，表明衰老。与此同时，尽管蜂王的基因与工蜂相同，却没有衰老的迹象。它们可以生活和产卵数年，有时，如果蜂箱健康稳定的话，可以存活几十年。它们是永恒的奇迹。蚁后在她的婚礼飞行中获得的精子耗尽后死亡。在那个时候，她可能会继续产卵，但它们出来时没有受精，只能长成没有刺的雄蜂。然后，之前参加过她的工人们刺杀了耗尽的女王。他们围着她，把她刺死了。
生殖后寿命
为什么会有更年期？我们关心我们的孩子和大家庭，在我们的孩子长大成人并成为父母之后，我们的奉献仍在继续。因此，生育结束后生命继续的标准解释被称为“祖母假说”。从基因上看，女性希望自己的孙辈健康成长。也许在60岁的时候，他们可以通过照顾自己的孙辈，而不是通过生更多的孩子，为自己的遗传遗产做出更多的贡献。这是一个听起来合理的假设，至少对人类来说是这样，但一些人口统计学研究人员发现，当他们计算数字时，很难让它生效。
鲸鱼和大象也是活得比繁殖能力更久的生物的例子。它们也是群居动物。也许他们对孙辈的重要性超出我们的想象。但在图表中，还有一些动物在生育结束后继续存活。这些动物包括孔雀鱼、水蚤、蛔虫和蛭形轮虫，所有这些都让赖利的爸爸看起来像欢乐满人间的玛丽。所有这些动物都会产卵，仅此而已。他们没有一个人举起翅膀或鳍来照顾他们的孩子，更不用说他们的孙辈了。然而，现代进化理论认为，没有自然选择让它们存活下来，因此我们应该预期它们会被淘汰。
2011年，查尔斯·古德奈特(Charles Goodnight)和我有了一个关于生育后寿命可能如何演变的想法，这个想法听起来很抽象，但当我们做了数据分析后，它实际上是可行的。我们认为，人口中较老的“退休”部分，在盛宴和饥荒的循环中，起到了维持人口稳定的作用。天气好的时候，他们会吃掉多余的食物，帮助防止人口过剩。当食物短缺时，它们是第一个死去的。
年代自然界中衰老的类型是多种多样的，这表明大自然能够随意开启或关闭衰老。考虑到这一点，我们对解释衰老的理论持极端怀疑态度是可以被原谅的。无论我们的衰老理论证明，它最好为可塑性、多样性和例外情况留出空间。
理论生物学家乔什·米特尔多夫(Josh Mitteldorf)拥有宾夕法尼亚大学的博士学位。他经营着agingadvise.org网站，并为ScienceBlog.com撰写每周专栏。米特尔多夫曾在麻省理工学院、哈佛大学和伯克利大学等多所大学担任访问研究和教学职位。
多利安·萨根是著名的作家、生态哲学家和理论家。他的随笔、文章和书评曾在《自然历史》、《史密森学会》、《连线》、《新科学家》、和纽约时报，等等。
参考
1.琼斯,O.R。,et al。，生命之树上衰老的多样性。自然505, 169–173 (2014).
摘自破解老化密码作者:Josh Mitteldorf和Dorion Sagan版权所有©作者并经Holtzbrinck出版有限公司的分支Flatiron Books许可转载。
