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如果细胞分裂速度突然加快100倍,生物体的寿命是更长还是更短了?

什么?还在考虑寿命增加或缩短?

体温都得超过 300℃,直接熟透了好吧。

以下是分析和计算过程:

一个人在静息状态下的平均功率为 100W 左右,细胞分裂速度突然加快 100 倍,意味着静息功率至少突然激增到了 10000W。

要知道博尔特的瞬时最大功率也才 2000 多 W。

你这一身的功率,相当于 5 个博尔特在冲刺。

如果高的功率,人体温度会有多少呢?

我们不放一算。

根据斯特藩 - 玻尔兹曼定律:

人体辐射散热为:

equation?tex=Q %7B%E8%BE%90%7D%3DA%5CDelta+j%2A%3DA%CE%B4%EF%BC%88T %7B1%7D%5E4 T %7B0%7D%5E4%EF%BC%89

为辐射系数,人体表面接近 1,这里取值为 1。

为斯特藩 - 玻尔兹曼常量,取值

为环境温度,不妨取值 300K(26.85℃)。

为人体温度,即我们需要求的值。

为人体表面积。

根据许文生氏公式: equation?tex=S%28+m2+%29+%3D0.0061+%C3%97h%28cm%29%2B0.0128%C3%97m%28kg%29 0

可得,170cm、60kg 的人,体表面积为: 1.65m^2。

根据以上公式和数据,易得:

人体温度

为:

582.32K,也即 309.17℃。

这么高的温度,意味着即便人体充分发挥散热能力,降低一点点温度也是杯水车薪。

所以,人很快就熟透了。

这个问题下的众多答主,都忽略了一个非常严重的问题。

细胞分裂速度突然加快 100 倍,意味着新陈代谢至少会加快 100 倍。

  • 考虑到微环境的骤然改变,生化效率的降低,实际支撑 100 倍分裂的新陈代谢加速远远不止 100 倍。

有人不理解为什么,分裂速度加快 100 倍,新陈代谢为啥就会加快 100 倍。大家都会这么想,的确干细胞的功能谁要是分裂增值分化,但是分化后的细胞不是主要是其他功能吗?它们也不再分化,整体新陈代谢不应该会增加 100 倍啊?

我这里再详细解释一下,为什么新陈代谢也会加快 100 倍。

第一点,细胞分裂速度和生化效率直接相关。只有提升了干细胞的生化效率,分裂速度才能加快。干细胞的新陈代谢主要都发生在分裂上面,因此新陈代谢会提升 100 倍。

第二点,细胞分裂速度加快 100 倍,人体还需要正常维持,说明细胞总量还没变话。也就是说新旧细胞也完成了 100 倍加速更替,意味着老细胞生命周期和凋亡速度也需要加快 100 倍,它们的新陈代谢速度也需要加快 100 倍。

第三点,细胞分裂速度提升 100 倍,其实突破的是生化反应效率和速度(物理法则)。人体是一个体液共享的生化反应池,生化环境是一个整体,要么一增俱增,要么一减俱减少,不可能存在初始条件完全不变,只增效特定细胞生化反应的情况。

第四点,除了共享生化反应池外,人体也是众多系统联合存在的。任何一种功能都是和其它功能相关联的,例如生长发育和消化、循环、呼吸、运动系统等等的正关联。生长发育相关的细胞增速 100 倍,其它系统也需要被迫增速 100 倍。

很多人并没有意识到,100 倍增加有多夸张。人体细胞每天的更新率为 1%~2%,增加 100 倍,意味着更新率变成了 100%~200%,一天就会增加 1~2 个人体的更新量。即便不考虑其它能量增加,消化系统所需要的摄入量,是不是都朝着 100 倍提升了?消化系统提升了 100 倍,其它系统是不是也被迫提升 100 倍?

总之,虽然题设的确只有分裂加快 100 倍,但要支撑这个复杂有机体存在,还有生命周期和凋亡速度的 100 倍,其实 100 倍新陈代谢其实都打不住。

从演化的角度来说,细胞分裂速度也不可能凭空增加 100 倍。

一个细胞,其实就是一个超级“工程”,仅仅一秒钟,就会发生一千万次的生化反应。

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生化反应的效率和速率,在不同的温度、浓度、压力、电流、催化剂条件下有所不同。但受限于不同位置不同元素最外层原子轨道(物理法则),最高上限也被死死卡死。

生物演化到一颗细胞这样的复杂程度,用了多少年的时间?

至少 20 亿年。

42.8 亿年前,或许已有了最早的生命。但一直到 18 亿年前,才可能有了最早的真核生物。

如此漫长的 20 多亿年,经过不断的淘汰迭代,只有生化效率和速率越能适应环境,才越能生存下来。

当环境恶劣时(营养缺少、废物积累、环境有害),它们的生长发育和分裂繁殖都会减慢。当环境优渥时(营养丰富、废物清除、环境适宜),它们的生长发育和分裂繁殖都会加快。

这一条,不仅仅是原核生物、原生生物,甚至是众多多细胞生物的生存法则。

生物们不是不想凭空加快分裂繁殖,而是根本不能。

唯一可能做到加快 100 倍的,只有这样的情况:

  • 比原生生物(包括)更加简单的生物,通过提供无比优渥的环境,来使得原本生存在极其恶劣环境中的个体,分裂速度加快 100 倍。

而原本生存在优渥环境的简单生物,便不可能做到分裂速度加快 100 倍,因为被生化效率和速率限制得死死的。

至于多细胞生物,尤其是刺胞动物之后,演化出组织、器官,甚至是系统的生物,更是根本不可能做到。

生物为什么演化出器官和系统,因为对于多细胞生物来说,相同功能的细胞集中才能干“大事”,才能出效率。

心脏源源不断的提供动力,负责血液循环。

肺源源不断的提供新鲜氧气,并排出二氧化碳。

肠胃源源不断的摄入营养。

肝脏则肩负着消化、营养转化、储能、代谢、解毒等多种多样的功能。

肾脏则过滤血液中的杂质、维持体液和电解质的平衡。

……

复杂生物的器官,同样在一次次自然选择中,越来越匹配生存效率。不说提供 100 倍,哪怕是提高 2 倍,都是在超频了。健康人的心率在 70 左右,再年轻,也就超频到 3 倍左右。

100 倍,对于这些复杂器官来说,简直是过于夸张。

新陈代谢提升 100 倍,意味着血液循环的效率需要提升 100 倍以上,心脏自然只能直接爆缸了。

而肺泡交换氧气的效率也需要提升 100 倍,肺内部空间就那么大,再怎么优化,也不可能提升 100 倍。直接炸了,无根本做不到。

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人的体液、电解质、酸碱都维持着动态平衡,新陈代谢速度提升 100 倍,也意味着消化系统需要提供 100 倍的物质供应,把肠胃吃得堵死了也根本做不到。

至于肝脏和肾脏,两个都是要不毒死,要不忙死。

你想大脑不负责这些基础功能,除了海马体神经元也基本上不细胞分裂,能逃过一劫吧?

你想多了,根本不可能。

的确,大脑主要的神经元是终生制的,可惜神经元其实仅仅只是大脑细胞的少部分,多达 90%的细胞其实是是神经胶质细胞。神经胶质细胞终身具有分裂能力,原本神经胶质细胞仅仅只是自然更替,突然分裂加快 100 倍,看看这这脑瓜子还能撑到几时。

我们退一万步来说,即便这些细胞足够快的凋亡,大脑也不可能平安无事。

覆巢之下安有完卵。

人体高功率产生的热量,就完全受不了。

前文我们计算了提升 100 倍的新陈代谢率,人体温度达到夸张的 300℃以上。

人类历史上发烧最高纪录是 46.5℃, 1980 年 7 月 10 日一 52 岁亚特兰大黑人所创造。

我们不放把这个温度作为人体烧死的上限。

容易计算出:

人体静息功率只需要长期维持在 219W,就足以把人烤死。

当然,这个数据是人体不散热的情况下。

考虑到可以通过外界冷风、发汗等方式散热,人体的功率上限其实是可以非常高的,可以接近 1000W。

如果用接近 0℃的高速水流进行全身冲刷,或许 2000W 都能抗住。不过考虑到,人体类似于一个圆柱体,从内到外是存在温度梯度的,内部温度过高也会死掉,大概率也抗不了大几千 W(虽然体表散热足够)。

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所以。还是建议不超过 200W,毕竟稍有不慎,在睡觉的时候没有创造散热条件,就直接烧死了。

而 200W 对应的新陈代谢增加倍数,也才 2 倍而已。

即便我们考虑到个体差异,留一点点的余量,我们基本上也可以下一个这样的结论:

对于恒温动物来说,能够支持的细胞分裂增速,通常无法超过 3 倍。当变温动物从较冷温度到较高温度环境时,能够支持的细胞分裂增速远远超过恒温动物,个人推测也应该无法超过 10 倍,同样距离 100 倍甚远。

加快 100 倍,还想着寿命是更长还是更短,很明显想多了呢。

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