跟生命時鐘一起跑：活到老跑到老的生物學家...

名人推薦：推薦序
用心跑！/張俊哲
首先，我非常感謝商周邀我寫序。回想當初在瀏覽書稿不到五分鐘，我就倒抽口氣，然後自問：他們是不是找錯人了？
我必須承認：跑步從不是我的強項。疫情前我若還能拖著疲憊的身軀走出實驗室，每週固定到學校健身房報到個幾次，然後在跑步機上慢跑或快走個五十分鐘，就鐵定是當日最高成就了。這和作者伯恩•韓瑞希（BerndHeinrich）的形象差距甚遠，因他曾是超級馬拉松的世界紀錄保持人。我大膽推測：今年已八十多歲的他，鐵定還跑得贏小他三十來歲的我，而且還遙遙領先！另外，我和韓瑞希雖然都是生物...

第一章 大限與老化
我們不一定非得彼此競爭，也可以試著和生物時鐘賽跑。
大家都抗拒死亡，但先知天命才能盡人事。
綠頭蒼蠅平均壽命才一兩週，老鼠一年，亞洲象五十年，非洲象七十年，人類大概有八十。一般而言，越活躍的生物壽命越短，所以樹木極其長壽。加州一棵刺果松神木被命名為「瑪土撒拉」（Methuselah），測量結果為四千八百五十歲。但縱觀全球，它還有不少前輩，例如壽命已達一萬三千年的大橡樹。然而我這邊的森林裡，大部分樹木卻只活了一、兩年，平均壽命少於一年，因為機率上，數十萬棵小樹裡只有一棵能幸運得到足夠日照，撐過最弱小的階段。即使突破長輩蔭蔽得到光線，之後的壽命上限還是差異很大，首先「林冠木」和「下層木」兩種類型就不同：下層木長得快但衰老也快，一段時間後就被淘汰，取而代之者則可以承受較久的低日照，以時間為武器對抗機率，以求在未來仍有一席之地。
動物與樹木不同，絕大多數表現得十分活躍，僅少數物種由於環境酷寒或營養匱乏而生長得極其緩慢。目前已知最長壽的動物是「海洋神祕」，一隻冰島外海撈起的北極蛤，高齡五○七歲。從殼內的生長紋推敲，牠出生於公元一四九九年，但二○○六年為了測量生長紋開殼而亡。其他常見的「冷血」緩慢動物之一是烏龜，紀錄上最長壽者是一隻瓜達拉哈拉群島巨龜，名叫強納森，目前高齡一百八十八。強納森和北極蛤都一樣，能如此長壽絕非因為生活規律、每天慢跑做運動。有些人類想靠這種方式延長壽命，我自己也努力維持身體健康心情愉快。良好體況和避免疾病當然可以延續壽命，而跑步雖然沒能徹底阻止老化，卻提升了我的生活品質。

衰老難免，壽命與物種相關**

多數人不會認為一生心跳有總量限制，所以才敢大膽奔跑。然後十七年蟬卻沉睡地底一動不動，算準十七年才破土而出，耗盡大約兩星期的時間盡情飛翔歌唱。人類心跳低的話約五十，高的話如跑步時可超過一百五十，所以我青春期的時候父親還曾告誡我「別跑太兇」。當然我沒有停，與許多人一樣每天選個時段跑步以「維持體態」，但跑步沒能讓我活更多日子，而是讓我的日子更多活力。
總之，衰老必不可免，壽命與物種相關，無論動植物皆然。我家外頭樹林的酸櫻桃只有大概二十年可活，糖楓卻能活超過兩百年。酸櫻桃為了在林間空地存續，必須成長迅速、大量製造種子，否則一下就會遭到黑莓、糖楓、山毛櫸、梣樹、橡木壓制。溫帶地區多數樹木的生物時鐘以年為單位，調節葉子枯萎凋零的時機。
除了溫帶植物，其他物種如樹蛙、雨蛙、部分昆蟲，牠們的生物時鐘會調整其生理與行為以求生存。進入冰冷僵硬的假死狀態是一個辦法，又或者部分昆蟲族群的策略是直接放棄成年個體，寄望於卵、蛹及幼蟲。多數黃蜂和蜜蜂的雄性在秋季會全部死亡，雌性則進入休眠，過了半年以後再回復正常生活。社會性蜂類，如熊蜂族群，雄性與不具生殖能力的（雌性）工蜂壽命只有一年，蜂后卻可以活好幾年；螞蟻或白蟻的蟻后甚至可以生存達數十年。能夠復甦的休眠在多數動物身上是適應演化的成果，受到生物時鐘調節，而且與人類也有關係。
冬季憂鬱在人類身上是常見現象，可能成因為日照時間縮短，又或者是祖先為了適應環境而發展出某種特質，經由血緣繼承流傳至今。雖然目前看不出冬季憂鬱帶來什麼優勢，然而我再次猜想：或許遠古時代，尤其尼安德塔人那時，冬季憂鬱對於適應冰河期的氣候有所幫助。幾次冰河時期的影響消退之後，智人才從非洲大陸往北開枝散葉。近期的基因研究發現我們其實是混血，許多現代人身上存有少量尼安德塔人的基因。多數人到了春天會有情緒上揚充滿活力的感覺，彷彿自能量不足的階段甦醒過來。百分之三的人口苦於季節性情緒失調，症狀的發生和結束每一年都是差不多時間。在我看來，最合乎邏輯的解方其實就是盡量躲起來休息，但醫學上的正規治療則主張不要調整行為，而是改變環境：增加日照時間，因為多數動物藉此調整約年節律。休眠也是約年節律的一環，與疲憊、低落、失去活力有關。我們無從得知極地松鼠或熊在休眠階段究竟心裡是什麼感受，但其行為確實如同嚴重憂鬱症，儘管一切都是為求生存。
某些情況下，休眠反而導致死亡，這現象與食物的地理分布有關聯。北方的熊在秋天吃飽之後就變得懶洋洋要冬眠了，南方的熊卻會繼續狩獵。北美洲較北的地區，花栗鼠和土撥鼠都會冬眠，但灰松鼠及飛鼠則不。紅松鼠遇上壞天氣偶爾會挖洞躲進地底幾天，所以也會儲備糧食。不過動物活力衰退可以分等級，譬如鹿鼠過於寒冷時會降低體溫並彼此依偎；北極地松鼠在夠冷的情況下卻會直接假死，心跳幾乎偵測不到，肢體完全不會動，體溫最低可到水的冰點。一些北方蛙類更厲害，直接讓自己凍僵，跟死了沒兩樣，但融化以後竟又恢復原狀。如果人類能像木蛙使體內充滿防護細胞破碎的物質，例如某些動物休眠時分泌的甘油或葡萄糖，理論上我們也可以讓自己結凍後再復活，類似器官置換手術能夠延長壽命的道理。很多昆蟲都會經歷全身結凍再融解，高緯度北極地帶更有些種類要花十年才能成蛹，因為每年冬天都要化作冰塊、春天開始解凍，只有或許短短一週的夏日時間能夠活動。兩次夏季之間，牠們究竟是生是死？科學無法肯定回答，如何定義生命開始與結束有時超越生物學的探討，進入哲學討論的領域。
若一個人因車禍或其他原因驟然昏迷，立刻置於冰水中就還有可能救活。原因是藉由冰水迅速降溫，當事人又昏迷不掙扎，腦部新陳代謝便會暫停，不再消耗養分。原本心臟停止會導致無法輸送養分到腦部，但腦部所需的資源因冷卻得以保存，新陳代謝便可以稍後重啟。這種情況下的人有點類似暫時休眠的土撥鼠，甚至乾燥的蠓科幼蟲。蠓科幼蟲在乾燥下可以保存數十年，補充水分後瞬間復甦。所以生和死未必是清楚二分的狀態，中間還有不同階段。麵糰中不斷分裂的酵母菌是一種活著的狀態；秋天自加拿大和緬因州穿越墨西哥灣到中美和南美、春暖花開之前就趕回北美的蜂鳥也是一種活躍的生命，牠們才回來就搭上順風車，黃腹吸汁啄木鳥已經在糖楓樹上鑿好洞，大家一起享用甜汁。

老化和新陳代謝**

生物龐大的身軀機制複雜，要死而復生還保持健康過於困難，但從遺體取一部分利用接肢方式未必不行，植物就有很多例子（不過植物可以自己再生，效果當然更好）。動物也有再生能力，表現於血液、傷口、內臟與皮膚的細胞更新等等。有些物種如蜘蛛、螃蟹、蜥蜴、章魚為了逃避天敵可能自斷肢體，被抓住腿或尾巴時乾脆放棄那個部位給對方吃掉，如此一來至少性命保得住。這種適應行為必須搭配高度再生機能，生出的替代品至少得接近原樣。蠑螈是其中佼佼者，能複製出一模一樣的器官，從視網膜、水晶體、心臟、脊椎到下顎都行。尤其牠們還能反覆再生，因此至少在理論層面上，可說永生不死。
哺乳類沒辦法再生肢體，但傷口會癒合，肌肉、骨骼、皮膚、血球、腦組織都能重新生長。縱使出意外斷了手指或手掌之類，只要能及時送到外科醫師手中，都有機會接回去。完全無法靠手術，只能依賴自身再生能力的是體內的微損傷。老化其實就是細胞損傷緩慢累積導致的肉體機能衰退，因此成年個體通常在接近該物種壽命期限時便逐漸邁向死亡。研究此過程的領域是分子生物學，DNA與演化適應也隸屬其下。
很久以前學界就認為老化和新陳代謝有關，推論依據是大型動物一般壽命較長，新陳代謝率比小型動物低。
多數能夠飛行的成蟲消耗能量很高，只能存活數日，幼蟲階段消耗能量相對很低，所以能夠持續好幾年。老鼠與小型鳥類也一樣，新陳代謝率比大型的哺乳類、鳥類和人類都來得高，個體成熟速度也特別快。不過大型動物經由運動或壓力也會表現出類似老鼠或小鳥的高代謝率，所以有人推測這兩個因素會加快老化。提出此理論模型的學者是漢斯•塞利（Hans Selye），研究主題為一般適應綜合症（General Adaptation Syndrome），因此該疾病也稱作塞利症候群。他在實驗室環境內誘發警報階段，藉由強制奔跑或降低溫度迫使動物身體發熱並提高代謝率。我們已經知道，如休眠這種減緩生理機能的現象能夠大大降低代謝率，某些小型哺乳類的壽命甚至能因此延長一倍以上。禁食（提供的食物低於放任進食時的攝取量）同樣可以減緩實驗室動物的新陳代謝並增加壽命。看看烏龜，牠們吃得少、動得慢，心率低、壽命長。統整這些現象得到一個訊息：放輕鬆，別操勞自己的心臟，否則會像那些心臟跳太快、新陳代謝率太高的小型動物英年早逝。這輩子有多少心跳一開始就註定了，慢慢用才活得久。
若上述說法為真，對我們這種定期跑步、每次跑好幾里的人來說，可真是天大的壞消息。喜歡宅在家裡的人聽了一定很開心。父親對我跑步習慣表示「擔憂」的時候，想必也是信了那套理論，而且他一開始還自誇年輕時是跑步健將，後來卻漸漸刻意不跑了。
塞利症候群將生理機能直接與內分泌、活動強度，以至於能量消耗做連結，似乎缺乏足夠證據，不過食物攝取確實與壽命相關，無論老鼠或其他生物在進食受限下，壽命都會延長。即便如此，限制進食能增加壽命這個結論還是值得商榷，因為樣本始終只有實驗室內的動物；換言之，牠們被禁食的同時也關在籠子內，除了吃以外什麼也不做，尤其沒有運動。在我看來，在這種環境下的動物，若有多餘熱量只會成長較快、成熟較快，於是壽命才顯得比較短。
而且塞利症候群模型對壽命的詮釋後來受到挑戰。過去半世紀的學術研究指出，輕微刺激反而能夠減緩老化並進而增加壽命，符合條件的刺激種類非常多，包括適量的日曬、高重力、冷熱、限制進食及運動。真正降低壽命的刺激要是高強度且長時間，不留喘息的餘地。
控制與啟動衰老的都是DNA，但詳情如何？想瞭解其中的運作機制，一個辦法就是以原版和不同版本做對比。有個與遺傳物質相關的現成案例是早衰症，這種遺傳疾病會導致異常快速的衰老，發病者都是幼童，他們長到十歲就已經步入老年，出現正常人年邁才有的特徵，十幾歲到二十出頭就會器官退化死亡。
DNA位於染色體，染色體兩端名為「端粒」的蓋狀結構是一種剎車裝置，可以停止基因作用。端粒的功能十分關鍵，若細胞分裂不受限制便會恣意生長，好比癌症。有些基因應該封鎖不啟動，而端粒就負責維持染色體完整，直到需要其中基因才進行解封。正常老化的過程裡，端粒會因減少或損毀而縮短，引發與老化相關的疾病。但研究發現「端粒酶」可以修補並延長端粒，避免DNA過早釋放。端粒酶調節DNA通道與細胞活性，才有了皮膚再生、傷口癒合這些現象，而細胞本身的特定條件又影響端粒酶如何作用，例如對蜥蜴而言，掉尾巴這種刺激促使細胞返回「幼態」再生一條新的，截斷蠑螈腿也會得到同樣結果。蜥蜴和蠑螈經歷天擇壓力，DNA已經記錄特定刺激訊號進行回應，可能情況是曾有個時期尾巴利於生存繁衍但又容易掉落，大概因為天敵喜歡抓牠們尾巴，而將尾巴送給獵食者總比全身淪陷要好。類似情境是樹木在秋天落葉，葉子與蜥蜴尾巴一樣具有生理功能，但如果整個樹冠積雪過重壓垮樹幹造成損傷甚至死亡就得不償失，索性捨去舊葉再長新的就好。
由於保留與失去身體一部分各有利弊，因此樹木會做出取捨，優先拋棄已經發黃褪色、失去功能、無法從空氣吸收碳的枯葉。環境中的刺激如化學物質訊號能影響白蟻蟻后，牠平時大量排卵，但察覺冬季來臨食物不足時就會降低數量。或許運動之於人類就像蠑螈腿、蜥蜴尾那樣是個重要刺激，能夠幫助我們修復細胞、維持現況並延緩衰老。由此推論，儘管人類無法再生肢體，但應該也承受過天擇壓力，迫使身體修補、強化、重建肌肉。基於這個已經有不少證據的假設，我們不禁要思考：老化在分子層面如何運作？最直接的答案是目前沒有結論，但接下來我想將細胞比喻為分子機械，做個簡單說明。

試著和生物時鐘賽跑**

壯麗的大教堂得從一磚一瓦、灰漿玻璃開始，經過成千上萬道工序的堆砌才能落成。人體也一樣，結構極度精緻複雜，由數十億小單位組合而來。蓋教堂需要建材，人體的成長與存續則以食物為原料，兩者都有可能要從遠方運送到現場。如果原料直接放在工程地點或分子結合地點，建造（成長）速度就能加快很多，問題是大量囤積占據空間，會塞得工程現場水洩不通，其他東西就沒辦法進出。以分子層級舉例，胺基酸A要接合於分子B的特定位置，結果周圍堆滿從A到Z各種材料，除了阻塞之外，還容易引起組裝錯誤拖垮工程進度。工程出差錯，在建築上可能是屋簷結構脆弱，在身體上或許表現為長疣，再失控一點則是癌症。反之，若原料稀缺，工程被迫放慢，組裝流程可以更精準有序。也就是說：供給過量（吃太多）雖然加快成長，但會導致衰退提早到來，所以縮短壽命。另一方面，囤積資源（例如脂肪）的基因現在造成成年人肥胖，然而或許以前某些環境下具有天擇優勢（就像熊為冬眠做預備）。運動會消耗養分卻也排除多餘物資，只是方式不同。我認為運動或許能啟動身體的合成功能進行修補，因為修補與成長或再生是一體兩面。
還記得年輕時我跑步之後肌肉會痠痛，年紀大了反而很少。痠痛代表損傷，是身體向肌肉示警要求休息以進行修補。我受過的傷無論嚴重程度或持續時間都超過細胞層級，像撕裂傷、椎間盤破裂、肌腱斷裂、兩邊膝蓋軟骨磨損等等，全發生在二十幾歲，後來都好了。一直到六十幾歲膝蓋才又出問題，給我照X光的專科醫師聽完我無數超級馬拉松經驗後，表示我該換個不會「磨光」膝蓋的運動，例如游泳。之後我也遵照醫囑，在接下來幾個月跑少一點。但畢竟是二十年前，當時我還破了紀錄，於是忍不住問他繼續跑下去會如何。醫生回答：「到時候我得把你的膝蓋骨拆下來丟到垃圾桶。」八十歲那年，打算再次參加超級馬拉松之前，我做了健康檢查，醫師聽了一次心跳，又聽了第二次，接著開口說：「心跳聽起來像十六歲的運動員呢。」而且我膝蓋也沒大礙，反倒不少同齡好友一輩子不跑步，卻已經做了髖關節置換手術，他們挺羨慕我的好運氣。換言之，肢體都不用可能會「生鏽」。不過世界上有很多長壽又健康的人幾乎不運動，也有累積跑步里程很高的人年紀輕輕就亡故。總之，老化是註定，差別在於老化得多快。在我看來，小傷自癒從肉眼可見到分子層級，其實就近似所謂「回春」，與蜥蜴斷尾再生或者樹木隨季節換葉差不多。分子層級的現象我們通常觀察不到，但它們持續不斷發生，損傷後的重建通常會孕育出有活力的年輕細胞。
再生所需的局部分子擾動大多是一陣一陣爆發。無論樹木或人類，個體能經歷最激烈的分子擾動就在死亡後不久發生，但我倒認為這其實也是最徹底的重生――死亡以後，我們也能進入森林的生命循環，與所有草木蟲鳥以及哺乳類合而為一，可謂將生命交還給達爾文的「生命之樹」。他提出的生命之樹其實是一棵演化樹，緣起於大約三十五億年前，當時某個細胞得到分裂繁殖的能力，可是每次複製並不完全相同，此後便開啟了天擇與演化。就目前看來，生命之樹會持續增長，直到永遠。
人類就個體而言，是否會提早耗盡自己的生命力？有可能，與我同齡的許多人不只是髖和膝關節，連心臟或其他器官都出現毛病，更別提過敏和睡眠、記憶退化。結果我反而沒事，明明從許多條件來看，我才應該是衛教海報的主角。譬如我跑步的累積里程至少能繞地球四圈，平日自願，甚至故意接觸潛在刺激源，包括給蜜蜂和黃蜂蟄、春天待在緬因州被黑蠅「生吞」、常遭受蚊虻蝨叮咬、去非洲碰上采采蠅。此外，我還會拿老鼠或其他被車撞死的動物來吃，有時肉並不新鮮。與沒接受這些刺激的人做比較，我身體的老化及磨損並不比較嚴重，這歲數還能跑步。
可是若要站在世界舞臺競逐寶座，例如參加奧運，適合的年齡區段就很窄，通常是二十五到三十歲之間，任何人的巔峰都在這五、六年間。只要取得一千萬人的巔峰狀態資料，就能靠統計學計算出人類平均起來體能最強大的歲數，甚至日期。可惜這種統計數字對多數人不具實質意義，因為每個獨立個體就是一次新實驗，變項太多不可能全都保持一致。相關統計更大的意義在於預期不可免的體能衰退，並藉此調整個人目標和期待。我們不一定非得彼此競爭，也可以試著和生物時鐘賽跑。
儘管我是樂天派，但很清楚該來的就會來。大家都抗拒死亡，但先知天命才能盡人事。

第一章 大限與老化
我們不一定非得彼此競爭，也可以試著和生物時鐘賽跑。
大家都抗拒死亡，但先知天命才能盡人事。
綠頭蒼蠅平均壽命才一兩週，老鼠一年，亞洲象五十年，非洲象七十年，人類大概有八十。一般而言，越活躍的生物壽命越短，所以樹木極其長壽。加州一棵刺果松神木被命名為「瑪土撒拉」（Methuselah），測量結果為四千八百五十歲。但縱觀全球，它還有不少前輩，例如壽命已達一萬三千年的大橡樹。然而我這邊的森林裡，大部分樹木卻只活了一、兩年，平均壽命少於一年，因為機率上，數十萬棵小樹裡只有一棵能幸運得到足夠日照，...

目錄
第一章 生物時鐘
第二章 大限與老化
第三章 與生命時鐘賽跑
第四章 起跑點
第五章 跑步，以及與自然連結
第六章 逃離時間投下的枷鎖？
第七章 科學之路
第八章 田徑場上的詩人，自然裡的跑者
第九章 追逐夢想
第十章 欺騙生物時鐘
第十一章 通往斯巴達的路
第十二章 通過演化考驗的狩獵者
第十三章 會賽跑的毛毛蟲、會運動的蛹
第十四章 從追逐賽演變為耐力賽
第十五章 自然之路
第十六章 隨生命時鐘奔跑
第十七章 自然信仰

目錄
第一章 生物時鐘
第二章 大限與老化
第三章 與生命時鐘賽跑
第四章 起跑點
第五章 跑步，以及與自然連結
第六章 逃離時間投下的枷鎖？
第七章 科學之路
第八章 田徑場上的詩人，自然裡的跑者
第九章 追逐夢想
第十章 欺騙生物時鐘
第十一章 通往斯巴達的路
第十二章 通過演化考驗的狩獵者
第十三章 會賽跑的毛毛蟲、會運動的蛹
第十四章 從追逐賽演變為耐力賽
第十五章 自然之路
第十六章 隨生命時鐘奔跑
第十七章 自然信仰