E类病理学家乔治·马丁（George Martin）俯身看着一具新鲜的尸体，思考着面前的多样性。虽然他的尸体几乎总是属于老年人，但他们的变化很大。一个人的肠道会被息肉弄得坑坑洼洼。另一个人的动脉被斑块堵塞。在同一类型的疾病中甚至存在多样性。例如，阿尔茨海默病患者大脑中β-淀粉样蛋白沉积的位置差异很大。如果每种疾病都有相同的潜在原因，那么被该原因破坏的尸体在死亡上应该是相似的。但他们没有。马丁说：“我从未见过两个人以同样的方式衰老。”。
马丁随着年龄的增长，读了所有他能读的书。他特别关注观察从克隆酵母到人类双胞胎等生物的寿命是如何大不相同的。其中一个更引人注目的例子是关于微小蠕虫的报道，秀丽隐杆线虫即使这些蠕虫的基因完全相同，并且生活在相同的实验室环境中，它们的寿命也会增加五倍。
秘密故事：研究衰老遗传基础的乔治·马丁（George Martin）对尸体讲述的人类衰老和死亡的故事感到惊讶。他说：“我从未见过两个人以同样的方式衰老。”。约翰·卡内特生物学家知道环境中的偶然事件（例如被公共汽车撞到）如何影响寿命。他们了解机会在遗传学中的作用（例如亨廷顿病和某些癌症的遗传基因）。但现在，随着动物年龄的增长，似乎出现了第三个不确定性领域，导致它们以不同的方式衰老。研究人员才刚刚开始找出随着时间的推移而形成的生物波动的基础。有些是由于在细胞复制过程中悄悄进入基因组的突变造成的。另一些则是由于分子的变化而导致基因关闭或激活。
细胞核内随机变化的位置很重要，这也可能是偶然决定的。它们就像是蓝图上形成的小裂缝，随着时间的推移，图纸被随意折叠、展开和折叠。根据褶皱发生的位置，蓝图编码的建筑要么保持完整，要么容易倒塌。
就像一阵风吹进玻璃店，偶然性决定了损坏的程度。
为什么进化会允许这种不稳定在我们的生物结构中持续亿万年？现年89岁的马丁（Martin）是华盛顿大学研究衰老遗传基础的研究员，他和其他一些研究衰老的研究人员推测，有限的内在不确定性是有益的，因为它有助于动物适应不断变化的环境。
这个概念符合多样性在进化中的重要作用的更广泛的观点：种群中个体之间的变异为自然选择提供了选择。毕竟，如果在动物遗传基因后发生过度变异，自然选择无法消除这种变异，因为进化意义上的生存只意味着该血统在下一代中的生存。
正如Martin所说，“在我们生完孩子后，大自然对我们毫不在乎。自然选择几乎在40岁左右就消失了，这就是衰老开始的地方。”
虽然生物体内基因表达的突变和波动可以提供适应性的好处，但随着突变的积累和基因表达波动的范围越来越大，它们在生命后期变得有问题。马丁说，反过来，这些机会的波动可能会导致“老年疾病”，包括癌症和退行性脑疾病。
T型在我们的一生中，机会通过微小的、偶然的突变潜入我们的身体。随着时间的推移，细胞分裂时会发生体细胞突变。在每次分裂中，新的DNA链都会出错。参与DNA修复的基因通常会修复这些突变，但如果时间足够长，其中一个修复基因也会不可避免地出错。确切地说，什么时候是一个偶然的问题——尽管风险随着时间的推移而增加。但一旦出现这种错误，更多的突变将被维持而不是修复。再一次，偶然性决定了一个突变随机影响致癌基因的时间。
“想象一下，你在向DNA扔飞镖，”马丁解释道。“这可能发生在你幸运的地方，像我一样，你可以活到89岁。或者你可能会像我已故的妻子一样不幸，她死于一种始于大脑的恶性肿瘤。尽管她的身体状况很好，但她还是感染了一个显性癌基因。”
并非所有癌症都是偶然引起的。2015年1月，一位生物统计学家和一位癌症遗传学家估计，大约三分之一的癌症病例可归因于从阳光到香烟等环境因素的遗传缺陷和攻击。剩下的，他们写了进去科学类可能是由于偶然突变等随机内部事件。
最近的研究表明，随着时间的推移，具有看似微不足道的影响的随机突变可能是一个问题。其中一些突变可能导致基因表达方式的改变。最先进的技术使细胞生物学家能够分析单个细胞内基因表达的微小差异。随着动物年龄的增长，体内基因相同的细胞在基因表达方面似乎会逐渐变得更加不同。
2006年自然研究中，研究人员监测了从6个月大的年轻小鼠和27个月大老年小鼠心脏细胞中提取的十几个基因的表达。基因激活是通过相应RNA的水平来解释的，因为RNA是基因和蛋白质之间分子通路的中间人。年轻小鼠的细胞间RNA水平相对相似。然而，年龄较大的小鼠细胞之间的异质性增加。研究人员认为，这种不一致性可以解释为什么老年老鼠的心脏功能较差。阿尔伯特·爱因斯坦医学院的分子遗传学家Jan Vijg及其合著者总结道：“这些结果强调了衰老过程的随机性。”。
西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的分子生物学家罗杰·布伦特对此表示赞同。他解释说：“如果脊椎动物的高级功能依赖于器官或组织内的细胞群体以某种方式作出反应，那么突变意味着反应的连贯性会降低，这可能会导致功能下降。”。然而，科学家尚未证明这种噪音会导致心脏病等衰老疾病。维杰格对此表示怀疑，但他表示，证据并不简单。他解释道：“很难准确显示细胞之间的变异是如何导致器官功能丧失的。”。
“生完孩子后，大自然对我们一点也不在乎。”
60多年前，C.H.沃丁顿（C.H.Waddington）预测过多的波动可能有害，并提出存在一种生物机制，可以将波动保持在安全范围内。他创造了“渠道化”一词来描述保持稳定的能力。目前，马丁的实验室正在寻找维持体内平衡的基因。他的假设是，这些细胞在生命后期发生了一些事情，增加了衰老的分子“漂移”，从而导致细胞间变异。马丁说：“这种漂移可能会在生育年龄后产生自己的生命，如果你偏离了某个稳态窗口，你可能就回不来了。”
Martin说，他的研究表明，“基因表达的漂移在衰老过程中变得更大”，并可能导致“准随机”老年疾病。然而，他很快补充道，尽管有证据表明基因表达随着年龄的增长而变异性增加，但其背后的确切机制仍有待发现。
与此同时，华盛顿大学研究与年龄相关疾病的研究员亚历山大·门登霍尔（Alexander Mendenhall）正试图找出哪些细胞和器官对不连贯性增加最敏感。他说：“我们想弄清楚什么是偶然发生的。”。为了达到这个目的，他的实验室里的研究人员观察了单个活细胞秀丽线虫蠕虫了解线粒体、肌肉细胞、排泄细胞和其他成分何时以及如何解体。他说：“一旦有了细胞类型失效的数据，也许我们就能预测出特定问题的概率。”。
A类生物学家们在研究细胞的问题时，也在学习个体内部的变异性是如何适应的。虽然非遗传波动和利益之间的因果关系尚未得到证明，但在自然界中遗传相同的生物体种群中也存在类似的权衡。生物学家称之为“偷窃”，即从投资者那里窃取一句话，这些投资者想要缓冲货币损失，因此将资金投入到相反的结果中。
在单细胞、基因相同的大肠杆菌细菌。许多微生物在接触抗生素时死亡，但其中生长最慢的微生物似乎仍然存在。研究人员不知道是什么导致了微生物克隆之间基因表达的变异，但他们怀疑这种变异已经持续了一代又一代，因为它有助于谱系的生存。有一些迹象表明，癌细胞群也采用了混合疗法：快速分化细胞似乎更容易接受化疗。
“机会是研究人员必须面对的问题，无论他们喜欢与否。”
同样，门登霍尔和其他人也表现出了基因上的一致性秀丽线虫蠕虫产生的“热休克”蛋白质数量不同。这些特殊的蛋白质可以保护其他蛋白质，因此它们不会因触发因素（从癌症到高温一闪）而变形或出现其他缺陷。那些生产更多蛋白质的人后代更少，但比那些生产更多婴儿但生产更少热休克蛋白质的人更好地承受环境压力。门登霍尔说，这种变异可能持续存在，因为它使种群内蠕虫的生理机能多样化。他已经确定了控制信号系统的基因，他认为这些基因可能是变异的基础。
当许多研究人员考虑基因表达如何变化或漂移时，表观遗传学很快浮现在脑海中。通过表观遗传学，组成基因的核苷酸在没有突变的情况下发生表达变化。具体来说，表观遗传学与两个关键过程有关。其中一种成分涉及组蛋白，DNA缠绕在细胞核内。这些线圈的紧密性暴露或隐藏了某些基因，从而使其表达或不表达，这种情况可以通过组蛋白修饰过程中“组蛋白因子”的结合来改变。第二个表观遗传成分涉及附着在DNA上的甲基化合物，激活或抑制潜在基因的表达，这一过程称为甲基化。
遗传LOTTO：年轻生物和老年生物之间观察到的表观遗传漂变程度，使研究人员相信其他因素也在起作用，包括随机选择的乐透数字。汉娜·K·李
在过去的十年中，科学家记录了甲基化和组蛋白修饰模式的变化，这些变化随着生物体年龄的增长而变化。由于这些改变会导致基因表达的偏差，一些研究人员将这种现象称为“表观遗传漂变”
在2012年的一份报告中美国国家科学院院刊研究人员发现，103岁儿童的DNA甲基化程度低于新生儿。不仅如此：百岁老人的基因组甲基化点比婴儿少了近500000个。在另一项研究中，研究人员将基因组上甲基化和组蛋白修饰模式相似的3岁同卵双胞胎与在甲基化、组蛋白修饰和基因表达方面差异显著的一对50岁同卵双生子进行了比较。没有人知道这些不同的模式在表观遗传修饰中的作用是什么，它们只是表明表观遗传改变（已知可以改变基因表达）可能是遗传漂变的原因。
已知一些外部原因是表观遗传变化的基础，如吸烟。但是，在年轻生物和老年生物之间观察到的表观遗传学漂移的严重程度使研究人员相信，其他因素也在起作用，包括那些随机的因素，就像一个人被鸽子粪便投掷一样。Mendenhall说：“机会是研究人员必须面对的问题，无论他们喜欢与否。”。“这并没有让事情变得如此简单。”
随着突变的逐渐积累，甲基化和组蛋白去乙酰化可能会改变那些无关紧要的基因的激活，或那些决定DNA修复和癌症控制等重要过程的基因的活化。就像一阵风吹进玻璃店，偶然性决定了损坏的程度。研究人员发现证据表明，这种损伤可能导致与衰老相关的疾病。例如，当正常抑制肿瘤的基因因甲基化而沉默时，一些癌症就开始了。
然而，科罗拉多大学的分子生物学家汤姆·约翰逊（Tom Johnson）担心，目前关于表观遗传学在衰老中的作用的热潮，几乎没有证据能够推动。大多数基因表达的变异仍然存在，没有记录的原因。此外，约翰逊指出秀丽线虫尽管蠕虫的衰老方式存在巨大的、无法解释的变异，但它们根本没有表现出甲基化。他并不怀疑基因表达会随时间而漂移，相反，他质疑表观遗传学是主要的潜在原因。另一个潜在的机制可能是蛋白质在合成过程中和合成后发生的变化。“我宁愿称[漂移]为随机性，而不是表观遗传学，”他说，“因为当你说表观遗传学时，你会假装知道发生了什么。”
约翰逊曾在麻省理工学院主修物理一年，他从未被年龄增长中的偶然因素所动摇。他说：“你永远无法准确测量原子的位置，因为在测量原子时，你会移动它。”他指的是海森堡的测不准原理，该原理声称精度有限。“你不可能对任何事情都完全明确，即使是单个原子。”
因为马丁和他的同事们还没有明确指出衰老的机制，任何提及从细胞水平解决衰老问题的方法都为时过早。（马丁尖锐地说：“如果我们真的想让人们活得更长，我们会致力于我们的卫生系统，以便实现全民保健。”然而，科学家们已经描绘出了大自然中更完整的机会图景。达尔文指出，在生殖年龄之前和期间，变异可以帮助生物体适应不断变化的环境并传递基因。然而，在生育年龄过后，马丁和其他研究人员开始感到变异变得越来越无情。大自然的确是一个残忍的情妇。在给我们下达了基本指令后，她抛弃了我们，任凭命运摆布。
艾米·麦克斯曼是一位获奖的科学记者，拥有哈佛大学进化生物学博士学位。她的鹦鹉螺人性起源论在中显示2015年美国最佳科学与自然写作奖。
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