不久前,,美國生物學(xué)家辛西婭·凱尼恩的實(shí)驗(yàn)室里發(fā)生了意想不到的事:只有14天壽命的線蟲,,存活了84天,,竟然還在培養(yǎng)器皿里悠游自在地蠕動。讓這些線蟲擺脫死亡厄運(yùn)的是它們身上罕見的基因——daf-2,。根據(jù)辛西婭·凱尼恩推斷,,daf-2基因也可能影響人類的壽命。想象一下,,人類也能抵抗衰老,,壽命延長到6倍。甚至……更多,?
衰老從細(xì)胞開始
物理學(xué)家說,,任何事物,無論是人類還是一塊石頭,,最終都會分解消亡,這符合熱力學(xué)第二定律——在有限空間和時間內(nèi),,一切和熱運(yùn)動有關(guān)的物理,、化學(xué)過程都不可逆。
生物學(xué)家說,,衰老從細(xì)胞開始,。他們早就發(fā)現(xiàn)一件有趣的事實(shí):每種細(xì)胞的壽命都有限度。即便是人工培養(yǎng),、在最好的條件中生存的細(xì)胞,,一旦接近這個限度,衰老和死亡就是既定命運(yùn),。例如人體的成纖維細(xì)胞,,最多只能繁殖50代,之后,,便無法逃脫死神的親吻,。
能夠進(jìn)行分裂的細(xì)胞,在分裂之前都要先復(fù)制染色體,,以保證形成的兩個細(xì)胞各自分到一套完整染色體,,從而讓新產(chǎn)生的細(xì)胞能夠正確制造生命必須的物質(zhì),比如蛋白質(zhì),。但是由于DNA不能復(fù)制染色體最頂端部分——端粒,,因此復(fù)制品比模版略短些。這通常不會引起問題,,因?yàn)槎肆V皇且欢渭貲NA鏈,,大約含1000個無編碼意義的堿基對,它的功能是保持染色體兩端的穩(wěn)定性,。
然而,,細(xì)胞每分裂一次,,端粒就丟失一小段,約50~200堿基對,。當(dāng)端粒消耗殆盡以后,,染色體就會失去穩(wěn)定性,可能會粘在一起,,還可能以異常的方式重新組合,。這導(dǎo)致細(xì)胞無法正常生產(chǎn)生命物質(zhì),發(fā)生嚴(yán)重功能紊亂,,趨向死亡,。
但有些細(xì)胞卻能獲得“永生”——生殖細(xì)胞和癌細(xì)胞。在它們內(nèi)部,,會產(chǎn)生出一種活性物質(zhì)——端粒酶,。端粒酶能修復(fù)細(xì)胞分裂時發(fā)生在端粒部位的損傷,使傷口彌合,,從而避免了細(xì)胞衰老,、死亡的趨勢。
細(xì)胞新陳代謝產(chǎn)生的自由基也會加速細(xì)胞衰老,。自由基是異?;顫姷膸щ姺肿踊蚧鶊F(tuán)。它會氧化細(xì)胞中的物質(zhì),,引起DNA損傷,,損害細(xì)胞膜,使蛋白質(zhì),、核酸等大分子交聯(lián),,從而影響細(xì)胞的正常功能。
還有一些生物學(xué)家認(rèn)為基因中存在著特定的程序,,這個程序像時鐘一樣,,生物總會按照這個時鐘的控制步入生命的每個階段——生長、發(fā)育,、衰老和死亡,。如果這個程序中的某個基因發(fā)生突變,那么生命的腳步也會發(fā)生改變,,例如辛西婭·凱尼恩的線蟲,,就是觸動了這個程序中的daf-2基因,才使它的生存時間,,比預(yù)期壽命長了6倍,。
預(yù)期壽命是難解之題
既然線蟲都有14天的預(yù)期壽命,那么,人究竟能活到多老,?
這個問題會讓生物學(xué)家們蹙起眉頭,,因?yàn)樗ダ虾退劳鍪且粋€錯綜復(fù)雜的過程,而探求這個過程,,就像踏進(jìn)了一座迷宮,。至今,生物學(xué)家們還困在這個“迷宮”里,,他們摸索,、試探,有時候推開了一扇門,,有時候又不得不退回來,。
如果非要有一個答案,愁眉苦臉的生物學(xué)家們會說,,依照目前所掌握的生物學(xué)規(guī)律,,有一些方法可以推算人類的預(yù)期壽命。但所依據(jù)的規(guī)律不同,,結(jié)果也不同,。
在比較生物學(xué)領(lǐng)域,生物學(xué)家們對哺乳動物的壽命測算有兩種觀點(diǎn):第一種認(rèn)為,,哺乳動物的壽命是生長期的5—7倍,據(jù)此來推算,,人的生長期為20—25年,,預(yù)計壽命可達(dá)100—175年;第二種認(rèn)為,,一般哺乳動物的壽命是性成熟期的8—10倍,,人類的性成熟期為14—15年,壽命因此可達(dá)110—150年,。
在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域,,生物學(xué)家們發(fā)現(xiàn),人體的成纖維細(xì)胞在體外分裂50次左右,,細(xì)胞的端粒就會耗盡,,細(xì)胞不再分裂,最終死亡,。于是,,“50次”被視為細(xì)胞分裂的極限,而細(xì)胞的分裂周期約為2.4年——據(jù)此推算,,人類預(yù)期壽命可能為120歲左右,。
除了這些推算方法,不同的生物學(xué)家從各自不同的研究領(lǐng)域出發(fā),還有各式各樣推算人類預(yù)期壽命的方法:以代謝率和個體大小為依據(jù)來計算,,以腦發(fā)育情況來計算……然而,,迄今為止,在預(yù)期壽命這個問題上,,生物學(xué)家們的目光是游移的,,無論是何種推算方式,都不能讓他們拍著胸脯說:這就是最準(zhǔn)確的方式,。
長生不老是神話,?
如果對人類預(yù)期壽命的回答不太能讓人滿意,再癡人說夢一般的追問人能不能長生不老,,似乎有點(diǎn)冒險,?
物理學(xué)家會對此嗤之以鼻:這完全不符合物理學(xué)定律。不過,,這次生物學(xué)家們似乎沒有讓人失望:延緩衰老的試驗(yàn)正在進(jìn)行,。生物學(xué)家們發(fā)現(xiàn),為了保持人體組織和器官能夠正常工作,,大多數(shù)年輕,、健康的細(xì)胞都要不斷進(jìn)行分裂,但這些細(xì)胞最終會停止分裂并逐步喪失正常的功能,,這就是細(xì)胞衰老,。隨著年齡漸長,這些衰老細(xì)胞堆積在體內(nèi),,釋放有害物質(zhì),。盡管在老年人的身體中,衰老細(xì)胞僅占5%,,甚至更少的比例,,但它們產(chǎn)生的有害物質(zhì)卻造成了廣泛的影響。
如此看來,,延緩衰老有不同的途徑可以選擇:恢復(fù)細(xì)胞的分裂能力,;將衰老細(xì)胞從人體清除;中和衰老細(xì)胞產(chǎn)生的有害物質(zhì),。
生物學(xué)家們試圖在這里取得突破,,并已有一些成果。法國生物學(xué)家成功找到了可逆轉(zhuǎn)衰老細(xì)胞的方法,。在他們的實(shí)驗(yàn)室里,,一個停止分裂的皮膚細(xì)胞,被放在試管中,,加上了另外的基因片段,,結(jié)果,這個取自74歲老人的衰老細(xì)胞恢復(fù)了活力,培植出來的細(xì)胞分裂增生能力和生命力都有提高,。
美國生物學(xué)家則選擇了另外一條路——他們發(fā)現(xiàn)了一種可以靶定并殺死衰老細(xì)胞的藥物,。這種藥物被喂給年邁的老鼠,這些老鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞被清除,,盡管已經(jīng)衰退的身體機(jī)能沒有恢復(fù),,但阻止了衰老現(xiàn)象的進(jìn)一步發(fā)展。
如果對這些回答還不滿意,,“長壽”線蟲培養(yǎng)者——辛西婭·凱尼恩說:“科學(xué)家們可能會在未來15年內(nèi)研制出使人長久保持青春活力的藥物,。”這真是個令人興奮的答案,,不過,,無論是辛西婭·凱尼恩還是其他生物學(xué)家都非常清楚,這些研究還處于非常早期的階段,,所取得的成果只能為在“迷宮”中探索的人們指出一個可行的方向,。本報記者 詹 媛
最新進(jìn)展
法國:研究人員找到可成功逆轉(zhuǎn)衰老細(xì)胞的方法。在試管實(shí)驗(yàn)中,,將衰老細(xì)胞重組年輕化,,讓細(xì)胞重新分裂增生,找回生命力,。
研究人員李默特瑞領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊成功將衰老細(xì)胞在試管中,,重組為多功能潛能干細(xì)胞。經(jīng)研究人員“年輕”處理后,,細(xì)胞可重新分裂,。根據(jù)報道,研究人員取自一名74歲人士的皮膚細(xì)胞,,細(xì)胞已不再分裂增生,呈現(xiàn)衰老的現(xiàn)象,。研究過程將細(xì)胞在試管中進(jìn)行重組,,除了傳統(tǒng)上使用的4種轉(zhuǎn)錄基因(OCT4、SOX2,、CMYC,、KLF4),另再加入兩種因子(NANOG,、LIN28),。
李默特瑞說,細(xì)胞的年齡軌跡不見了,,培植出來的多功能干細(xì)胞可用來增生各樣功能性細(xì)胞,,分裂增生力和生命都提高。
美國:為了保持人體正常工作,大多數(shù)年輕,、健康的細(xì)胞都要不斷進(jìn)行分裂,,但它們最終會停止分裂并被其他細(xì)胞取代。細(xì)胞衰老貫穿人的一生,,隨年齡漸長,,人體將衰老細(xì)胞清除出體內(nèi)的能力越來越弱,從而導(dǎo)致衰老細(xì)胞堆積,。
研究人員首次發(fā)現(xiàn),,使用一種能夠靶定并殺死衰老細(xì)胞的藥物,基本上可以令衰老過程的某些方面出現(xiàn)停滯,??茖W(xué)家?guī)资陙硪恢毕胫溃绻麑⑺ダ霞?xì)胞從人體中徹底清除,,或者將它們產(chǎn)生的有害物質(zhì)加以中和,,是否能制止衰老細(xì)胞造成的損害?
研究人員讓上了年紀(jì)的老鼠用這種藥,,發(fā)現(xiàn)它們衰老細(xì)胞的清除并沒能扭轉(zhuǎn)已經(jīng)發(fā)生的機(jī)能衰退,,但阻止了進(jìn)一步惡化。研究人員說,,這種藥物似乎對正常細(xì)胞沒有影響,,并且似乎沒有對老鼠產(chǎn)生任何副作用。 (樂樂編譯)