不久前,美國生物學(xué)家辛西婭·凱尼恩的實驗室里發(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: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,因為端粒只是一段假DNA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。自由基是異常活潑的帶電分子或基團(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,因為衰老和死亡是一個錯綜復(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: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。