為什么人類無法永生?
人們常說,我們的祖先之所以能更坦然地面對死亡,是因為他們見慣了死亡。100年前,人類平均壽命比現(xiàn)在短30年左右。過去一個世紀里,醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善使人類整體壽命長于以往任何時候,而且人口的平均壽命還在繼續(xù)增長。在較為富裕的發(fā)達國家,平均壽命每天都在以5小時甚至更快的速度增長,很多發(fā)展中國家則在以更快的速度追趕發(fā)達國家。如今,人類的主要死因是衰老過程本身,以及這個過程引發(fā)的各種疾病。到底是什么在控制衰老?
讓我們來假想一個人的死亡:他咽下了zui后一口氣,生命終結(jié)。此時,身體里很多細胞都還活著,它們不知道發(fā)生了什么,仍在進行新陳代謝,維持生命從環(huán)境中汲取氧氣和養(yǎng)分,產(chǎn)生能量,用以制造蛋白質(zhì)及其他細胞成分,并驅(qū)動所有細胞組件的活動。
很快,細胞缺氧而死。隨著它們的死亡,一些非常古老的東西也悄然走向終點身體里剛剛死掉的每一個細胞,理論上都可以沿著一條不曾間斷的細胞分裂鏈,追溯到幾乎40億年前地球上zui早出現(xiàn)的那些細胞生命身上。
死亡不可避免,但你體內(nèi)的某些細胞具有一個驚人特性:只要人類不消亡,它們就近乎永生,前提是你有孩子。每存活一個孩子,你就有一個細胞(精子或卵子)逃脫了滅亡的命運。孩子出生,長大,成年,繁衍,細胞的生命也就一代代延續(xù)下去。
這讓我們看到了一個近乎奇跡般存在的、能夠永生的細胞譜系。但為什么幾乎所有生物都有一具必將死 亡的軀殼?為什么不是所有細胞都有機會永生?這些疑問zui早是德國博物學家沃格斯特·魏斯曼在19世紀提出的,而我在1977年初一個寒冷的夜晚泡澡時,想到了一個答案:“拋棄軀體論”。
水螅長生不老
細胞每時每刻都在遭受破壞DNA突變、蛋白質(zhì)受損、反應(yīng)性*的“自由基”攻擊細胞膜……對于一些多細胞生物來說,不會衰老似乎是一種準則。淡水水螅就具有*的生存能力,隨著年齡增大,死亡率不會升高,繁殖能力也不會下降。即使被切成很多段,也可以重新長出完整的身體。水螅永葆青春的秘密很簡單:生殖細胞遍布全身。
不過在大多數(shù)多細胞動物中,生殖細胞只存在于性腺組織,也就是生成精子和卵子的部位。其他類型的細胞都分化成了專職細胞,如神經(jīng)細胞、肌細胞等,這種分化對復(fù)雜生物體的發(fā)育是必需的。這一分工對生物體的衰老和生存時間有著深遠的影響。專職細胞沒必要永生,當機體通過生殖細胞將遺傳信息傳遞給下一代后,專職細胞就可以去死了。
衰老本質(zhì)是損傷累積
大部分自然生物體都死得很早,原因多是意外事故、天敵捕食、感染或者饑荒。同時,維持軀體正常運轉(zhuǎn)也代價不菲,而資源又常常有限。生物體每天攝入的能量中,一些可能用于生長,一些用于體力勞動和運動,一些則用于繁殖。還有一部分能量以脂肪的形式儲存起來,以備饑荒之需。只不過,生物體活著的每一秒鐘,機體內(nèi)都會出現(xiàn)很多差錯,很多脂肪都在處理差錯的過程中消耗掉了。機體還要不斷合成蛋白質(zhì)等生命活動必需的分子,而要正確合成這些分子,機體必須時刻校正基因編碼,這個過程也要花費不少能量。此外,機體還得向垃圾處理系統(tǒng)分配能量,用以清除細胞殘骸。
正是基于生物體的耗能情況,我提出了拋棄軀體論:如果環(huán)境很可能給機體帶來死亡,那么機體就*沒有必要為了無限期存活而耗費大量能量。為了使物種得以延續(xù),基因組只需保持機體健康,在死亡到來之前成功繁殖。
節(jié)食長壽法不適用
生物體內(nèi)沒有任何程序能準確決定死亡時間,但越來越多的證據(jù)表明,特定基因可以影響我們的壽命長短。上世紀80年代,研究人員發(fā)現(xiàn)一種基因的突變體能使線蟲的平均壽命延長40%。果蠅、小鼠等動物也被發(fā)現(xiàn)有類似的基因突變,能改變機體的新陳代謝,以及機體為維持自身功能而使用能量的方式。實際上,延長壽命似乎需要準確調(diào)節(jié)那些我們已知的細胞修復(fù)過程,防止身體因為各種損傷的累積而受到傷害。
可獲取的食物數(shù)量也能調(diào)節(jié)新陳代謝。早在上世紀30年代,科學家就非常驚訝地發(fā)現(xiàn),讓實驗小鼠處于半饑餓狀態(tài)竟能延長它們的生命。在攝食量受到限制的小鼠中,一系列細胞維護和修復(fù)系統(tǒng)的活動都有所增強。乍一看去,缺少食物的動物為了維持身體機能需要消耗更多的能量,這似乎有點奇怪。不過一些證據(jù)表明,在饑荒期間,某些動物會停止生育,把能量預(yù)算的很大一部分用于細胞維護。
雖然在一些動物中,節(jié)食長壽法已得到驗證,但人類的情況與動物有極大的差異。在線蟲體內(nèi),能顯著影響壽命的因素主要是基因突變:不論何時,只要線蟲發(fā)現(xiàn)自己處于惡劣環(huán)境中,一些突變基因就會使機體停止生長,進入一種抗壓模式。而我們?nèi)祟惒豢赡苋绱遂`活地調(diào)節(jié)新陳代謝。
人類能否戰(zhàn)勝死亡?
衰老對人體的影響是的,它還與多種形式的分子和細胞損傷有關(guān)。在某些細胞中,這些損傷的積累速度要快于其他類型的細胞(取決于修復(fù)系統(tǒng)的效率),但任何一種細胞受到的損傷都是隨機的,而且同一個體同一類型的兩個細胞受損程度也可能不同。因此人們衰老和死亡的具體過程千差萬別。
通過調(diào)控細胞消除損傷累積的生理機制,我們也許能夠?qū)顾ダ?。如果受損過于嚴重,細胞zui簡單的反應(yīng)就是殺死自己,以避免受損細胞對更多的人體組織造成傷害,引發(fā)疾病。
細胞凋亡更多地發(fā)生在老化器官中,但在自然界,動物往往還沒有進入老年階段就已喪命。當動物體內(nèi)幾乎沒有需要被清除的細胞時,凋亡機制就開始處理“年輕”器官中的受損細胞。如果細胞死亡太多,一個器官就可以變得衰弱甚至失效,因此細胞凋亡好比一把雙刃劍:它可以除去潛在的危險細胞,但清除的細胞太多就可能影響器官功能。所以嚴格來說,當生物體進入老年階段后,一些細胞凋亡可能并不是必需的。在中風等疾病中,科學家就希望抑制受損程度不高的組織中的細胞凋亡,減少細胞損失,從而改善患者病情。
不過,還能正常復(fù)制的受損細胞通常不會自殺,而是直接停止分裂,這個過程被稱為復(fù)制性衰老。通過研究衰老來改善人類晚年的生存質(zhì)量,這或許是醫(yī)學面臨的zui大挑戰(zhàn)。我相信,我們能夠而且必將開發(fā)出讓人們安享晚年的療法。只是當zui后時刻來臨時,任何個人都無法勝過死亡的力量。所以我們就更應(yīng)該關(guān)注生活,充分利用我們活著的每一刻時光,因為沒有靈丹妙藥能讓我們免于死亡。