人類也能“逆生長(zhǎng)”？

劉秀芳

就在100年前，世界人口的平均壽命比現(xiàn)在短30年左右。人類平均壽命在不斷延長(zhǎng)，讓后來(lái)人不禁竊喜，這種趨勢(shì)要是一直持續(xù)下去，人就能長(zhǎng)生不老了！

衰老是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，從分子到細(xì)胞再到器官，對(duì)人體的影響是全方位的。它還與多種形式的分子和細(xì)胞損傷有關(guān)。到底是什么在控制著衰老呢？許多科學(xué)家認(rèn)為，導(dǎo)致衰老過(guò)程的原因，是體內(nèi)逐步積累了大量被破壞的DNA，機(jī)體里的一些蛋白質(zhì)出了問(wèn)題。這個(gè)退化的過(guò)程意味著，我們壽命的長(zhǎng)短，取決于細(xì)胞新?lián)p傷的速度以及修復(fù)這些損傷的效率之間的平衡。我們的機(jī)體在維持和修復(fù)細(xì)胞的機(jī)制上是非常高效的，這也是我們能活那么長(zhǎng)時(shí)間的原因。但這些機(jī)制并非完美無(wú)缺，有些損傷長(zhǎng)年累月一直未能修復(fù)，并逐漸積累起來(lái)。

我們之所以衰老，是因?yàn)槲覀兊臋C(jī)體在不停地出錯(cuò)。你很可能會(huì)問(wèn)，我們的機(jī)體為什么不在修復(fù)功能上做得更好一些呢？實(shí)際上我們的確可以做得比現(xiàn)在更好。在理論上，我們甚至可以做到完全修復(fù)而使自己永生。但我們沒(méi)有，這是因?yàn)橐葬鳙C、采集為生的祖先直接面臨饑餓的威脅，完全修復(fù)要消耗太多能量，不值得機(jī)體那么做，因此在很久以前動(dòng)物就進(jìn)化出了衰老的過(guò)程。在自然選擇的壓力下，為了最好地利用稀缺的能量資源，我們選擇把能量?jī)?yōu)先供給繁衍和發(fā)育，而不是維持永生。我們的基因把機(jī)體當(dāng)作一個(gè)臨時(shí)載體，只須保證它能夠生長(zhǎng)和繁衍就夠了，特別是在意外死亡幾率很高的遠(yuǎn)古時(shí)代，不值得花更多能量去維持它長(zhǎng)生不老。換句話說(shuō)，基因是不死的，但肉體可以用新的來(lái)代替。進(jìn)化中的物種就像生產(chǎn)大衣、汽車、日用品的工廠，必須對(duì)資源配置進(jìn)行權(quán)衡。如果在一段可以預(yù)期的時(shí)間內(nèi)，環(huán)境很可能給機(jī)體帶來(lái)死亡，那么機(jī)體就完全沒(méi)有必要為了無(wú)限期存活而耗費(fèi)大量能源。為了使物種得以延續(xù)，基因組只須保持機(jī)體健康，在死亡時(shí)間到來(lái)之前成功繁殖即可。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明，壽命長(zhǎng)的動(dòng)物機(jī)體的維持和修復(fù)系統(tǒng)，都強(qiáng)于短壽命動(dòng)物。壽命長(zhǎng)的動(dòng)物也更聰明，或者個(gè)體更強(qiáng)壯，或者像鳥(niǎo)和蝙蝠進(jìn)化出翅膀一樣能夠獲得更安全的生活環(huán)境。如果你能夠通過(guò)更聰明、更強(qiáng)壯的體格或者飛翔能力避開(kāi)環(huán)境中的有害因素，那么肉體的存在就相對(duì)更有價(jià)值，也就值得提供更多的能量去自我修復(fù)。

神奇“開(kāi)關(guān)”端粒酶

為了在實(shí)驗(yàn)中使老齡小鼠重獲青春，研究小組瞄準(zhǔn)了端粒酶。這種蛋白質(zhì)為人所知的是它在保持年輕狀態(tài)上發(fā)揮著重要作用。事實(shí)上，細(xì)胞每次分裂時(shí)，其包含基因DNA的染色體都會(huì)受到損傷。細(xì)胞每分裂一次，作為保護(hù)罩的染色體頂端的端粒就縮短一次，當(dāng)端粒不能再縮短時(shí)，細(xì)胞就無(wú)法繼續(xù)分裂了。這時(shí)細(xì)胞也就到了普遍認(rèn)為的分裂極限并開(kāi)始凋亡。而端粒酶則是一種修復(fù)蛋白質(zhì)，它會(huì)在細(xì)胞每次分裂時(shí)將染色體端粒拉長(zhǎng)，從而阻止其衰老進(jìn)程。不過(guò)，人一旦上了年紀(jì)，生成的端粒酶數(shù)量便會(huì)減少，細(xì)胞衰老速度也就隨之加快。

起初，研究小組想弄清楚的是，如果讓已經(jīng)縮短的端粒重新變長(zhǎng)，是否能夠阻止或延緩衰老？換言之，激活老齡個(gè)體修復(fù)蛋白質(zhì)的活性會(huì)起到什么作用？為此，科研人員采用了精細(xì)的基因操作技術(shù)，培養(yǎng)出可以根據(jù)需要“開(kāi)關(guān)”端粒酶活性的小鼠。接著，研究小組制造出一種可以被結(jié)合在胞質(zhì)蛋白上的帶“把手”的端粒酶，并將其隔離在細(xì)胞核之外，遠(yuǎn)離染色體，因而也就無(wú)法對(duì)染色體端粒進(jìn)行修復(fù)?？墒?，如果存在某種物質(zhì)，“把手”就會(huì)改變形狀，將端粒酶釋放出來(lái)，并使其移至胞核內(nèi)去延長(zhǎng)端粒的長(zhǎng)度。由于實(shí)驗(yàn)小鼠的端粒酶完全失去了活性，使小鼠衰老速度加快，生殖力下降，患上早發(fā)性骨質(zhì)疏松、糖尿病和腦神經(jīng)變性等疾病。這時(shí)，如果為這些老齡小鼠注射一種雌激素受體拮抗劑，便能激活端粒酶，修復(fù)被時(shí)間侵蝕的端粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令科研人員都意想不到的成功：被激活的端粒酶竟然產(chǎn)生了使小鼠返老還童的奇效！

當(dāng)時(shí)，研究小組只是預(yù)計(jì)老齡小鼠的衰老狀態(tài)會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，卻完全沒(méi)有料到在短短4周的時(shí)間里就觀察到小鼠的衰老過(guò)程發(fā)生了驚人的逆轉(zhuǎn)。注射前，老齡小鼠的皮膚、大腦、內(nèi)臟和其他器官與一個(gè)80歲的老人相似。注射4周后，小鼠體內(nèi)長(zhǎng)出了許多新的細(xì)胞，重新煥發(fā)活力。時(shí)至今日，瑪麗拉對(duì)此仍甚感驚訝。小鼠的大腦體積增大、功能恢復(fù)，腸和肝臟的可見(jiàn)退化現(xiàn)象減少。印象最深的是對(duì)大腦的影響。注射之前，老齡小鼠由于衰老加速，其腦容量?jī)H為成年小鼠的75%。通過(guò)注射雌激素受體拮抗劑激活端粒酶后，老齡小鼠的腦容量達(dá)到了正常腦容量的87%！研究小組從中看到了運(yùn)用這種方法來(lái)修復(fù)由神經(jīng)變性疾病所引起的腦損傷的希望。

揭開(kāi)謎團(tuán) 還需時(shí)日

不過(guò)，科學(xué)界對(duì)這些研究工作所采取的方法持有異議，因?yàn)椤澳嫔L(zhǎng)”發(fā)生在被人為老化的長(zhǎng)期缺乏端粒酶的小鼠身上。再則，研究小組僅僅關(guān)注了端?？s短這一個(gè)衰老因素，卻無(wú)視其他數(shù)十種衰老現(xiàn)象，特別是氧化應(yīng)激（釋放自由基），因?yàn)樗彩钦€(gè)體不可避免的衰老論據(jù)。除了端粒的長(zhǎng)度，這些現(xiàn)象又將發(fā)生怎樣的變化呢？到目前為止，還一無(wú)所知。盡管如此，這些成果還是令人驚嘆。端粒酶恢復(fù)活性后，神經(jīng)系統(tǒng)的再生能力令人吃驚。那么，有朝一日人類能否返老還童呢？也許可以做到，但存在著一個(gè)很大的隱患，因?yàn)槎肆Ｃ富钚栽鰪?qiáng)與多種癌癥相關(guān)。一旦癌細(xì)胞被激活，便會(huì)無(wú)限增殖。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間不長(zhǎng)，哈佛醫(yī)學(xué)院研究小組到目前還沒(méi)有觀察到返老還童的小鼠是否會(huì)患上癌癥。

不管怎么說(shuō)，這項(xiàng)研究成果已經(jīng)激起科研人員的濃厚興趣。人們熱切希望了解到，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)重新激活端粒酶，是否會(huì)完全消除衰老效應(yīng)。人類返老還童的相關(guān)機(jī)制可能比單純的染色體變長(zhǎng)更為復(fù)雜，因?yàn)槎肆Ｃ覆粏巫饔糜诙肆?，還會(huì)對(duì)其他分子現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中一些涉及到干細(xì)胞，這或許能夠部分地解釋研究小組的所觀。endprint