美国科学家发现罕见基因 或可抵抗衰老延长寿命
不久前,美国生物学家辛西娅·凯尼恩的实验室里发生了意想不到的事:只有14天寿命的线虫,存活了84天,竟然还在培养器皿里悠游自在地蠕动。让这些线虫摆脱死亡厄运的是它们身上罕见的基因——daf-2。根据辛西娅·凯尼恩推断,daf-2基因也可能影响人类的寿命。想象一下,人类也能抵抗衰老,寿命延长到6倍。甚至……更多?
衰老从细胞开始
物理学家说,任何事物,无论是人类还是一块石头,最终都会分解消亡,这符合热力学第二定律——在有限空间和时间内,一切和热运动有关的物理、化学过程都不可逆。
生物学家说,衰老从细胞开始。他们早就发现一件有趣的事实:每种细胞的寿命都有限度。即便是人工培养、在最好的条件中生存的细胞,一旦接近这个限度,衰老和死亡就是既定命运。例如人体的成纤维细胞,最多只能繁殖50代,之后,便无法逃脱死神的亲吻。
能够进行分裂的细胞,在分裂之前都要先复制染色体,以保证形成的两个细胞各自分到一套完整染色体,从而让新产生的细胞能够正确制造生命必须的物质,比如蛋白质。但是由于DNA不能复制染色体最顶端部分——端粒,因此复制品比模版略短些。这通常不会引起问题,因为端粒只是一段假DNA链,大约含1000个无编码意义的碱基对,它的功能是保持染色体两端的稳定性。
然而,细胞每分裂一次,端粒就丢失一小段,约50~200碱基对。当端粒消耗殆尽以后,染色体就会失去稳定性,可能会粘在一起,还可能以异常的方式重新组合。这导致细胞无法正常生产生命物质,发生严重功能紊乱,趋向死亡。
但有些细胞却能获得“永生”——生殖细胞和癌细胞。在它们内部,会产生出一种活性物质——端粒酶。端粒酶能修复细胞分裂时发生在端粒部位的损伤,使伤口弥合,从而避免了细胞衰老、死亡的趋势。
细胞新陈代谢产生的自由基也会加速细胞衰老。自由基是异常活泼的带电分子或基团。它会氧化细胞中的物质,引起DNA损伤,损害细胞膜,使蛋白质、核酸等大分子交联,从而影响细胞的正常功能。
还有一些生物学家认为基因中存在着特定的程序,这个程序像时钟一样,生物总会按照这个时钟的控制步入生命的每个阶段——生长、发育、衰老和死亡。如果这个程序中的某个基因发生突变,那么生命的脚步也会发生改变,例如辛西娅·凯尼恩的线虫,就是触动了这个程序中的daf-2基因,才使它的生存时间,比预期寿命长了6倍。
预期寿命是难解之题
既然线虫都有14天的预期寿命,那么,人究竟能活到多老?
这个问题会让生物学家们蹙起眉头,因为衰老和死亡是一个错综复杂的过程,而探求这个过程,就像踏进了一座迷宫。至今,生物学家们还困在这个“迷宫”里,他们摸索、试探,有时候推开了一扇门,有时候又不得不退回来。
如果非要有一个答案,愁眉苦脸的生物学家们会说,依照目前所掌握的生物学规律,有一些方法可以推算人类的预期寿命。但所依据的规律不同,结果也不同。
在比较生物学领域,生物学家们对哺乳动物的寿命测算有两种观点:第一种认为,哺乳动物的寿命是生长期的5—7倍,据此来推算,人的生长期为20—25年,预计寿命可达100—175年;第二种认为,一般哺乳动物的寿命是性成熟期的8—10倍,人类的性成熟期为14—15年,寿命因此可达110—150年。
在细胞生物学领域,生物学家们发现,人体的成纤维细胞在体外分裂50次左右,细胞的端粒就会耗尽,细胞不再分裂,最终死亡。于是,“50次”被视为细胞分裂的极限,而细胞的分裂周期约为2.4年——据此推算,人类预期寿命可能为120岁左右。
除了这些推算方法,不同的生物学家从各自不同的研究领域出发,还有各式各样推算人类预期寿命的方法:以代谢率和个体大小为依据来计算,以脑发育情况来计算……然而,迄今为止,在预期寿命这个问题上,生物学家们的目光是游移的,无论是何种推算方式,都不能让他们拍着胸脯说:这就是最准确的方式。