對(duì)永生的渴求,是我們?nèi)祟?lèi)永遠(yuǎn)的心結(jié)。但與其追求壽命的延長(zhǎng)或者永生,不如讓我們?cè)谟邢薜纳铮畹酶咏】?,更加精彩,更加有意義。 ■李兆棟 從2000多年前的秦始皇派徐福攜數(shù)千童男童女,東渡蓬萊仙山所求的長(zhǎng)生不老仙方,到現(xiàn)代的“人體冷凍術(shù)”,長(zhǎng)生不老或許是人類(lèi)永恒的話(huà)題。 視線回到上世紀(jì)50年代,科學(xué)家從一位患有宮頸癌的名叫海瑞塔·拉克斯(Henrietta Lacks)的女性身上,得到現(xiàn)在全世界的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室大概都會(huì)用到的細(xì)胞系——Hela的故事,這讓我們認(rèn)識(shí)到:人類(lèi)細(xì)胞的確能夠在體外實(shí)驗(yàn)室里獲得永生。 20世紀(jì)初期,大多數(shù)科學(xué)家堅(jiān)信細(xì)胞的永生能力。1912年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、法國(guó)外科醫(yī)生卡雷爾就堅(jiān)定地認(rèn)為,人體所有細(xì)胞都具有永生能力,只要生長(zhǎng)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)成分合適,它們都能無(wú)限分裂增殖。 不過(guò),并非所有人都同意這個(gè)觀點(diǎn)。1961年,美國(guó)解剖學(xué)家海佛烈克研究發(fā)現(xiàn),正常人類(lèi)細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下只能分裂大約60次,進(jìn)而步入衰老期,最終死去,稱(chēng)為“海佛烈克極限”,從而駁斥了卡雷爾“一般正常的細(xì)胞具有永生性”的論點(diǎn)。而“海佛烈克極限”最終與20世紀(jì)30年代所發(fā)現(xiàn)的染色體端粒聯(lián)系到一起,為我們揭開(kāi)“細(xì)胞永生”的神秘面紗。 端粒是細(xì)胞遺傳物質(zhì)的載體——染色體末端的DNA重復(fù)序列形成的一種特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu),對(duì)染色體保持其結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。上世紀(jì)七八十年代,科學(xué)家意識(shí)到,由于遺傳物質(zhì)DNA復(fù)制機(jī)制的特殊性,每經(jīng)過(guò)一輪復(fù)制過(guò)程,親代染色體DNA的末端必然因無(wú)法得到復(fù)制而在子代中丟失,稱(chēng)為“末端復(fù)制難題”,而由此必然導(dǎo)致染色體端粒不斷變短和染色體的不穩(wěn)定,進(jìn)而細(xì)胞衰老或死亡。這就是所謂的細(xì)胞衰老“端粒假說(shuō)”,也解釋了前面提到的“海佛烈克極限”問(wèn)題。 由此看來(lái),端粒似乎成了揭示“海佛烈克極限”和“細(xì)胞永生”背后秘密的關(guān)鍵。1975年到1977年間,美國(guó)科學(xué)家伊麗莎白·布萊克本發(fā)現(xiàn),端粒DNA是一段由極其簡(jiǎn)短的DNA序列組成的成百上千的重復(fù)序列。 例如,人和小鼠的端粒DNA為T(mén)TAGGG的重復(fù)序列。1985年,布萊克本與她的博士生卡羅爾終于找到了參與端粒DNA延伸的端粒酶——謎團(tuán)最終解開(kāi),我們也不禁再一次贊嘆大自然設(shè)計(jì)之巧妙:端粒酶能夠通過(guò)精妙的機(jī)制合成出端粒DNA序列TTAGGG,添加到染色體的末端,維持端粒DNA的長(zhǎng)度,解決了“末端復(fù)制難題”。這一系列科學(xué)研究,最終成就了布萊克本、卡羅爾以及他們的合作者、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的杰克·紹斯塔克,讓他們得以共同分享了2009年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 在正常人體細(xì)胞中,端粒酶活性受到相當(dāng)嚴(yán)密的調(diào)控,只有在某些需要不斷分裂的細(xì)胞當(dāng)中,比如造血干細(xì)胞和生殖細(xì)胞,才能檢測(cè)到端粒酶活性,而分化成熟的細(xì)胞一般不需要再進(jìn)行分裂,端粒酶活性也已喪失。因此,如果將分化細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng),必然達(dá)到“海佛烈克極限”而進(jìn)入衰老期,最終死去。 因此,癌細(xì)胞作為在某種意義上的永生細(xì)胞,必然需要突破“海佛烈克極限”,解決“DNA末端復(fù)制問(wèn)題”。在細(xì)胞的癌變過(guò)程中,各種抑癌基因的缺失和癌基因的激活,雖然能夠給癌細(xì)胞這輛賽車(chē)松開(kāi)剎車(chē),加足油門(mén),讓它得以飛速前進(jìn),但如果每行走一公里,汽車(chē)輪胎(細(xì)胞DNA)都要磨損的話(huà),它總會(huì)有輪胎報(bào)廢,不能前行的一天。于是,“邪惡”的癌細(xì)胞選擇提高端粒酶的表達(dá),重新激活端粒酶活性。在所有類(lèi)型的癌細(xì)胞當(dāng)中,大約90%的癌細(xì)胞選擇了這種策略,Hela細(xì)胞也是如此。 對(duì)端粒酶的研究,在一定程度上燃起了人們延長(zhǎng)壽命,甚至追求長(zhǎng)生不老的熱情和希望,以為找到了人類(lèi)壽命“開(kāi)關(guān)”。 很多以小鼠為對(duì)象的研究顯示,端粒酶TERT的表達(dá)確實(shí)能夠一定程度上延長(zhǎng)它們的壽命,但同時(shí)也增加了癌癥風(fēng)險(xiǎn)。多細(xì)胞高等動(dòng)物,包括我們?nèi)祟?lèi),無(wú)疑是高度復(fù)雜的新陳代謝系統(tǒng)。 “沉舟側(cè)畔千帆過(guò),病樹(shù)前頭萬(wàn)木春”,當(dāng)我們過(guò)度關(guān)注生命過(guò)程中的某個(gè)分子機(jī)制的時(shí)候,往往很容易忘記生命活動(dòng)整體的復(fù)雜性,忽略自然界的一些基本法則。我更相信,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的生命進(jìn)化過(guò)程,通過(guò)與周?chē)纳姝h(huán)境相互作用,人類(lèi)的壽命極限早已寫(xiě)入我們的基因當(dāng)中,形成一個(gè)不可分割、牽一發(fā)而動(dòng)全身的整體——要想改變?nèi)祟?lèi)的壽命極限,或追求長(zhǎng)生不老的話(huà),我們恐怕只能從頭來(lái)過(guò),重新設(shè)計(jì)一個(gè)全新的基因藍(lán)圖,而倘若果真如此,那樣的“人”,還屬于人類(lèi)嗎? 也許,對(duì)永生的渴求,是我們?nèi)祟?lèi)永遠(yuǎn)的心結(jié)。但與其追求壽命的延長(zhǎng)或者永生,不如讓我們?cè)谟邢薜纳铮畹酶咏】?,更加精彩,更加有意義。正如2000年前,古羅馬哲學(xué)家塞內(nèi)卡所說(shuō)的,“生命如同寓言,其價(jià)值不在長(zhǎng)短,而在內(nèi)容”。 如此,當(dāng)我們年華漸老,行將離去的時(shí)候,能坦然地對(duì)孩子說(shuō):我留給你的,是一個(gè)更加美好的世界。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2017-02-10 第3版 科普)
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