让生命之树常青

发布时间：01年05月26日

Henry Gee 编译饶屹

人为什么会逐渐衰老而死亡？为什么不能永葆青春和美丽？这些问题是大家非常关心的——

进化论对于人的必死性有几种解释，但归根结底在于人的“种系”（保持健康质朴的精卵细胞）与“躯体”（容纳生殖细胞的体组织）之间泾渭分明。

在那些种系与躯体之间无所差异的生物，如完全通过自我复制方式繁殖的变形虫，寿命的概念则毫无意义，这类生物实际上是永生不死的。

至于人类来说，有一种可能会引起异议的观点认为，人一旦有了繁衍后代的生理活动，体组织就会受到损耗并将慢慢地退化直至死亡。

关于衰老的三种理论

在遗传学上，对衰老和死亡的解释有三种互为关联的理论。第一种理论是种系突变累积论；老年动物体内的种系突变是显而易见的，大多数的同龄者这时都已偶然即提早死亡了（野生动物的通常性死亡），而此时的自然选择作用太弱，无法抵御这些突变。

与此相关的第二种意见是，年老动物体内具有毒害效应的基因由于其在年轻时的较大益处而在群体中继续存在。这种得失之间的“权衡”与第三种理论相关，即认为资源不足，故必须在生存与繁殖之间按比例分配。

例如，90%的老鼠在出生后的第一年内死亡，那么能维持到这个年龄以上而存活的机制只有益于极少数老鼠。因此对于延长生存的特性来说，自然选择作用将是相当微弱的。

一般说来，生物都倾向于以损害身体保养为代价而将资源用于繁殖。实验证明，处于稳定囚禁下但繁殖活动受到阻止的动物能活得更长久，也有证据表明，较大年龄生育且生育较少孩子的人比那些较早生育且生育较多孩子的人要活得长久。

但是这并不能解释，各种生物（即使处于囚禁之中）的寿命为什么会有那么大的差异。

例如人们所宠爱的仓鼠，即使有最好的兽医照料并能保护它不受到猫的伤害，也活不了两年以上。而另一方面，人们所宠爱的猫却有最老的仓鼠10倍长的寿命，不过，这点时间对人来说还是十几岁的青少年，但猫却会变得老态龙钟。再说，能活到100岁的人很少，但对红杉树和大乌龟来说，只不过是刚进入青春期。有一种实验动物——蛔虫Caenorhabditis elegans，是对衰老问题感兴趣的研究人员最喜爱的动物之一，其寿命大约只有两周半。

为什么没有百岁老仓鼠？

100多年来，人们就知道代谢率较高的动物通常寿命较短。虽然这种“活得放纵死得早”的假说一般情况下是那么回事，如短命的地鼠比长寿的大象有较高的代谢率，但是这种假说在更严谨的检测时却行不通。

例如，蝙蝠和老鼠有相似的代谢率，但蝙蝠的寿命是老鼠的10倍；许多灵长目动物和鸟类的新陈代谢率都比按其寿命所预计的要高；人类（和鹦鹉）也是最长寿的动物之一。

不过，新陈代谢活动提供了一条有价值的线索：在代谢活动产生的副产品中，有一种名叫“活性氧类（ROS）”的高活性物质，这种物质对细胞、组织和遗传物质DNA具有强烈的破坏性作用。越来越多的证据表明，ROS参与了机体内各种涉及到老化的物质反应，而且其产量与代谢率相关。

动物研究表明，食物摄入量的明显减少（所谓的“热量限制”）会导致代谢活动下降，在某些情况下能延长寿命。由ROS还暴露出了端粒变短的问题，端粒是位于各染色体端部的区域，其随每次细胞分裂而逐渐发生的缩短和衰减都与老化密切相关。

生死攸关的问题

ROS与衰老的关系表明，“抗氧化剂”（各种能抗ROS的物质）可用于延缓衰老作用。但是在生死攸关的问题上，毫不奇怪，事情并不那么简单。

也有越来越多的证据表明，某些ROS对生命来说是极为重要的。例如，像过氧化物阴离子那样的ROS可被白细胞用作抗感染因子的武器；而另一种ROS，一氧化氮，则关系到血压的调节。ROS本身甚至还能对代谢率进行调节，从而使“活得放纵死得早”假说与衰老中ROS的直接介入进一步地联系起来。

但是，ROS究竟为什么会引起衰老？为什么不存在修复ROS所致损伤的机制？

从某种程度上来说，这类机制是有的——但自相矛盾的是，ROS所引起的损伤甚至还可能具有某种益处呢！总的看来，ROS能对一种被认为是“氧化应力”（基本上可说是仅由生活过程自然产生的沉重打击）的现象起作用，而人体遭受氧化应力损害的程度则取决于ROS的影响与机体对其作出的反应之间的微妙平衡。

非凡的氧化应力

看来，引起衰老的原因与其说是ROS，不如说是机体对氧化应力实际反应能力的下降。尽管过量的氧化应力会要人的命，但少许氧化应力对人还是有好处的，它可使人体在剧烈应激反应时提高生物化学反应的能力。正如俗话所说，只要不会使人丧命，就会使人更加强壮。

并不令人感到奇怪的是，现已发现有过多的基因和蛋白质都把寿命的延长与抗氧化应力的能力联系在一起。例如，加州巴克老年科学研究所的西蒙 · 梅洛弗（Simon Melov）及其同事在《科学》杂志上报道说，用具有酷似两种抗ROS酶（过氧化氢酶和超氧物歧化酶）活性的物质对蠕虫C. elegans进行处理，那么这种蠕虫的寿命要比普通蠕虫的寿命高40%。

C. elegans中另一些寿命延长性基因突变涉及到能降低代谢率（因此而减少ROS的产生）的蛋白质。

在两翼昆虫果蝇Drosophila中，寿命延长性基因突变还影响到机体对氧化应力的抗性。具有一种“玛士撒拉methuselah”基因突变的蝇虫与普通蝇虫相比，其寿命要长得多，它们不仅对热应力而且对杀虫剂“百草枯”（能通过产生大量ROS而杀虫）都具有抗性。

然而，蝇虫和蠕虫距离人类还是有很大差距的。有关哺乳动物的寿命延长性基因突变以前几乎还没有过报道，直到去年，《自然》杂志才发表了意大利米兰市欧洲肿瘤学研究所的皮尔 · 朱斯普 · 佩利西（Pier Giuseppe Pelicci）及其同事的一篇报道说，缺乏某种蛋白质的老鼠对氧化应力有抗性，并且比普通老鼠寿命更长。现在看来，这种名叫p66^shc的蛋白质与应答ROS活性的生化途径有关。