人為什么會衰老？“細(xì)胞衰老了”是最常見的答案之一。細(xì)胞為什么會衰老呢？回答這個問題，就必須提到今年的諾貝爾獎了。三位美國科學(xué)家伊麗莎白、卡蘿爾和杰克分享了今年的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生物學(xué)獎，他們的貢獻與一個叫“端粒”的小東西有關(guān)。
圖：在圖中所有染色體的頂端，都可以看到有一個高亮的端點，那就是“端粒”。
圖：這就是在端粒和端粒酶的發(fā)現(xiàn)過程中起了重要作用的“四膜蟲”。圖片左側(cè)的大蟲子，就是四膜蟲的顯微照片，而右邊則是繪制的四膜蟲的食物———大腸桿菌。
人為什么會衰老？“細(xì)胞衰老了”是最常見的答案之一。細(xì)胞為什么會衰老呢？回答這個問題，就必須提到今年的諾貝爾獎了。三位美國科學(xué)家伊麗莎白（ElisabethBlackburn）、卡蘿爾（CarolGreider）和杰克（JackSzostak）分享了今年的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生物學(xué)獎，他們的貢獻與一個叫“端粒”的小東西有關(guān)。 末端顆?？此坪唵?/strong> 人都是由數(shù)以兆記的微小細(xì)胞組成的。標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞好像一個桃子，剖開桃子見桃核———“細(xì)胞核”，里邊塞了幾十條染色體，每條都是由一根很長的DNA鏈盤繞而成。這根鏈便記錄了你所有的遺傳信息。細(xì)胞核里的染色體是可以通過顯微鏡觀察到的，如同一根根粗面條。你絕絕絕大多數(shù)細(xì)胞里都有23對這樣的粗面條…… 那么“端粒”在哪兒呢？在每一根“面條”的每一個頂端上都有一個顯眼的小顆粒。它們標(biāo)記了染色體面條兩個末端。它叫Telomere，意思是染色體末端（telos）的部分（meros）。“端粒”這個概念在七八十年前就誕生了。那時人們觀察到，如果染色體失去了末端這一坨（knob），就容易粘在一起，或者干脆折掉。至于端粒為什么能起到這種效果，就暫時不得而知了。 此處快進五十年，新科諾獎得主伊麗莎白還是一名初出茅廬的助理教授，整天和一些名叫“四膜蟲”的小動物打交道。這位伊麗莎白教授把可憐的四膜蟲搗爛，取出染色體，把其末端的堿基全破譯出來。她發(fā)現(xiàn)這些末端不記錄任何遺傳信息。這就是“端粒”的全部秘密？ 鞋帶，和它兩頭的結(jié) 伊麗莎白教授偶然聽到了同事杰克教授的抱怨：“我把最喜愛的DNA塞給酵母，結(jié)果不一會兒就被它們給弄光了……”伊麗莎白“頭腦風(fēng)暴”了一下：“不如把我新發(fā)現(xiàn)的末端奇怪序列安在DNA兩端試試？”這么一試，DNA竟然保住了。 一條DNA兩端的特殊重復(fù)序列———端粒，可以守護整條DNA！如果你早明白這個道理30年，你也可以拿諾貝爾獎。沒明白？打個比方，染色體和端粒的關(guān)系，就好比是一根鞋帶和它兩頭的小塑料套。如果沒有小塑料套，由幾股繩編起來的鞋帶兒就會散開；如果沒有端粒，你的染色體就劈叉兒、磨禿。 鞋帶頭上的塑料套必須非常牢固，染色體盡頭的端粒也得制作精良。在許多低等細(xì)胞中，端粒只是被一些蛋白抱住，鞋帶頭僅僅被膠水粘了起來。而在高等一點的生物中，端粒會給DNA鏈的末梢打個“結(jié)”。 現(xiàn)在，第三位獲獎?wù)呖ㄌ}爾要上場了。當(dāng)時，她還只是伊麗莎白教授的學(xué)生?？ㄌ}爾和老師一樣，也把四膜蟲搗爛了……要的不是DNA，而是“榨取液”。 卡蘿爾向榨取液里加了點DNA引子，結(jié)果榨取液就自動在引子后邊續(xù)了端粒。此前，科學(xué)家已經(jīng)知道細(xì)胞中DNA不是憑空合成的，它需要先有一個模板，再照樣合成。但卡蘿爾實驗中的端粒，在只有引子而無模板的情況下生出來了。師徒二人繼而在細(xì)胞榨取液里確定了專門負(fù)責(zé)加端粒的蛋白，起名為“端粒酶”。 誰記錄你的年齡？ 你會向化妝品和整容術(shù)求助，以其“改變自己的年齡”嗎？這是徒勞的，因為年齡被端粒寫進了你的每個細(xì)胞里！ 最早發(fā)現(xiàn)這個秘密的是蘇聯(lián)生物學(xué)家AlexeyOlovnikov。在一個莫斯科郊外的晚上，那時伊麗莎白才本科畢業(yè)，卡蘿爾才上小學(xué)，四膜蟲在水中暢游，A.O.教授則在等地鐵。他發(fā)現(xiàn)或許因為司機不夠?qū)I(yè)，地鐵的末節(jié)車廂恨不得都藏在隧道里；如果車啟動時末節(jié)車廂脫鉤，根本不會有人注意到車廂丟了！A.O.想：細(xì)胞分裂就像列車停站；染色體末端不攜帶遺傳信息，好像沒有乘客的末節(jié)車廂，每次停站可以丟掉一點；但丟的次數(shù)多了，總有一天細(xì)胞會受不了的———好像把中間有乘客的車廂也給丟了。他提出一個假說：有多少“末節(jié)車廂”可以丟，決定了車能停靠幾次；而染色體有多長的末端可以丟，最終決定細(xì)胞能分裂多少次。 1986年，人們第一次獲得了實驗的間接論證：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，精子細(xì)胞里的端粒比成人體細(xì)胞的端粒都長。結(jié)合卡蘿爾在兩年前圣誕前夜的發(fā)現(xiàn)，一個推測就此產(chǎn)生：在端粒很長的生殖細(xì)胞里，端粒酶必定非?；钴S。 證明端粒長短和人的衰老相關(guān)的實驗結(jié)果頻頻傳來?？茖W(xué)家總結(jié)了人細(xì)胞中染色體端粒長短隨著年齡的變化趨勢。平均來說，人年齡越大，端粒越短。今天的科學(xué)家已經(jīng)能夠通過測量端粒長短，來判斷人的年齡。 看到這里，你是不是在犯嘀咕：細(xì)胞里明明有端粒酶，為什么新生成一個精細(xì)胞，染色體的端粒就毫無差池地保持，而生成一個體細(xì)胞，端粒卻會縮短？讓我們再來談?wù)劙┌Y吧。 躲避癌癥，需要衰老 癌癥是“不受控制的細(xì)胞增殖”。它逐漸漫布全身，最后將整個軀體蠶食。這些壞蛋憑什么能無數(shù)次分裂增殖，無數(shù)次靠站停車？答案是，在這些細(xì)胞中，端粒酶特別努力工作，把端粒加得很長，為細(xì)胞分裂增殖提供了充足的丟失余地。端粒酶在卵巢和睪丸中一貫活躍；而在體細(xì)胞中幾乎銷聲匿跡。但在可怕的癌變區(qū)域中，70%-100%的細(xì)胞中都有端粒酶活性。 需要說明的是，體細(xì)胞中也有例外，比如制造新血和新骨頭的造血干細(xì)胞和成骨干細(xì)胞，遇到外敵被活化的淋巴細(xì)胞，長頭發(fā)用的毛囊細(xì)胞，更換皮膚用的上皮細(xì)胞，還有其他活躍分子……它們要隨時戒備，因此端粒酶活躍，端粒茁壯成長。 人越老，積累的錯誤越多，也就越容易達到閾值，以致不可收拾。但癌癥的性狀卻正好和自然的“衰老”相反。正因為這種奇妙的矛盾關(guān)系，現(xiàn)在許多人都看好這樣一個特別烏托邦的假說：端粒隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增多變得越來越短，很可能是生物演化出的一種預(yù)防癌癥的機制———為了長生不老而冒得癌癥的危險，不值得，寧可短點兒。這種保守的防衛(wèi)措施是要付出代價的，那就是細(xì)胞自己的衰老和死去?？矗镌谶@個時候顯得很不貪婪嘛。 雞生蛋還是蛋生雞？ 最近這些年，若干實驗室進行了若干統(tǒng)計，盡管其中有些的取樣量并不能令人滿意，不過趨勢已經(jīng)慢慢顯現(xiàn)，比如吸煙、肥胖、膽固醇高、血脂高、心肺功能不好、甚至常吃成品肉的人，端粒較短；閑暇時光常常用來鍛煉的人，端粒較長。伊麗莎白近年的研究還發(fā)現(xiàn)，那些需要常年照顧重病兒，承受巨大心理壓力的媽媽，端粒就短；整天關(guān)注自己體重，并致力于節(jié)食的人，端粒也會縮短…… 想想上邊的例子，最基本的問題仍然存疑：端粒變短，究竟是衰老的指標(biāo)（衰老順便導(dǎo)致端粒變短），還是衰老的誘因（端粒在細(xì)胞分裂中不可避免地變短導(dǎo)致了衰老）。更添亂的是，自然界中還有一種奇怪的鳥，它們活得越久，體細(xì)胞的端粒就越長———這個事實打了堅稱“端粒短導(dǎo)致衰老”的人一記響亮的耳光。 別說大自然中的衰老，就算在實驗室中，問題也很明顯?？茖W(xué)家們成天嚷嚷著克隆克隆，可他們甚至沒法控制自己究竟能克隆出一個“老頭羊”還是“少兒牛”。著名的多莉羊是只倒霉的克隆羊，它明明同萬物生靈一樣，由一顆胚胎發(fā)育而來，卻有著出乎人們意料的短端粒。后來的一頭克隆牛就幸運多了，它的細(xì)胞明明來自一頭老牛，卻不知怎么就激活了端粒酶，結(jié)果長成了一頭端粒較長的年輕牛。
