>>> 2002年第8期
最新破解衰老之谜
作者：沈农夫
几乎所有复杂生命都会衰老
衰老的征象十分明显：人超过一定年龄(譬如50岁)，便会逐渐出现活力减退、筋肉萎缩、骨质疏松、血管硬化、抵抗力下降、多种疾病发病率增加等现象。这些征象可能会、但并不一定立刻导致意外、疾病与死亡。但无论如何，人的寿命期大约只有125岁，届时的“老死”不可避免。而且，不但是人类，几乎所有复杂生命(例如具有真核细胞者)都一样会衰老。甚至在培养液里面的胚胎单细胞，或者酵母菌细胞，经过多个世代分裂以后，也都会“衰老”而不能继续繁殖。唯一例外的，可能只有诸如亚米巴菌那样的原始单细胞生物。所以，衰老是所有高等生物的共同命运，但它到底是怎样一种过程?它的本质究竟是什么?这些问题至今未有定论。不过最近30年间，对衰老过程的了解已经取得极大进展，对此作一简单介绍。
一是“活氧类物”的危害
衰老机制中最广泛也最重要的，首推生化反应链中所产生的各种氧化剂，亦即所谓“活氧类物”，诸如氢氧基、过氧化氢等所造成的危害，特别是它对细胞内各种结构组织的破坏。
这种危害的重要性可以从多方面看到。例如，细胞中的线粒体是“能源工场”，但同时又是“活氧类物”的主要“产地”。从多种生物的长期研究得知，加速新陈代谢，亦即是大量耗氧以产生能量(因而连带产生大量活氧类物)，会缩短生物的寿命；反之，限制进食和热量消耗，或者进入休眠状态，则可以显著延长寿命。同时，细胞中有一套清除“活氧类物”的防御系统，包括“过氧化物歧化酶”等抗氧化剂，在实验中，倘若压制产生抗氧剂的基因，会导致细胞提早衰老；而且，可以证明这是由于线粒体中的DNA分子结构受到活氧类物破坏而发生变化，功能受损而来。
二是“端粒”的问题
在“活氧类物”的危害之外，染色体的端粒(收缩)也是衰老的普遍原因。长条状染色体末端的“封顶盖”称为“端粒”，它的作用有如文章中的句号，也就是防止不同染色体在末端有粘结，因为那会改变基因库的结构与功能。然而，细胞每分裂繁殖一次酶，其染色体端粒便自然会缩短，因而必须通过端粒的作用来加以修补。但这修补并非十全十美，所以随着一代一代的细胞分裂，端粒会不断收缩，由是染色体的粘结和随之而来的断裂、易位等情况也不断增加，从而造成整个基因库的混乱、失序。
现在已经有证据清楚显示：端粒收缩是细胞衰老的特征，由是而导致的基因库之不稳定，则是产生癌症的重要原因。例如，对成人而言，在不断分裂增生的表皮层部位，诸如乳房、前列腺、肺、大肠等等，癌症发病率最高，占全部癌症84％左右；但对尚未经历多代细胞分裂的儿童而言，则恰好相反，表皮层癌只占9％。此外，由于肝细胞大量毁灭与更新所引起的肝硬化，往往令端粒缩短到临界长度以下，而同时也会导致肝癌。
三是影响寿命的特殊基因
藉着对可以快速繁殖的“模型生物”，诸如美丽新杆虫、酵母菌、果蝇、老鼠等等的详细研究，上述两类衰老原因的运作机制已经逐步得到阐明，其极度的复杂性亦开始显示出来。同时，我们发现，除以上两种基本原因之外，还有许多其他意想不到的影响寿命的机制。例如美丽新杆虫的嗅觉神经细胞所产生的特殊信号分子会加速衰老：缺乏嗅觉的杆虫变种不但可以“正常生活”(但显然缺乏在自然环境觅食或避害的能力)，而且寿命显著延长。又例如，生殖荷尔蒙也会加速衰老：杆虫去掉生殖细胞后，寿命会延长4倍之多；迟产卵的果蝇变种特别长寿，早产卵的则短寿，等等。在果蝇和老鼠中，还有某些具特殊功能的个别基因会加速衰老，因为部分丧失此特殊功能的变种，寿命会显著延长。但这些特殊基因到底如何引致衰老，却还不很清楚。
四是繁复的衰老机制
从以上讨论，我们可以看到生物的衰老有共同基本原因，即氧化剂的危害与端粒的收缩，这可谓是“与生俱来”，亦即根源于高等生物最基本功能(新陈代谢与细胞分裂)的问题。在漫长进化过程中，高等生物虽然已经发展出克服这些问题的机制，即抗氧剂系统以及端粒酶的修补作用，然而，它们并非完美。所以，衰老的继续存在，反映了通过进化而出现的高等生物，还未能完全解决其结构上的基本缺陷。至于个别生物的特殊衰老机制，基本上亦是同类现象，只不过其所反映的缺陷是特有而非普遍的罢了。
从这个观点看来，生物之必然衰老，和汽车、飞机最终免不了由于损耗、磨蚀、金属疲劳而报废，是十分相似的。但两者也有基本分别。
首先，生物复杂得多，所以衰老机制也繁复得多。因此个别生物体的寿命期有相当大的随机分布：人的寿命期的平均数是125年，个人寿命期则从百余岁到140岁都有。
其次，进化过程所产生的“选择压力”倾向于保存物种，而非个别生物。所以生物个体结构与功能并不一定朝着克服衰老的方向发展。许多生物的衰老信号是由其生殖活动触发的，有些生物(例如某些蜘蛛)在交媾后迅速死亡，所反映的正是特殊物种延续策略。况且，生物的实际死亡，绝大部分是由于环境恶劣、意外、弱肉强食等外在原因，而并非由于衰老，所以预期寿命远低于寿命期。
真正的长生是否可能
人的寿命期在过去十万年大体未曾变更，预期寿命则从古代的20—30岁增加到目前发展地区的75—80岁。所以，在人类出现之后的绝大部分时间，自然进化对克服衰老机制的改进助力是不大的。另一方面，在深海中某些有漫长历史而又没有显著天敌的生物，例如深海巨鱼和北美洲龙虾，则没有显出衰老现象，这可能是上述现象的反面，即当自然选择的确对衰老问题发生作用时，寿命期会大大延长。
所以，现代科技纵使能克服诸如癌症及其他衰退性老年病，也只能把人类寿命期提高到它的自然限度，而对衰老则仍然无能为力。当然，人和人体不必等同，也许在未来，人体器官替换会变得像汽车更换部件一样方便，从而使人类逃过衰老大限。然而，真正的长生很可能意味社会的停滞，乃至进化之终止，那到底是否人类之福，恐怕还是个大问题吧?