正是基于生物體的耗能情況,我提出了拋棄軀體論:如果環境很可能給機體帶來死亡,那么機體就完全沒有必要為了無限期存活而耗費大量能量。為了使物種得以延續,基因組只需保持機體健康,在死亡到來之前成功繁殖。
在自然選擇的強大壓力下,生物體在分配能量時,首先考慮的是生長和繁殖,而非構建一具永生性的軀體。因此,生物體的衰老實際上是各種沒有修復的細胞損傷長期累積的結果。
“節食長壽法”不適用
生物體內沒有任何“程序”能準確決定死亡時間,但越來越多的證據表明,特定基因可以影響我們的壽命長短。上世紀80年代,研究人員發現一種基因的突變體能使線蟲的平均壽命延長40%.果蠅、小鼠等動物也被發現有類似的基因突變,能改變機體的新陳代謝,以及機體為維持自身功能而使用能量的方式。實際上,延長壽命似乎需要準確調節那些我們已知的細胞修復過程,防止身體因為各種損傷的累積而受到傷害。
可獲取的食物數量也能調節新陳代謝。早在上世紀30年代,科學家就非常驚訝地發現,讓實驗小鼠處于半饑餓狀態竟能延長它們的生命。在攝食量受到限制的小鼠中,一系列細胞維護和修復系統的活動都有所增強。乍一看去,缺少食物的動物為了維持身體機能需要消耗更多的能量,這似乎有點奇怪。不過一些證據表明,在饑荒期間,某些動物會停止生育,把能量預算的很大一部分用于細胞維護。
雖然在一些動物中,“節食長壽法”已得到驗證,但人類的情況與動物有極大的差異。在線蟲體內,能顯著影響壽命的因素主要是基因突變:不論何時,只要線蟲發現自己處于惡劣環境中,一些突變基因就會使機體停止生長,進入一種抗壓模式。而我們人類不可能如此靈活地調節新陳代謝。
即使線蟲的壽命顯著延長,它們仍會經歷衰老過程,因為細胞損傷依然在積累,后導致機體功能的全面崩潰。因此,如果想要得到更好的結局,我們需要重點研究如何安全控制或逆轉細胞損傷的累積。
人類能否戰勝死亡
衰老對人體的影響是全方位的,它還與多種形式的分子和細胞損傷有關。在某些細胞中,這些損傷的積累速度要快于其他類型的細胞(取決于修復系統的效率),但任何一種細胞受到的損傷都是隨機的,而且同一個體同一類型的兩個細胞受損程度也可能不同。因此人們衰老和死亡的具體過程千差萬別。
通過調控細胞消除損傷累積的生理機制,我們也許能夠對抗衰老。如果受損過于嚴重,細胞簡單的反應就是殺死自己,以避免受損細胞對更多的人體組織造成傷害,引發疾病。
細胞凋亡更多地發生在老化器官中,但在自然界,動物往往還沒有進入老年階段就已喪命。當動物體內幾乎沒有需要被清除的細胞時,凋亡機制就開始處理“年輕”器官中的受損細胞。如果細胞死亡太多,一個器官就可以變得衰弱甚至失效,因此細胞凋亡好比一把雙刃劍:它可以除去潛在的危險細胞,但清除的細胞太多就可能影響器官功能。所以嚴格來說,當生物體進入老年階段后,一些細胞凋亡可能并不是必需的。在中風等疾病中,科學家就希望抑制受損程度不高的組織中的細胞凋亡,減少細胞損失,從而改善患者病情。
不過,還能正常復制的受損細胞通常不會自殺,而是直接停止分裂,這個過程被稱為復制性衰老。近我和同事有一個令人振奮的發現:每個細胞都有一個非常精密的“分子電路”,監控著DNA和“能量工廠”線粒體的損壞程度。當受損程度超過某個閾值,細胞就會自動進入一種特殊狀態--還能發揮功能,但不能分裂。如果想要解開這些細胞的“自我封印”,讓它們恢復一定的分裂能力而不引發癌癥,我們有必要非常全面地了解細胞衰老是如何發生的。