衰老和死亡 博聞網

在年輕時，人類和其他複雜的有機體通常是健康和有活力的。但年輕的身體好像全新的汽車一樣，在上路後不久就會開始變得陳舊。在身體的細胞里，導致身體衰退和死亡的變化已經進行著。在20世紀90年代，科學家曾企圖理解衰老的過程並找到是否有方法可以阻止衰老。這個問題直至今日仍是科學領域最大的謎團之一。

很多身體上的變化是正常的衰老過程，但每個個體的衰老過程都各自不同。有些身體衰退的跡象是十分顯而易見的，例如頭髮灰白和皮膚產生皺紋。

但還有很多其他方面的衰老是不那麼明顯的，而這些變化只有通過科學研究才能發現。例如，研究者發現大約在40歲以後，很多腦細胞會死亡，導致大腦開始慢慢萎縮。另外，心臟會因為肌肉壁增厚而略微增大。心臟的血管也會變粗並變得缺乏彈性，導致心臟供血變得更困難。肺活量會減少，而腎臟從血液中排除廢物的功能也會降低。

另外，身體還會經歷其他變化。因為一些攻擊傳染性微生物的白血球會停止工作，人的免疫系統對抗感染的能力就會下降。成骨細胞的數量會變得比蝕骨細胞少，導致骨質流失。另外，由於軟骨開始退化，人的關節會開始磨損並可能導致關節炎。人的肌肉體積也會減少。

因此，對於人類和其他多細胞有機體來說，身體的衰退——及最終的死亡——似乎是無法避免的。雖然公共健康和醫學知識等方面的進步把美國人的平均壽命從1900年的47歲提升到了1999年的76歲，但人類的最高生命極限——約為120年左右——到目前為止還未能被刷新。

為什麼人類的生命這樣有限呢？衰老過程最根本的分子機制是什麼？在20世紀90年代末，研究人員嘗試了多種衰老理論。

未修復損害的累積理論

很多研究者曾探討一種名為錯誤累積的理論。這個理論認為衰老是因為生命中不斷累積的未被休復的對DNA（脫氧核糖核酸，組成基因的分子）、蛋白質和身體細胞的其他組成部分的損傷。研究者們認為這些損傷大多是自由基（高活性分子，是食物消化而產生的副產品）和糖基化過程（葡萄糖，即血糖，與蛋白質之間的反應）導致。

在消化過程中，食物中的糖、脂肪酸、氨基酸（構成蛋白質的基礎物質）會和氧氣結合，從而產生二氧化碳、水和名為三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate）的分子，這個過程為細胞活動提供能量。這些化學反應發生在線粒體，那裡是細胞內的「能源工廠」。作為這個過程的一部分，很多氧分子會被轉化成自由基，而它們會和DNA以及其他重要的分子產生化學反應。因此，這些分子可能會被損傷並停止運轉。

在糖基化過程中，食物中複雜的碳水化合物a被分解後在體內形成的一種單糖，即葡萄糖與體內多種蛋白質產生反應。在這個化學反應當中，葡萄糖和膠原蛋白（一種能夠在血管、腱、韌帶和肺部找到的富有彈性的蛋白）分子產生化學反應，導致它們與附近的分子交叉連接。這個過程會導致組織喪失彈性。

基因變化理論

另一種衰老理論指出身體衰退大部分是因為基因變化的累積，如DNA中的基因突變（即無規則變化）及染色體（基因的載體）的再排序。對於這個理論的支持部分來自於對維爾納氏綜合症（Werner syndrome）遺傳病患者的研究。這種疾病讓患者在二十多歲就開始衰老，並在五十歲左右就因為和年老有關的疾病而去世。在1996年，華盛頓大學的研究者們發現維爾納氏綜合症是由一個有殘缺的基因造成的。這個基因載有指令，告訴身體去生產一種解螺旋酶（helicase）（即能夠加速生化反應的蛋白質）。雖然科學家們不清楚解螺旋酶在維爾納氏綜合症中究竟起什麼作用，但他們清楚大部分解螺旋酶參與了細胞分裂過程中DNA的複製。

在1997年，由麻省理工大學的生物學家萊昂納德?古倫特（Leonard Guarente）率領的研究者們發現麵包酵母中的一種解螺旋酶在變異後能夠讓酵母細胞產生早衰。在一般情況下，在一個酵母細胞的生命周期中，有少量DNA可能會脫離核糖體DNA（一種對於製造蛋白質來說非常重要的基因原料），並形成一個指環狀DNA；這個過程是在一個名為核仁的微小細胞結構中發生的。這個分離出來的指環狀DNA在每次酵母細胞分解時都會自我複製。複製出來的下一代指環狀DNA會留在原來的酵母細胞——即母細胞——的核仁中。母細胞會被太多的指環狀DNA所堵塞，蛋白質的生產亦會停止，而這最終會導致酵母細胞的死亡。

研究者們發現，當酵母中的解螺旋酶基因變異後，上述的DNA複製過程會比正常情況更早點開始。科學家們聲稱這個發現說明一些人體細胞開始衰老的原因就是因為核仁中的DNA受到了損害——但這種損害並不一定和酵母的相同。

端粒縮短理論

另一種科學家們正在研究的關於衰老的理論則專註於端粒，即位於染色體末端的DNA的「蓋子」。端粒對於細胞分裂來說是必須的，而且——就好象鞋帶兩端的塑料尖可以使得鞋帶不受磨損——端粒還可以保護染色體的末端不受損傷。在正常的DNA複製過程中，染色體的最末端並不自我複製，因此在每次細胞分裂時，細胞中的每個染色體都會損失一點點端粒。端粒會變得越來越短，直至細胞不能分裂和運轉。

但是，身體里的有些細胞含有端粒酶，而這種酶會讓細胞分裂時複製染色體的端粒。此類細胞包括生殖細胞（精子和卵子）、幹細胞（骨髓里的年輕細胞，它們最終會製造血細胞）。在1998年，位於加利福尼亞州門羅公園（Menlo Park）的杰倫公司（Geron Corporation）聲稱他們通過向細胞中注射含有端粒酶代碼的基因延長了實驗室培養皿中的人類皮膚細胞的生命。這個被注射的基因讓衰老細胞中的染色體重新長出了像年輕細胞般一樣長的端粒。

雖然端粒酶在衰老過程中的作用還備受爭議，這個實驗證明了至少在某些分子中，部分衰老過程是可以延緩，甚至逆轉的。但是否能延緩所有生命體的衰老呢？在很多動物研究中（不涉及端粒），研究者們發現是可以減緩衰老的。比如，在1994年，達拉斯南衛理公會大學的生物學家威廉?奧爾（William Orr）和拉金達爾?梭哈爾把名為Drosophila melanogaster的果蠅的壽命延長了34%。他們的辦法是在果蠅的細胞里注入更多能夠在自由基開始產生反應前就將其化解的基因。

另外，研究者們發現很多果蠅和名為Caenorhabditis elegans的蛔蟲的基因在變異後都能使得該生物的生命延長。此類變異有很多效果，其中包括幫助生物更好的對抗自由基。

人類壽命能更長嗎？

截至到1999年，尚未在人類和其他脊椎動物中發現能夠延長壽命的基因或基因變異。減少食物的攝入是研究者發現的唯一能讓哺乳動物延緩衰老的方法。加州大學洛杉磯分校的病理學家羅伊?華爾福特（Roy Walford）曾做實驗控制老鼠的飲食，使它們卡路里的攝入量與正常比減少了百分之三十到六十。和隨意進食的同類相比，這些老鼠的生命普遍提高了百分之四十。另外，與衰老相關的疾病亦被延緩了，而且它們保持精力充沛的時間也變得更長。雖然科學家們不知道為什麼限制卡洛里會延長壽命，但他們猜測其中一個原因也許是減少進食可以減少體內產生的自由基數量。

很多研究者在1999年預言通過研究，人類最終會發現控制壽命長度的基因。如果真的如此，科學家們當年就可以通過改變這些基因來延長壽命了。科學家們認為在未來人們可能通過能夠改變和衰老有關的基因的藥品來延長壽命。

儘管對衰老過程的研究在繼續，科學家們建議，延年益壽的最好方法就是保持健康的生活習慣。首先要有營養豐富均衡的飲食，限制脂肪和甜品的攝入，並多吃水果和蔬菜。另外，研究者提出經常性的鍛練能夠讓任何年齡的人保持體型。最後，研究者們提出要有節制的飲酒——最好不喝——而且所有人都應該避免煙草、非法毒品及過強的陽光。遵循上述健康養生之道，可以幫助人們有生之年見證科學家們解開更多與衰老和死亡有關的分子謎團。