倪显丽

上千年来，人类依旧是生老病死。追求永生，历来和找寻永动机一样，是每个生命个体的美好夙愿。2009年度诺贝尔生理学或医学奖的揭晓，或许已揭开了生命长生不死的面纱。

2009年10月5日，诺贝尔生理学或医学奖授予3位美国的科学家布莱克本、格雷德和绍斯塔克，以表彰他们“发现了染色体端粒及端粒酶对染色体的保护机制”的医学贡献。3名获奖者将分享1000万瑞典克朗(约合142.7万美元)奖金。

19世纪60年代，遗传学家孟德尔就提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点，但这仅仅是一种逻辑推理的产物。20世纪初期，遗传学家通过果蝇的遗传实验，认识到基因存在干染色体上，并且在染色体上是呈线性排列，从而得出了染色体是基因载体的结论。上世纪30年代，遗传学家就发现染色体末端结构对保持染色体的稳定十分重要。1978年，布莱克本首先在四膜虫中发现并证实了端粒结构，端粒是由端粒DNA和端粒蛋白质组成。同时发现这种DNA每条链的末端均含有大量的重复片段。1982年，布莱克本和绍斯塔克先是合成拥有端粒序列的染色体，然后注入酵母细胞，证明端粒的存在可以在酵母细胞分裂的过程中，保护染色体不会丢失，因而发现了端粒的作用。1984年，布莱克本与当时是其学生的格雷德共同发现了端粒酶及其作用。端粒酶在细胞老化过程中起着关键作用，在细胞癌化过程中起着决定性的作用。2009年的生理学或医学奖就是颁给这3个人。

影响寿命的端粒

人体是由细胞构成，人会衰老，细胞是否也会衰老呢?这就像一座大厦，它的寿命很大程度上与组成它的砖块等材料寿命有关。细胞是有寿命的，细胞学家在实验室培养了人体的成纤维细胞，一代又一代。但是即使在营养供给充足的情况下，细胞分裂到50代左右就进入衰老期，停止活动了。在生物的细胞核中，有一种易被碱性染料染色的线状物质，它们被称为“染色体”。

我们知道，每条染色体都是由两条长长的DNA分子，通过碱基配对形成的一条长链。细胞分裂之前，需要先复制DNA。复制DNA是拿已有的DNA链作为模板，合成一条可与之碱基配对的新链。问题在于，负责DNA复制的DNA聚合酶，不能直接在DNA模板上合成新链，而必须在DNA模板上先通过碱基配对，放上一小段称为引物的序列，DNA聚合酶才能跟在后面合成新链。在细胞中，引物是RNA，在完成引物作用后就被降解了。这样就出现一个新的问题，新合成的DNA总会比DNA模极少一段。随着细胞分裂，将会有越来越多的DNA序列丢失，造成遗传信息不能完整传代。

端粒的发现，回答了这个问题。这些重复序列的DNA，被安在染色体末端，每次染色体复制，都会丢失部分端粒，但不会损失其他DNA序列。端粒通过牺牲自己，保证了DNA序列的完整性。这样，细胞分裂会使端粒变短。如果染色体一次又一次地被复制，端粒就会越来越短。分裂一次，缩短一点，当端粒缩短到一定程度，细胞就会停止继续分裂，从而衰老死亡。端粒与细胞老化有直接关系：细胞愈年轻，端粒长度愈长；细胞愈老，端粒长度愈短。

端粒是什么?端粒是染色体末端的一段DNA片段。DNA决定人体性状，它们决定人头发的直与曲，眼睛的蓝与黑，人的高与矮等等，甚至性格的暴躁与温和。其实端粒也是DNA，只不过端粒是染色体头部和尾部重复的DNAo如果把端粒当作一件绒线衫袖口脱落的线段，绒线衫像是结构严密的DNAo过去，细胞学家对染色体尾巴拖出的DNA不感兴趣。他们把注意力都聚集在46条染色的基因图上面，把全力绘制人类基因组草图作为头等大事。

长生“潘多拉魔盒”

在细胞整个分裂过程中，染色体是如何完整复制?又是如何避免自身退化的?布莱克本、格雷德和绍斯塔克的研究已经证明，染色体解决上述问题的奥妙就在于染色体末端的端粒以及形成端粒的端粒酶。承载着各种基因的DNA分子就像一根长长的细线，并依一定规则扭曲成染色体，而端粒就像一顶小帽子那样覆盖在染色体末端。如果把染色体比作鞋带，那么端粒就如同防止鞋带头散开的塑料片，保护着我们染色体的完整性，从而阻止了染色体的退化。

研究发现，细胞中存在一种酶，它能够合成端粒。端粒的长短，是由酶决定的。当端粒变短的时候，细胞就开始老化。相反，如果端粒酶一直保持较高的活力，那么端粒的长度就能保持下去，细胞的老化就被延缓，这也许就是人类长期找寻的“长生不老”钥匙。细胞中有种酵素负责端粒的延长，其名为端粒酶。端粒酶的存在，算是把DNA克隆机制的缺陷填补起来，藉由把端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂克隆的次数增加。

端粒酶在细胞中的主要生物学功能是通过其逆转录酶活性复制和延长端粒DNA，从而稳定染色体端粒DNA的长度。但是，在正常人体细胞中，端粒酶的活性受到相当严密的调控，只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞，这些必须不断分裂克隆的细胞之中，才可以侦测到具有活性的端粒酶。当细胞分化成熟后，必须负责身体中各种不同组织的需求，各司其职，于是，端粒酶的活性就会渐渐地消失。对细胞来说，本身是否能持续分裂克隆下去并不重要，而是分化成熟的细胞将背负更重大的使命，就是让组织器官运作，生命得以延续。

端粒酶活性的再活化，可以维持端粒的长度，而延缓细胞进八克隆性的老化，是细胞朝向不老的关键步骤。以血管的内皮细胞为例，血管的内皮细胞在血流不断冲刷流动下，损伤极快，个体年轻时周围组织可以不断提供新的细胞来修补血管管壁的损伤。一旦个体年老以后，损伤周围无法提供新的细胞来修补，动脉也就逐渐产生硬化的病症。若是周围组织中细胞的端粒酶被活化，端粒因此而延长，细胞分裂次数的增加，使得周围组织不断提供新的细胞来填补血管的损伤，因而能够延缓因血管硬化所造成的衰老表征。就如同寻找端粒酶抑制剂的基本理论，科学家也正积极地利用相同的策略，同时找寻端粒酶的活化剂。研究表明，在表皮纤维母细胞中恢复端粒酶的活性确实可以延长细胞分裂的寿命，使细胞年轻的周期延长。细胞内酶多酶少可预测端粒的长短。如果人为地把端粒酶注入衰老细胞中，延长端粒长度，就可以使细胞年轻化。将来医生给老人注射类似端粒酶的制剂，延长老人身体的端粒长度，达到返老还童的目的。

教你一个长生秘方

人为什么会死亡，如果对这个过程的机制了解得足够透彻，延长寿命并非不可能。关于人衰老和死亡的机制，目前知道的有几种，比如体内自由基清除与生成机制失衡，导致有害自由基日积月累，并进而破坏细胞器，线粒体已被证实参与了这一过程。端粒酶也是其中一种解释。由于正常人细胞没有了端粒酶，无法修复DNA因复制而缩短的问题，因此随着细胞复制次数的增多，DNA短到一定程度，就触发了死亡机制。所以说，死亡是一个渐近的过程。

可是，即使人体具有了端粒酶，长生也是个值得打上问号的问题。因为端粒酶仅仅解决了复制长度的问题，并不能解决DNA复制时的变异问题，当然这有专门的机构来负责。可是这也说明，长生并非如想象中那么简单，不单单一个端粒酶就能解决。

生命是最最神奇的魔法。细胞里的行动是复杂而精确的，往往是外来刺激导致蛋白质磷酸化，一级一级地传递，激活一定基因，开始转录翻译出平时不存在的蛋白质，这些蛋白质再引起接下来的一系列级联反应。要推翻自然的规律，解决一个酶的问题，无异于杯水车薪。

那么到底用什么方法能延缓衰老呢?有一点我们可以借鉴端粒的研究，就是代谢率高，细胞分裂次数增多，端粒缩短，寿命也短了。降低身体的新陈代谢速率，少吃少饮，无疑不是长生秘方。