长寿专栏

我们为什么会衰老?我们可以对抗衰老吗?

细胞为何能“永生”,而人却注定衰老?端粒的缩短、基因的突变,自然选择的偏向,这些交织出衰老的必然。尽管科学在实验中找到一些延寿基因,但对人类,衰老似乎是一种自毁的程序,至今无法真正破解。延长生命的希望是否真实存在?

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长生不老是可能的。不如说,长生不老已经是现实了。

证据就在你的身体里。想一下你的来源:一颗受精卵。这颗受精卵来自父母生殖细胞的融合。生殖细胞来自相应生殖器官细胞的分裂。这些生殖器官又来自它们自己的受精卵,如此循环。这个小小的细胞,虽然经历了不停的融合和分裂,可是一直是活着的,从未断裂,从未死去,甚至从未衰老过。这条不间断的生命链可以一直延续到38亿年前生命初生的时候,未来也依然会延续下去。换言之,细胞是可以永生的——至少活到生命从地球上消失为止,或许能活到宇宙的终结。

或许有些人觉得这不算数,毕竟38亿年前的那个元祖细胞和今天相比已经面目全非,成了忒修斯之船。不过,我们的身体本来也在不断替换物质,有些组织几个月就会细胞全换,就连大脑的神经元也在缓慢更新,而我们通常不会觉得自己成了另一个人。换言之,缓慢的替换符合大多数人对永生的理解。

奇怪的是,细胞能做到,个体却似乎做不到。更奇怪的是,不同个体在寿命这件事情上差异极大。蜉蝣的幼虫能活一个月,成虫只能活不到一天;相比之下北极圆蛤能活500年,刺果松能活5000年。就算是限定在同一个物种里,变化也很快:溪鳟引入内华达高山湖之后寿命从不到六年变成了二十四年,负鼠到了小岛上也可在短短几千年内寿命加倍。甚至就连我们自己,在过去几百万年里,也让最大寿命翻了一番。

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北极圆蛤“明”,明万历年间(约1601年)出生,507岁(死因是被打捞)

明明没有任何理由禁止人长命,明明生物界里有很多长寿甚至接近永生的案例,明明现代医学能把幼儿死亡率从50%砍到0.1%,怎么延长寿命就这么难呢?

答案很简单,人会衰老。

可是这个简单的答案只是提出了另一个问题,人为什么会衰老?假如是一台机器,那么它只会有磨损而已,不保养的机器很快坏掉,保养好的机器也许能用几代人。可是人类就算保养得再好,也只不过是表面光鲜,生理机能该啥时候衰退就啥时候衰退。人类固然也会磨损,但现代医学明明在对抗疾病上取得了那么大的进步,却对衰老几乎无所作为,这就不是磨损能够解释的了。不如说,这种不由分说的衰老进程更像是预先编好的程序。

等等,为什么会有这种程序?谁编的?他想干什么?这种明显是在自毁的事情是怎么进入我们身体里的?到底是谁不想让我们长生?

但要回答永生的问题,我们先要看人是怎么死的。

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人固有一死。或死于事件,或死于时间。

第一种我们可以命名为“指数衰减死亡”或者“意外死亡”。被车撞死,被老虎咬死,天上掉钢琴砸死,涂满毒药的长剑刺死,凡是一切来自外因的都归于此。

之所以称为“指数衰减死亡”,是因为在理想条件下,还活着的人数呈指数衰减。假如1000个理想人里,每10年有1000÷2=500个死于车轮下,那么第二个十年就有500÷2=250个,第三个十年又250÷2=125个,依此类推,万世不竭。这和放射性元素的衰变遵循同样的道理。现实中人死当然不是精确的指数衰减,但是原则相同:只要运气好,你完全可以躲过每一次意外;只要人数够多,总有一个人运气好的。

第二种我们可以命名为“预定死亡”或者“程控死亡”。指的是老死或者老年病而死。这种情况下,似乎死亡是一个基本确定的年限,不管你之前多么健康多么好运,也不会有任何余地。就人类而言,这个上限似乎在120岁左右。

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让娜·卡尔芒(1875-1997),世界上最长寿的人之一

显然意外死亡是根本上不可避免的,不仅对人类,更对一切生物成立。所以,真正的问题是,为什么要存在预定死亡。

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毫无疑问,规定好的寿限能带来很多好处。比如一个很显然的理由是,老人死去了就能给新人留下空间。

普朗克就说过一句著名的话:新的科学真理能够获得胜利,并不是因为它能说服其反对者,让他们看到光明,而是因为反对者终究都会死掉,熟悉它的新一代人则会成长起来。

这个好处无疑是成立的。但是,这是预定死亡存在的理由吗?

不是。

这有两个重要原因:

第一,自然选择是短视的,它并不能依据长远的利益而做出选择,而是每代都要重新清算。如果一个基因会在一百代之后带来长远好处,但眼下带来损失,那么下一代这个基因的频率就要降低,再下一代又要降低,可能一百代之后等到好处能发挥时,它已消失不见。一个长远利益要想留下来,至少短期里不能是有害的。

第二,说“老人应该给新人留下空间”,这句话等于已经假定了老人比不上新人。但现实中年老个体不行,不就是因为有衰老吗?变成了循环论证。而假如这个世界上没有预定死亡,那么让大家自由竞争就行了。如果老个体更差,那么不需要预定死亡,自然选择本身就可完成更新换代;而如果老个体更好,强制预定死亡反而不利于优秀基因传承。

预定死亡的好处有很多,但是你仔细一想,多半都要落入这两个陷阱。有什么原因能真正成为预定死亡的理由吗?

这第二种死亡的答案,恰恰隐藏在第一种死亡里。

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虽然意外死亡是不可彻底避免的,但有很多办法可以降低它到来的概率。

比如增强免疫力,防止飞来传染病取人性命;比如跑得更快,免受捕食者袭击;比如长出更发达的大脑,分辨出哪一支长矛最终会指向自己。

但是没有免费午餐。强化这一切都需要资源,而资源是有限的,要补西墙必须拆东墙。

在轰轰烈烈的寻找东墙运动中,生物发明了“贷款”这么一种东西。

所谓“贷款”,在生物界里其实指的是:我得到一种性状,这种性状使我年轻时受益,但年老了受损。现在借债将来还。

端粒可能就是这样一个例子。细胞的染色体末端有个名为端粒的结构,大部分细胞复制一次就会缩短一点儿,缩到一定程度就没法再复制了。照理说,端粒缩短这件事情是毫无必要的,因为存在可以修复端粒的酶。但是对大部分细胞而言,这个酶却并不是一直在工作,为什么?一个著名假说认为,端粒是对抗癌细胞的防线之一。如果潜在癌变细胞不能找到办法延长端粒,那么复制不了几次就呜呼哀哉了;现实中真正能成癌的,都要先突破端粒防线。这便是年轻时的益处。

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电子显微镜下的染色体,白色的小点点就是端粒

但是,老来还债,端粒的损害就体现出来了——等端粒耗尽时,即便是正常细胞也无法继续分裂了。

这个害处看起来很大啊?好像远远比癌症危险要大?

然而别忘了,第一种死亡是指数衰减的。这意味着,就算端粒不作梗,大部分个体根本就活不到这个老年。

那么,端粒的处境是:年轻时的益处,虽然有限,但受益几乎是肯定的;年老时的害处,看起来虽然很大,可是真活到那么老的概率极小,一加权,害处也就很小了。所以这笔买卖是划算的。

而当许多笔买卖都在这个基础上成交之后,老年生物就真的是活不下去了。

这个假说在50年前由彼得·梅达沃提出,至今还是衰老问题的主流观点。不过,故事到此还没有完。

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为什么这个理由不能完美地解释预定死亡呢?

因为我们发现,大部分用来做交易的基因,似乎依然身处衰老现象的外围。它们和衰老病有很密切的联系,但是还不是决定衰老本身。所有的哺乳动物都有端粒,也都有端粒酶,那为什么老鼠只能活两三年,人就可以活七十年?

有些人猜想,这些都是隐藏在微妙的相互权衡之中,并没有什么中心基因来掌控这一切。但是衰老表现得太同步了,大部分人都是所有的机能一起衰败,很难不让人觉得这背后有一个统一协调的幕后黑手。

第一个黑手候选在1988年被发现,不过是在线虫里。这个名为age-1的基因只要突变,就能把实验室线虫的寿命从22天变成46天。接下来的几年里,人们在线虫和其它各式生命里又发现了近百个类似的突变,从酵母到果蝇再到老鼠。只要突变,就能延寿。

怎么会有这样的事情呢?

仔细检查一下这些基因,就会发现两个奥秘。第一,这些基因都在一个生化通路里。第二,所有的突变结果都是延长寿命,没有一个的突变导致缩短。

想象一下有一台机器,有很多不同的零件组成,你随便拿出一个零件来随便动了一个手脚,结果都是延长寿命;试了好多零件,都是这样。随机的突变一般都是把东西搞坏、搞得不好使,所以只能得出一个结论:这个机器的作用,是缩短寿命。

哈???

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有没有搞错,一个机制一直在缩短我们的寿命?自然选择为什么要干这种事情?

这揭露了一个残酷的事实。自然选择并不在乎我们是否长命是否幸福。按照它的逻辑,重要的是要把基因传递下去,我们这些肉体死就死了吧。

而对于我们这样的动物而言,传递基因的唯一方式是性,性需要极大的能量负担。实际上,这个机器真正掌管的并不是衰老,而是性成熟;它的真正任务是审查环境信号。

环境不良的时候,它会暂停发育的进度,同时尽可能保持身体的完整性。只有到了能量充沛的时候,才会去开启繁殖流程,产生一种生化信号,直接告诉细胞:“遍地都是食物,现在是时候准备繁殖了。为了爱情,前进!”这时候,衰老什么的就顾不上了。

这个权衡关系其实最早是英国老年病学家汤姆·柯克伍德在二十世纪七十年代中期提出的,比衰老基因的发现要早。柯克伍德提出的正是这样的一个性和寿命之间的两难“选择”,根据就是能量有限,任何事情都有代价。维持身体运转所需的能量多,用来繁殖的能量就少,两样一起做的结果就是哪样都不行。

最极端的例子是,某些动物只繁殖一次就死去,完全不管它们的后代,比如太平洋鲑鱼。它们的灾难性死亡与其说是编好的程序,不如说是把全部资源都投给了生命的核心目的——也就是繁殖。它们在几天之内就会散架,因为它们把百分之百的资源都给了性,撤走了全部维护身体运行的资金。而那些繁殖不止一次的动物,则需要在某些场合下给性少分配一点资源,给维护身体多分配一点。至于那些花大量资金和很多年时间抚养后代的生物——比如我们自己——则把这个平衡点调得更远。但不管哪一种情况,总得做出选择。

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粉红鲑鱼(Oncorhynchus gorbuscha),太平洋鲑的模式物种。(我们常吃的三文鱼是大西洋鲑)

那怎么理解之前的研究成果呢?实验室的动物衣食无忧,只要自己一发育好,这个机器就会开启,在繁殖的同时也启动衰老的脚步。但是如果基因突变把它搞坏了,它就无法有效发出信号,细胞就一直以为时机没到,不开启繁殖模式,但也不会快速老去。其结果,就是寿命延长。

对于自然选择来说,没有繁殖,一切就都没有意义。可是我们是人,我们对此有不同意见,很多人更愿意放弃繁殖而追求长生。那么,我们能和自然选择讨价还价吗?

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你可能听说过“热量限制”食谱,它衍生出了很多名词,比如饥饿疗法,比如轻断食,如此等等。这个食谱的核心思路就是源于刚才我们提到的研究:如果衰老是被环境中充足营养启动的话,那么故意挨饿,假装对身体说环境很差,不就能延长寿命了吗?

可是我们并没有确切证据表明它延长寿命的领域中管用。一方面,研究人类的寿命上限太困难了,毕竟研究者自己也是人,也会老会死,很少有人能够有意愿和奢侈去做一项一辈子都可能做不完的研究。另一方面,人类的代谢比线虫和老鼠复杂得多;目前看来,要骗过这个系统也困难得多。热量限制的效果似乎是对越复杂的生物越差,到了猴子就已经几乎没有了,很难想象要怎么能影响人。无论如何,面对这么复杂的调节渠道,试图靠饿肚子影响它,也太简单粗暴了。

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衰老干预领域的一大经典实验就是美国国家衰老研究所(NIA)和威斯康辛大学(UW)的一项关于恒河猴寿命与热量限制的研究,双方做出了完全相反的结果。图为UW的实验对比,你能猜出哪只吃得少吗?

如今的研究者寄希望于切开这台衰老系统,找到其中重要的基因,进行精准突破。这个路线在原则上是可行的,只是实践中有太多的弯路。白藜芦醇就是其中一个牺牲品:研究者曾经认为这个小分子能够影响到一个名为SIRT-1的基因,让肥胖的老鼠延长寿命。不巧的是,红酒里含有极微量的白藜芦醇,虽然含量根本不足以产生什么影响,但还是没有被红酒厂商放过。最终的结果是,研究者不但发现白藜芦醇没有之前以为的那么好用,还得忙不迭对外声明说它的好处根本抵不过酒精的健康危害,最终让这个可怜的小分子名誉扫地。

更何况,SIRT-1基因是为了对付不良环境而演化出来的,而现代人并不生活在不良环境中。强行激活它的结果,反而会搞乱人的代谢,引发糖尿病和免疫问题。实际上,类似的问题我们已经在胰岛素里见过了。当胰岛素发现时研究者曾经以为找到了对抗糖尿病的神药,但是很快就发现了胰岛素耐受性。真的单纯缺乏胰岛素本身的患者并没有那么多,更多的人是身体对胰岛素的响应出了问题,只是单纯给人补充胰岛素是不够的。

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或许最根本的问题是,人体并非积木的简单堆叠,它本身就已经是复杂系统,每一个信号和每一种代谢都处于多种调控之下。譬如自由基曾经被认为是细胞毁坏的元凶,研究者试图靠抗氧化剂来中和自由基,结果发现吃抗氧化剂几乎没用,要么排泄要么不吸收,人体似乎在抗拒这些外来物。后来才发现,自由基是细胞内重要的信号分子,是要负责激活特定蛋白、调节特定基因的,人体不允许外界因素随便干扰这种信号。

但是这些信号和进程在原则上一定是可以改变的。它是演化堆叠的产物,那就必然有可以修改的切入点,毕竟演化自己也一直在修改。只可惜,演化往往要用几万年几十万年,而我们的希望是在几十年内实现;演化伴随着大量个体被淘汰,而我们的希望是在实验室内完成一切而不需要去淘汰任何人。

在这个意义上,衰老研究的圣杯就是把这个演化出来的系统黑掉,找到其中的薄弱环节,可以四两拔千斤的支点。它可能是热量摄入,可能是自由基,可能是表观遗传或者炎症反应。此刻还没有人知道哪一条道路在人类里效果最好,毕竟每种生物有自己的演化史,其他生物的结果不能照搬。

不过,演化中不存在完美,这个系统里一定存在缝隙,就看人类要如何寻找、如何利用了。

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