長(zhǎng)生不老一直是人類(lèi)的夢(mèng)想。很多古代帝王對(duì)永生都有著狂熱的追求，他們煉丹服藥，卻不知道這些丹藥中的絕大多數(shù)都含有有毒的重金屬，身體很難代謝，長(zhǎng)期服用會(huì)導(dǎo)致重金屬在體內(nèi)堆積，不僅不能延年益壽，反而有害健康。

受自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)、疾病、生產(chǎn)力低下等因素的影響，古人的平均壽命往往只有二三十歲。《2022年世界衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)》顯示，2019年，全球預(yù)期壽命和健康預(yù)期壽命分別為73.3歲和63.7歲。

古今巨大的差異發(fā)人深省：人類(lèi)壽命的極限究竟是多少？人類(lèi)能否實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生不老呢？

《生命的時(shí)鐘：生物學(xué)入門(mén)探索指南》

作者：劉銳

版本：中信出版社

2024年12月

人體中一定有控制衰老的“信號(hào)機(jī)關(guān)”

我們都知道細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，其實(shí)細(xì)胞也是有壽命的。人體內(nèi)不同細(xì)胞的壽命各不相同。比如，小腸黏膜細(xì)胞的壽命是兩三天，血小板細(xì)胞的壽命是7天左右，紅細(xì)胞的壽命是120天左右，肝臟細(xì)胞的壽命約為500天，而神經(jīng)細(xì)胞的壽命要長(zhǎng)很多，會(huì)伴隨我們的一生。

正常情況下，人類(lèi)的面容和年齡是基本相符的，即便不時(shí)地出現(xiàn)一些所謂的“逆生長(zhǎng)”現(xiàn)象，也大多與個(gè)人的心態(tài)、生活習(xí)慣、保健方式、化妝手段等因素密不可分。

從本質(zhì)上講，年齡的增長(zhǎng)與衰老保持對(duì)應(yīng)關(guān)系才符合自然規(guī)律。從呱呱墜地的孩童到兩鬢如霜的老者，我們的容顏會(huì)逐漸發(fā)生變化，會(huì)長(zhǎng)皺紋，會(huì)生白發(fā)，身體的機(jī)能也會(huì)退化，會(huì)出現(xiàn)駝背、行動(dòng)遲緩、言語(yǔ)緩慢等問(wèn)題。

《時(shí)間規(guī)劃局》（2011）劇照。

在現(xiàn)實(shí)生活中，還有這樣一類(lèi)人，他們可能只有幾歲或者十來(lái)歲，但是看起來(lái)就像七八十歲的老人，滿臉皺紋，頭發(fā)花白，甚至有的人還出現(xiàn)了駝背、走路蹣跚等問(wèn)題，所以又被稱(chēng)為“10歲的老人”。其實(shí)，他們是早衰患者，他們具有一些共同的特征，如發(fā)育延遲、頭發(fā)稀少、皮膚老化、頭皮血管突出、骨質(zhì)疏松等。他們正是含苞待放的年齡，為什么會(huì)出現(xiàn)衰老癥狀呢？

研究發(fā)現(xiàn)，早衰和遺傳存在密切的聯(lián)系。這些患兒一般在20歲之前就會(huì)死亡。有人做過(guò)比較，早衰患者每過(guò)一天相當(dāng)于正常人過(guò)10天，就像《西游記》里描述的“天上一日，下界一年”。早衰的發(fā)病率在八百萬(wàn)分之一到四百萬(wàn)分之一，如果家族沒(méi)有遺傳史，除非發(fā)生基因突變，否則不必?fù)?dān)心這種疾病發(fā)生在自己和孩子身上。

早衰給我們釋放了一個(gè)重要的信號(hào)：人體中一定有控制衰老的“信號(hào)機(jī)關(guān)”，觸碰這一機(jī)關(guān)就會(huì)開(kāi)啟人體的衰老進(jìn)程。裸鼴鼠是一種形態(tài)丑陋的嚙齒類(lèi)動(dòng)物，看上去就像生化災(zāi)難中的變異生物。由于長(zhǎng)期生活在地下，裸鼴鼠的視力高度退化，幾乎喪失了視覺(jué)。它的皮膚表面幾乎無(wú)毛，身體兩側(cè)從頭到尾長(zhǎng)著40余根觸須，用來(lái)辨別方向和尋找獵物。神奇的是，這一名不見(jiàn)經(jīng)傳的物種竟得到了科學(xué)家的高度贊譽(yù)：“它的基因密碼可以揭開(kāi)人類(lèi)的長(zhǎng)壽基因?qū)毢小！?/p>

裸鼴鼠的壽命可達(dá)30歲，大概是類(lèi)似大小的家鼠壽命的10倍。30歲的壽命也許讓很多人不以為意，但是如果換算一下，裸鼴鼠的30歲相當(dāng)于人類(lèi)的500歲。裸鼴鼠為何能如此長(zhǎng)壽呢？科學(xué)家卡爾·羅德里格斯研究發(fā)現(xiàn)，裸鼴鼠的細(xì)胞因子具有保護(hù)體內(nèi)蛋白酶的功能。人類(lèi)在通過(guò)酶處理體內(nèi)存在的垃圾，如代謝廢物時(shí)，自身的蛋白質(zhì)也會(huì)受到相應(yīng)的損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，就像日常的生活用品會(huì)出現(xiàn)磨損一樣。裸鼴鼠的細(xì)胞因子可以有效地保護(hù)垃圾清掃工具—蛋白酶的活性，能延緩衰老的速度。

裸鼴鼠還有一個(gè)值得關(guān)注的特點(diǎn)，它從來(lái)不會(huì)罹患癌癥。2013年，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于裸鼴鼠的論文。文章中指出，裸鼴鼠體內(nèi)存在一種叫作透明質(zhì)酸的物質(zhì)，這種物質(zhì)在細(xì)胞表面大量富集，使得細(xì)胞之間的聯(lián)系變得相對(duì)敏感。當(dāng)細(xì)胞接觸過(guò)于緊密時(shí)，透明質(zhì)酸就會(huì)發(fā)出指令，觸發(fā)接觸抑制，讓細(xì)胞停止分裂，從而阻止了癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

裸鼴鼠是科學(xué)研究的模式生物，科研人員對(duì)它的研究一直在持續(xù)。裸鼴鼠身上有許多秘密有待揭示，期待有一天，通過(guò)它的幫助，人類(lèi)能獲取千百年來(lái)一直渴望的“超能力”，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)壽命達(dá)到理論壽命的目標(biāo)。

《時(shí)間之子》（2025）海報(bào)（局部）。

那么人類(lèi)的理論壽命究竟是多長(zhǎng)呢？根據(jù)目前流行的三種人類(lèi)壽命的假說(shuō)，包括生長(zhǎng)期測(cè)算法、性成熟期測(cè)算法、細(xì)胞分裂次數(shù)與周期測(cè)算法，人類(lèi)的理論壽命普遍被認(rèn)為介于120～150歲。

海拉細(xì)胞是首個(gè)被培養(yǎng)的人類(lèi)細(xì)胞株

海拉細(xì)胞源自美國(guó)黑人婦女海瑞塔·拉克絲。1920年，她生于美國(guó)弗吉尼亞州的一戶煙草農(nóng)戶家。她一共生育了5個(gè)孩子。1951年1月，海拉在生完第五個(gè)孩子的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己的腹部出現(xiàn)了一個(gè)硬塊。在約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)院就醫(yī)的時(shí)候，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)她的宮頸處出現(xiàn)了一些紫葡萄大小的腫塊，一碰就出血。同年10月，海瑞塔·拉克絲死于宮頸癌。醫(yī)生將這種宮頸癌細(xì)胞取出并進(jìn)行體外培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種細(xì)胞株不會(huì)消亡，可以無(wú)限地分裂下去。通常情況下，人類(lèi)細(xì)胞在分裂50余次后就會(huì)消亡，而海拉細(xì)胞卻沒(méi)有任何消亡的跡象，這正是大家苦苦尋找的可以用來(lái)傳代的細(xì)胞株！

全世界很多國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室中都保存了這種細(xì)胞株，以作研究使用。根據(jù)初步的估算，海拉細(xì)胞經(jīng)過(guò)70余年的復(fù)制和繁殖，分裂出的細(xì)胞重量已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)噸，體積相當(dāng)于100多棟紐約帝國(guó)大廈。海拉細(xì)胞株為至少5項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)的成果做出過(guò)貢獻(xiàn)，它也成了首個(gè)被培養(yǎng)的人類(lèi)細(xì)胞株。

但是在現(xiàn)實(shí)生活中，有一些罹患癌癥的病人會(huì)在不接受任何治療的情況下奇跡般地康復(fù)，這究竟是為什么呢？關(guān)于此種原因，眾說(shuō)紛紜，但是有一點(diǎn)是可以肯定的，這些癌細(xì)胞被身體中的一些未知的神奇因子制伏了。這種神奇的因子就是我們身體中的免疫因子。癌癥的致命之處在于兩點(diǎn)，一個(gè)是缺少接觸抑制，它可以隨意生長(zhǎng)，不受限制；另外一個(gè)就是可轉(zhuǎn)移性。

什么叫接觸抑制呢？這是正常細(xì)胞生長(zhǎng)的關(guān)鍵特性。一旦這項(xiàng)本領(lǐng)出現(xiàn)問(wèn)題，很多問(wèn)題就“呼之欲出”了。其中最危險(xiǎn)的是缺失了這項(xiàng)功能就會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞沒(méi)有限制地瘋長(zhǎng)。正常人的皮膚或者內(nèi)部器官的表面如果出現(xiàn)損傷，我們的身體就會(huì)開(kāi)始自我修復(fù)。隨著皮膚的逐步恢復(fù)，傷口邊緣收縮和拉合，一旦上皮細(xì)胞互相接觸，就會(huì)觸發(fā)細(xì)胞表面接觸抑制的信號(hào)，生長(zhǎng)就會(huì)停止，皮膚也會(huì)恢復(fù)往日的光滑。但是癌細(xì)胞不一樣，其通常不存在接觸抑制，能夠無(wú)限增殖，逐漸向上方堆積，進(jìn)而形成一個(gè)個(gè)鼓起的腫瘤。

《我的世界大電影》（2025）劇照。

癌細(xì)胞的另外一個(gè)重要特性就是可轉(zhuǎn)移性。它可以在體內(nèi)隨著血液流動(dòng)“四處游走”，找到合適的時(shí)機(jī)和地點(diǎn)就會(huì)穿破血管壁自由地著床生長(zhǎng)。這也是到現(xiàn)在癌癥讓大家頭疼的重要原因——我們無(wú)法預(yù)測(cè)和控制它的“四處游走”。面對(duì)日益高發(fā)的癌癥，我們不禁去想，為什么現(xiàn)在這些疾病的發(fā)病率會(huì)這么高呢？是之前一直這樣，還是隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展逐漸變高的呢？

中國(guó)國(guó)家癌癥中心發(fā)布的2022年中國(guó)癌癥疾病負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)顯示，排在癌癥發(fā)病率榜單前五位的是肺癌、結(jié)直腸癌、甲狀腺癌、肝癌和胃癌。有兩種癌癥都和消化系統(tǒng)密切相關(guān)。這從側(cè)面說(shuō)明了罹患癌癥與飲食習(xí)慣、食品安全等方面的問(wèn)題高度相關(guān)。

也許有人會(huì)說(shuō)這種現(xiàn)象是正常的，以前地球上沒(méi)有這么多人，人口基數(shù)小，因此罹患各種疾病的人就相對(duì)少一些。這種說(shuō)法有一定道理，但是從比例上看，現(xiàn)在人類(lèi)患各種疾病的比例比以前要高得多，很多新的疾病或者是更加兇險(xiǎn)的疾病逐漸出現(xiàn)，這與我們?yōu)E用抗生素有著很大的關(guān)系。各種含有添加劑的垃圾食品對(duì)人體的危害也不容小覷。

其實(shí)在我們的身體中，一直都存在著一些能引起細(xì)胞癌變的基因（也稱(chēng)原癌基因），這些基因伴隨著我們從出生到死亡。

有這么多原癌基因在我們體內(nèi)，為什么大部分人沒(méi)有罹患癌癥呢？這就不得不說(shuō)到我們體內(nèi)存在的另外一種基因——抑癌基因了。抑癌基因在控制細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖及分化的過(guò)程中起調(diào)節(jié)作用，具有潛在的抑制原癌基因表達(dá)的作用。然而抑癌基因在各種外界環(huán)境的刺激之下，包括輻射的刺激、化學(xué)藥品的刺激、食物的刺激等，作用會(huì)被削弱，最終導(dǎo)致原癌基因的表達(dá)，進(jìn)而使人罹患癌癥。所以，外界環(huán)境和我們的身體素質(zhì)是控制原癌基因表達(dá)或者不表達(dá)的兩個(gè)關(guān)鍵因素。

癌癥的發(fā)生是一個(gè)日積月累的過(guò)程，當(dāng)我們知道身體中存在原癌基因和抑癌基因之后，我們就應(yīng)該學(xué)會(huì)保護(hù)自己的身體，盡量不讓外界的環(huán)境和不良的生活習(xí)慣影響我們的抑癌基因。

我們已經(jīng)找到延長(zhǎng)壽命的重要方法

人類(lèi)一直渴望獲得長(zhǎng)生不老的能力。

2009年10月5日，在瑞典的卡羅林斯卡學(xué)院，諾貝爾委員會(huì)把諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了美國(guó)的三位科學(xué)家：舊金山大學(xué)的伊麗莎白·布萊克本、約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的卡羅爾·格雷德和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的杰克·紹斯塔克，以表彰他們?cè)诎┌Y和衰老研究方面做出的貢獻(xiàn)。他們?nèi)说闹饕芯繉?duì)象是端粒。什么是端粒呢？它是染色體兩臂末端由特定的DNA重復(fù)序列組成的結(jié)構(gòu)，能使正常的染色體端部間不發(fā)生融合，確保每條染色體的完整性。

早在20世紀(jì)30年代，赫爾曼·繆勒和芭芭拉·麥克林托克就分別以果蠅和玉米為材料，各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了端粒這種結(jié)構(gòu)的存在。在此后30多年的時(shí)間里，有關(guān)端粒的研究幾乎處于停滯狀態(tài)。20世紀(jì)70年代初，DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)以及對(duì)其功能的研究使得人們?cè)俅螌⒛抗饩奂诙肆＿@一不起眼的結(jié)構(gòu)上。

布萊克本在研究中發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：四膜蟲(chóng)的端粒是由“TTGGGG”這樣完全重復(fù)的序列組成的，但該序列沒(méi)有記錄任何遺傳信息。在體外培養(yǎng)的細(xì)胞也存在這一奇怪的現(xiàn)象，端粒的長(zhǎng)度會(huì)隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加而逐漸變短，這說(shuō)明端粒的長(zhǎng)短與細(xì)胞的壽命有著直接的聯(lián)系。

布萊克本的研究得到了紹斯塔克教授的關(guān)注。當(dāng)時(shí)，紹斯塔克正嘗試在酵母細(xì)胞里建構(gòu)人工線性染色體，希望它能夠在細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制。但在實(shí)驗(yàn)中，這些人工線性染色體在被導(dǎo)入細(xì)胞后很快就會(huì)和酵母細(xì)胞內(nèi)的同源染色體發(fā)生融合，無(wú)法正常復(fù)制。于是，二人合作在導(dǎo)入的線性染色體兩端連接上四膜蟲(chóng)的端粒序列，奇跡就此出現(xiàn)——人工線性染色體實(shí)現(xiàn)了在酵母細(xì)胞內(nèi)的正常復(fù)制。該實(shí)驗(yàn)證明了端粒對(duì)染色體存在保護(hù)作用。

后來(lái)的研究證實(shí)，哺乳動(dòng)物的端粒是由同樣富含鳥(niǎo)嘌呤的重復(fù)序列“TTAGGG”組成的。人體染色體端粒中也有許多“TTAGGG”這樣的序列，每次染色體的復(fù)制都會(huì)對(duì)這種短的重復(fù)序列造成磨損。當(dāng)磨損達(dá)到一定程度，染色體的端粒便無(wú)法再保護(hù)染色體的完整性，細(xì)胞就會(huì)因?yàn)樽兊貌环€(wěn)定而死亡。

端粒在維護(hù)遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用。在每一個(gè)正常的人類(lèi)體細(xì)胞中共有23對(duì)染色體、46個(gè)DNA分子、92個(gè)端粒，染色體上的端粒長(zhǎng)度隨著DNA復(fù)制的進(jìn)行不斷縮短，端粒中的重復(fù)序列（TTAGGG）隨之減少。細(xì)胞每分裂一次，端粒都會(huì)有所磨損。就像一根鉛筆，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，鉛筆會(huì)逐漸變短。當(dāng)端粒縮短到一定程度時(shí)，細(xì)胞就無(wú)法繼續(xù)復(fù)制和分裂，轉(zhuǎn)而進(jìn)入衰老和程序性死亡階段。因此，端粒的長(zhǎng)度在一定程度上代表著細(xì)胞的壽命，端粒就是衡量生物壽命長(zhǎng)短的分子鐘。當(dāng)然，物種不同、組織不同、個(gè)體不同，細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度也不盡相同。

有研究顯示，端粒長(zhǎng)度短于平均值的老人比端粒長(zhǎng)度長(zhǎng)于平均值的老人的壽命短4～5年，死于心臟病的概率高3倍。端粒最短者死于傳染病的概率比端粒最長(zhǎng)者高8倍。

如果說(shuō)端粒的長(zhǎng)度代表壽命的長(zhǎng)短，那么端粒酶則控制著我們壽命的長(zhǎng)短。端粒酶的主要作用是穩(wěn)定端粒的長(zhǎng)度，它可以將以自身為模板復(fù)制出的端粒序列添加到磨損后的端粒上，保持端粒原有的長(zhǎng)度，這樣就保證了復(fù)制和分裂過(guò)程能不斷進(jìn)行下去。

《約翰之子》（2016）劇照。

1989年，美國(guó)加州大學(xué)的分子生物學(xué)教授莫林在人類(lèi)的宮頸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了端粒酶。1994年，另一位生物學(xué)家康特爾在卵巢癌腹腔轉(zhuǎn)移引起的腹水中檢測(cè)到了端粒酶的活性表達(dá)，并同時(shí)證實(shí)這種活性不存在于正常的卵巢上皮組織中。這一發(fā)現(xiàn)仿佛往一面平靜的湖水中投入了一塊巨石，迅速激起了大家的研究熱情。科學(xué)家們趁熱打鐵，明確了端粒酶的活性與腫瘤細(xì)胞的惡性程度是息息相關(guān)的。

2010年，美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的腫瘤醫(yī)生羅納德·德賓霍在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行了一項(xiàng)大膽的實(shí)驗(yàn)。他通過(guò)激活端粒酶讓老鼠“返老還童”。實(shí)驗(yàn)起初有一定的效果，但是不久他就發(fā)現(xiàn)很多實(shí)驗(yàn)小鼠由于端粒酶被激活，細(xì)胞發(fā)生了癌變。所以，從端粒酶的作用上來(lái)看，我們已經(jīng)找到延長(zhǎng)壽命的重要方法，但是如何在可控的范圍內(nèi)操縱和利用端粒酶依然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，衰老是一個(gè)由多方面因素綜合作用的結(jié)果。無(wú)論是在貧窮落后的古代還是在科技高度發(fā)達(dá)的今天，我們一直在尋找長(zhǎng)生不老的秘方，也一直幻想著能夠永生。然而人類(lèi)長(zhǎng)生不老的愿望很難實(shí)現(xiàn)，其中的原因林林總總，包括人類(lèi)自身的生理極限和環(huán)境承載力等。

首先，我們體內(nèi)的遺傳物質(zhì)在復(fù)制過(guò)程中難免會(huì)有錯(cuò)誤產(chǎn)生。有的錯(cuò)誤會(huì)被人體的自我修復(fù)機(jī)制糾正；有的錯(cuò)誤不是出在編碼重要蛋白質(zhì)的基因上，所以不會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生重大影響。但是隨著人類(lèi)的年齡增長(zhǎng)，復(fù)制次數(shù)的逐漸增加，錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率會(huì)逐漸增大，出現(xiàn)遺傳突變的概率也會(huì)增加。我們?nèi)梭w的糾錯(cuò)機(jī)制也會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸退化。因此長(zhǎng)生不老對(duì)人體來(lái)說(shuō)意味著更多的突變和不確定性。

其次，從環(huán)境承載力的角度看，在我們尚未在外太空發(fā)現(xiàn)宜居的星球前，長(zhǎng)生不老未必是一件好事。人口呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，很快就會(huì)達(dá)到環(huán)境承載力的上限。人類(lèi)的生存需要一定的社會(huì)和環(huán)境資源，當(dāng)矛盾不可調(diào)和的時(shí)候，就很有可能爆發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)、瘟疫……因此，不管是從人類(lèi)自身的生理極限來(lái)說(shuō)，還是從環(huán)境承載力的閾值來(lái)看，長(zhǎng)生不老都不是一個(gè)很好的選擇。我們要做的就是在有限的生命歷程里活出屬于我們的精彩。

本文選自《生命的時(shí)鐘：生物學(xué)入門(mén)探索指南》，已獲得出版社授權(quán)刊發(fā)。

原文作者/劉銳

摘編/商重明

編輯/何安安

校對(duì)/劉軍