一、“不死”的癌细胞
美国科普作家丽贝卡·思科鲁特写过一本著名的科普畅销书，《永生的海拉》，讲述了上世纪50年代，一位名叫海瑞塔·拉克斯的黑人女性——美国南部的一位贫穷烟农，和生命科学和医学史上最早经人工体外培养而“永生不死”的癌细胞的故事。
►典型动物细胞结构图。来源：Wiki
►海瑞塔·拉克斯。来源：Harvard University
这并非科学家第一次试图在体外培养人类细胞。19世纪初期，大多数科学家坚信人类或其他动物的细胞都具有内在的永生能力——因血管和器官移植研究而获得1912年诺贝尔生理学或医学奖的法国外科医生亚历克西·卡雷尔，就是其中一位。
►历克西·卡雷尔，1912年获诺贝尔生理学或医学奖。来源：Richard Arthur Norton
二、“海佛烈克极限”
不过，不是所有人都同意卡雷尔关于细胞永生的观点，美国宾州费城威斯达研究所的解剖学家列奥那多·海佛烈克就是坚定的反对者之一。1961年，海佛烈克在研究中发现，正常的人类胎儿细胞，在体外培养条件下只能分裂大约60次，而此后细胞群体停止分裂，进入衰老期，最终死去。海佛烈克的实验结果有力地驳斥了亚历克西·卡雷尔“一般正常的细胞具有永生性”的论点。
►列奥那多·海佛烈克。来源：RAMIN RAHIMIAN
三、“细胞永生”背后的秘密
端粒是细胞染色体末端的DNA重复序列，它最初的发现和研究，要归功于两位大名鼎鼎的遗传学家：一位是美国细胞遗传学家、1983年诺贝尔生理学或医学奖得主芭芭拉·麦克林托克，另一位是美国果蝇遗传学家、1946年诺贝尔生理学或医学奖得主赫尔曼·约瑟夫·马勒。
►图1: 染色体末端的端粒结构
然而，麦克林托克和马勒，以及当时其他细胞遗传学家虽然都注意到端粒结构的存在，但没人能够知道端粒的物质基础——它就像一个谜一样的“黑匣子”，虽然里面装着很重要的东西，但它却如此陌生，仿佛遥不可及。
►图2: 末端复制难题，RNA引物的降解留下不能复制的3’末端
看来，认识端粒，似乎成了揭示“海佛烈克极限”和“细胞永生”背后秘密的关键！
►图3: （A）DNA复制留下不能完全复制的3’末端端粒DNA；（B）端粒酶已自身RNA为模版延长端粒DNA已完成复制；（C）蓝色标记的细胞染色体和黄色标记的端粒。
四、突破“海佛烈克极限”
在生命科学发现的长河里，当科学家把一个个谜一样的“黑匣子”打开，终于能够对它的内部一窥究竟的时候，我们都不禁会一次又一次地发出赞叹，赞叹大自然的设计总是那么优美、巧妙而简单，非人类所设计出的任何精妙机器可与之相提并论——解决“末端复制难题”的端粒酶同样也不例外。
五、找到生命衰老的“开关”？
对端粒和端粒酶的研究，不免在一定程度上燃起了人们延长寿命，甚至追求长生不老的热情和希望，以为找到了人类寿命的“开关”。
参考资料
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