为什么人类不能永生?

作者: 陈泽宇、姚富文

来源: 中科院之声

发布日期: 2017-02-25 08:00:21

本文探讨了人类不能永生的原因,主要从细胞分裂中的DNA突变、端粒的缩短、蛋白质代谢和能量代谢的紊乱以及线粒体功能的减弱等方面进行了分析,指出这些因素共同构成了人类永生的障碍。

其实,我们都曾经死过一次。古往今来,无论是只手遮天的一代帝王,还是庸庸碌碌的一介布衣,无论是叱咤风云的武林高手,还是名不见经传的芸芸众生,终归是一抔黄土,逃离不了死亡的命运。那么,人类为何不能永生呢?

科研老司机将在这里为您排忧解惑:说起不能永生的原因,这要从构成人体的最小功能单位——细胞说起。在生命的维持过程中,细胞需要不断地更新,即老的细胞不断地凋亡,新的细胞不断分裂出来以维持机体的功能。

在细胞分裂中,最重要的一步是遗传物质DNA的复制,虽然生物体有多种机制保证DNA在复制中和复制后产生的新DNA与原始DNA相同,但是在上亿数量级的基本复制单位(人体有约30亿个碱基对)的情况下总是会有非常小的一部分发生改变,即DNA突变。随着个人寿命的延续,细胞分裂的次数增多,小的突变不断累积,最终导致即使是新产生的细胞仍然有功能缺陷存在,生命存在的基本条件不能满足,只能死亡。

而且,随着年龄的增大,细胞分裂时更容易产生DNA突变。

真是应了一句话:“长江后浪推前浪,前浪死在沙滩上,后浪风光能几时,转眼还不是一样。” 而且,科学家在寻找导致细胞死亡的原因时,发现一种叫端粒的存在于染色体顶端的结构。它们就像一顶帽子置于染色体头上。在细胞分裂中,细胞每分裂一次,染色体顶端的端粒就缩短一次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂了。

这时候细胞也就到了普遍认为的分裂50次的极限(这个称作海弗里克极限)并开始死亡。因此,端粒被科学家们视为“生命时钟”。当时钟走到尽头,细胞就只有衰老和死亡,不再产生新细胞来替换执行原来的功能。

随着人体的衰老,蛋白质代谢和能量代谢也会趋于紊乱:如果将人体比作一支军队,那么蛋白质就是人体内生物功能最基础的执行者——士兵,蛋白质稳态对细胞的基础活动十分必要。

蛋白质稳态失控的时候,机体会去处理,主要有两套蛋白质分解系统用于蛋白质质量控制,分别是自噬—溶酶体系统和泛素—蛋白酶体系统,这两个系统均起到降解损伤或有毒蛋白质的作用,来清除叛逃的“士兵”,但是它们的功能均随着年龄增大而下降,随着有毒蛋白质的积累,这些叛逃的“士兵”就要出来捣乱了,人体的各项机能也会随之降低。此外,细胞中的线粒体细胞是我们人体的能量工厂,是真核生物进行氧化代谢的部位。

在氧化代谢过程中会形成大量的自由基,自由基对线粒体基因组的损伤很大,一旦线粒体功能异常了,机体的能量代谢体系就出现了问题。随着人体的衰老,线粒体的功能也会随之减弱。

随着年龄的增长,人体DNA甲基化的累积、细胞信号的减弱等因素,都会使人离死神更近一步。人类的永生面临着多水平、多层次、多角度的障碍,这些障碍许多都与衰老和疾病相关。虽然不能达到永生,但是人类对这些障碍的研究和了解有力地促进了人类的健康和长寿。相信随着科技的发展,人类对自身的了解会更加深入,人们的生活会更加优质和富足。

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