據史書記載，秦始皇曾經為了能夠長生不老多次派方士去海外尋仙丹，漢武帝為求長生一再受騙卻仍執迷不悟……不難看出，在中華文明數千年的歷史長河之中，一直充斥著一種對長生不老的無限嚮往與狂熱追求。
不論是帝王將相還是平民百姓，都渴求得到一種永生的辦法。不僅如此，流傳於人間的各種神話傳說，呈現在大眾視野的各種影視作品，甚至是生活中諸如“長命百歲”“壽比南山”這樣簡單溫馨的美好祝福也都映射出了人類對於“長生”的無限憧憬。
生老病死乃人之常情
（圖片來源：veer相簿）
然而，瞭解故事結局的人都知道，那些追求長生不老的人最終都逃脫不了死亡的宿命。於是，人們慢慢接受了生老病死是一種自然發生的客觀規律，意識到長生不老這種有悖常理的事情只不過是一種不切實際的妄念。
細胞分裂的極限：人類壽命的終點
隨著時代的發展、科技的進步，人類開始以科學的角度重新觀察和審視這個世界。科學家們開始由表及裡，探索生命內部的世界，也一步步揭開了有關生命的奧秘。實際上，不論是衰老還是死亡，這些生命現象的“自然發生”都有跡可循。
二十世紀60年代，Hayflick等科學家研究發現，正常人類的胚胎細胞的分裂次數存在上限，當分裂到一定次數之後細胞將停止分裂，人的生命也將結束。基於這個理論，人類壽命的極限大約是 120-150歲左右。
那麼，為什麼細胞會停止分裂呢？究竟是什麼在限制著人類的壽命？
生命的時鐘——端粒
我們都知道，染色體是遺傳資訊的重要載體，它能在每次細胞分裂過程中精準地將遺傳資訊傳遞給子代細胞，也正是因為它的存在才能讓每個物種在保持自身獨特性的同時又能代代相傳，從而實現“種瓜得瓜，種豆得豆”，使得自然界的各個生物有條不紊地生生不息。因此，染色體對於生命的重要性就不言而喻了。
端粒
（圖片來源：veer相簿）
端粒是細胞中染色體末端的一小段由DNA和蛋白質組成的結構，它們像帽子一樣蓋住並保護染色體的末端。端粒不僅保護著染色體的完整性，還控制著人體細胞的分裂週期。
現代分子生物學研究發現，每一次的細胞分裂都伴隨著染色體的複製，而每一次的染色體複製又會以損失一部分末端（即端粒部分）為代價。因此，隨著細胞分裂次數的增加，端粒變得越來越短，直至它們短到細胞無法再正常分裂，細胞將不再更新，只剩凋亡。所以現在科學界的主流觀點認為，端粒的長度指示了細胞衰老和死亡的程序，進而決定了人類的壽命。
衰老過程
（圖片來源：veer相簿）
也就是說，沒有外傷和疾病的情況下，隨著端粒的逐漸縮短，人體會不斷衰老直至死亡。有研究表明，對於個體而言，端粒越長的人活得越久。極短的端粒長度與造血系統惡性腫瘤、心血管疾病、消化與呼吸系統疾病、藥物等引起的死亡息息相關。有趣的是，有科學家透過研究比較男性和女性的T淋巴細胞發現，端粒的平均長度還存在性別差異：女性的端粒長於男性，平均比男性“年輕”8歲。
兩種方法比較的男女T細胞端粒平均長度
（圖片來源：參考文獻[4]）
另外，除了先天性的因素會影響端粒的長度之外，後天的環境也會對其造成影響。例如有科學家研究發現，心理壓力也會導致端粒的損傷。由此可見，保持一個積極良好的生活心態對於健康和長壽來說也是十分重要的。那麼，端粒可以被延長嗎？
心理壓力導致的端粒損傷
（圖片來源：參考文獻[2]）
端粒酶——長壽的鑰匙？
事實上，早在2009年，幾位美國科學家在發現了端粒的同時，也發現了在體記憶體在一種可以催化延長端粒的物質——端粒酶。端粒酶是一種RNA-蛋白質複合體，以其自身攜帶的RNA為模板，透過逆轉錄過程可以實現對染色體末端DNA的延長。
人類端粒酶的催化核心葉(藍色)與組蛋白(粉色和棕色)和端粒DNA複合
（圖片來源：veer相簿）
按理說，端粒酶的存在可以彌補端粒因細胞分裂而造成的損耗，使得細胞能夠無限分裂。然而，普通體細胞中的端粒酶活性很低，即端粒酶延長端粒的速度遠不及端粒被消耗的速度。這也就是為什麼儘管人體記憶體在端粒酶，但它並不能阻止普通體細胞中端粒縮短的大趨勢，也就無法使細胞永生了。
雖然普通體細胞中的端粒酶活性很低，但是還有些特殊的細胞，如胚胎細胞、生殖細胞中端粒酶的活性都很高，其中的端粒DNA並不隨細胞分裂次數的增加而縮短，具有無限增殖的能力。
那麼是否可以透過某種方法啟用普通體細胞中的端粒酶活性從而實現人體永生呢？
生命的抉擇：永生還是死亡？
事實上，人體中確實有些體細胞的端粒酶活性會突然增高從而實現了細胞的無限增殖——這就是癌細胞。沒錯，令人類聞風喪膽的癌細胞就是永生的。因此，如若將普通體細胞中端粒酶的活性啟用，細胞將無限分裂並進一步發展成癌細胞，生長不受控制的癌細胞最終會發展成腫瘤，造成的結果就是：細胞永生了，人卻沒了。
帶有端粒的染色體
（圖片來源：veer相簿）
從這個角度來看，端粒酶的活性在人類體細胞中受到限制，使得端粒在每一次細胞分裂過程中都在縮短，似乎為生命提供了一種限制腫瘤發生的天然機制，將癌細胞扼殺在搖籃中。
由此可見，人體內的各種執行機制都是十分精密的。端粒的正常縮短是人類保持健康很重要的一環，它們在限制細胞壽命和人體的壽命之間實現了必要的平衡，阻止了癌症的發生，也讓生命有了壽命的限制。
目前看來，能不能在未來的某一天實現永生還是未知的，但能確定的是，科學家們一直在努力探求生命的真相。隨著科學家們對人類機體和端粒縮短機制更深的研究以及醫療科技的不斷發展，人類的平均壽命一定會逐步延長。
參考文獻：
[1] Liu J, Wang L, Wang Z, Liu JP. Roles of Telomere Biology in Cell Senescence, Replicative and Chronological Ageing. Cells. 2019 Jan 15;8(1):54.
[2] Lin J, Epel E. Stress and telomere shortening: Insights from cellular mechanisms. Ageing Res Rev. 2022 Jan;73:101507.
[3] Ye Q, Apsley AT, Etzel L, Hastings WJ, Kozlosky JT, Walker C, Wolf SE, Shalev I. Telomere length and chronological age across the human lifespan: A systematic review and meta-analysis of
414 study samples including 743,019 individuals. Ageing Res Rev. 2023 Sep;90:102031.
[4] Lansdorp PM. Sex differences in telomere length, lifespan, and embryonic dyskerin levels. Aging Cell. 2022 May;21(5):e13614.
[5] Zhu Y, Liu X, Ding X, Wang F, Geng X. Telomere and its role in the aging pathways: telomere shortening, cell senescence and mitochondria dysfunction. Biogerontology. 2019 Feb;20(1):1-16.
[6] Bernardes de Jesus B, Blasco MA. Telomerase at the intersection of cancer and aging. Trends Genet. 2013 Sep;29(9):513-20.
[7] Sandin S, Rhodes D. Telomerase structure. Curr Opin Struct Biol. 2014 Apr;25(100):104-10.
出品：科普中國
作者：程藝青、章鵬（中國科學院合肥物質科學研究院 強磁場科學中心）
監製：中國科普博覽
