我们这样看衰老

贾铭

当我们看到婴儿呱呱坠地、蹒跚学步时，我们知道婴儿的大脑正在发育和学习，在学习控制身体，做出相应的动作，甚至在学习处理与社会间的联系。

和老年人在一起时，你可能注意到他们会常常忘记自己去厨房要做什么，尴尬地忘记熟人的名字或者混淆将要服用的药物。其实，这些都是大脑正常的老化现象，是大脑神经系统持续性被侵蚀的标志。

上面两个看似不同的过程——大脑发育和大脑老化，可能是紧密联系在一起的。一些科学家认为，大脑构建之初就描绘了大脑死亡的蓝图。人类的大脑细胞在不同的时期会形成多个令人眼花缭乱的多样化团队，它们处理各种各样的工作，如接收并发送重要信号、清除垃圾等。然而，它们都来自于共同的干细胞祖先，随着大脑的成熟而产生了专业化的分工。而到年老时，一些脑细胞失去了它们的专业化功能，大脑和身体各部分机能渐渐衰退时，衰老过程也就随之开始了。

生物化学家谈衰老

伦敦大学学院生物化学家尼克·莱恩在他2010年出版的《生命的跃升：40亿年演化史上的十大发明》一书中，探讨了一些人生大问题：生命是如何开始的，为什么我们会衰老和死亡……

某些研究者认为，从生物学角度增加人类寿命的最佳策略之一是热量限制。有关哺乳动物热量限制的实验结果表明，这在一定情况下可以显著延长寿命。但这对人类有用吗？再者，我们知道它是如何作用的吗？

莱恩认为，这一理论是模棱两可的，而且在过去几十年里对恒河猴研究的结果也是矛盾的。莱恩认为，人类寿命的极限取决于大脑极限。假设我们能替换神经元，等于说是重写了我们自己的记忆和人生经历，如果是这样的话，那么我们也不再是原来的自己了。莱恩认为这是对超越生命极限的真正惩罚。一个神经元的最大自然寿命是120岁左右，这是生命真正的极限。他认为如何阻止大脑随着时间流逝而失去大脑质量、神经连接和突触才是我们真正要努力的，毕竟那些才是我们储存记忆的基础。

早在50～60年前，学术界就已经确立的自由基理论认为，线粒体会产生活性氧，也就是所谓的自由基。我们呼吸的一部分氧气被作为自由基释放出来，导致DNA被破坏和变异，不仅如此，自由基还会破坏蛋白质和细胞膜。随着时间的推移，这种不断积累的损害会造成灾难性的后果，如细胞不再能够自我支撑。

但过去几十年里所发生的事件证明，事实并非完全如此。元数据分析表明，大量服用抗氧化剂，更有可能导致过早死亡。令人信服的数据表明，抗氧化剂并非有益，反而可能是有害的。如今大多数研究老年病的学者认为，衰老的自由基理论已经过时，自由基可能只是众多导致衰老因素中的一个，甚至与衰老不一定存在因果关系。

自由基在细胞中传递压力状态，如果有什么地方出错，它们会及时反映出一些细微的差别。它们的作用有点像烟雾探测器。抗氧化剂的问题在于，它们实际上会让“烟雾探测器”失效，这并不是一件好事，反而经常让事情变得更糟。莱恩认为，自由基的产生是一种保护性的应激反应，因此用抗氧化剂对它们进行干涉，于健康没有任何帮助。

物理学家谈衰老

生物化学家尼克·莱恩认为人类寿命的极限取决于大脑极限，那么物理学家又是如何解釋衰老这种现象的呢？

物理学家认为，是物理因素而不是生物因素使衰老成为必然，是微纳米结构的热物理学特性导致我们衰老，从而得出结论：无论我们能够治愈多少种疾病，最终都难逃一死。

我们体内的每一个细胞都像一个拥挤的城市，遍布着铁轨、交通工具、图书馆、工厂、发电厂和垃圾处理单位。人体内“城市的工人”就是蛋白质机器，它们不但代谢食物，还清理垃圾，修复DNA。当这些机器运转起来的时候，它们被成千上万的水分子包围着，这些水分子会随机地在万亿分之一秒的时间里撞上它们。这就是物理学家所称的“热运动”，或者说是“暴烈的热动乱”。

令人困惑的是，在这种令人难以忍受的情况下，分子机器是如何保持良好运转的呢？部分答案是，我们细胞的蛋白质机器像微小的棘轮一样，将它们从水流冲击中获得的随机能量转化为使细胞正常运转的定向运动，将混乱转为有序。

物理学家彼德·霍夫曼在《生命的棘轮》一书中，解释了分子机器是如何在我们的细胞中创造秩序的。在短期内，热运动似乎是有益的，它能使我们的分子机器动起来。但从长远来看，它是否还是有益的呢？毕竟在没有外部能量输入的情况下，随机的热运动往往是会破坏秩序的。

根据热力学第二定律，世间万物都会老化和衰变。建筑物和道路会崩塌损坏，船只和铁轨会生锈，大自然也会经历沧海桑田的变化。无生命的物体对热运动的破坏无能为力，但是生命体中的蛋白质机器会不断地修复和更新衰老细胞。

那生物体为何会衰老和死亡？荣获1960年诺贝尔生理和医学奖的生物学家彼得·梅达瓦对衰老的两种解释进行了对比：一种是“天生衰老”，是生理学上的必然;另一种是衰老的“磨损”理论，即“周期性压力的累积效应”。天生衰老意指衰老和死亡是由自然进化决定的，最终目的是要为年轻一代留出生存空间。

“天生衰老”理论表明，我们体内有一个生命倒计时的时钟，这就是著名的端粒理论。端粒是染色体末端的一小段，由特定的DNA序列与蛋白质构成，细胞分裂会导致这段DNA片段缩短。但学术界关于端粒的研究一直存在争议。因为目前研究人员尚不清楚端粒缩短是衰老的一个原因，还是一种症状。许多研究人员现在认为，端粒缩短更像是衰老的症状，而非导致衰老的原因。

此外，科学文献中还记载了对衰老的诸多解释：蛋白质聚集、DNA损伤、炎症、端粒。这些都是对潜在原因的生物学反应，是热和化学降解导致的累积损害。线虫实验表明，在较低温度下生长的线虫生存周期更长，而暴露在较高温度下的线虫寿命较短。

利用原子力可以精准地测量分子间的微小作用力，所以彼德·霍夫曼和他的同事用原子力显微镜来研究单分子键的存活概率。他們让两种蛋白质相互结合，然后慢慢拉动弹簧，直至两个分子之间的键断裂，然后他们对断裂所需的力进行了测量。

这是一个由热运动引起的随机过程，所以每次实验时分子键断裂的情况都不同，但都与所受的力相对应，就像人类的生存率与年龄相对应一样。这种相似性与线虫研究的结果十分吻合，表明在蛋白质分解和衰老，以及衰老和热运动之间可能存在着某种微妙的联系。

细胞衰老的最早发现者伦纳德·海弗里克在他的一篇论文中指出：“构成所有现代衰老理论的共同基础是分子结构的改变，进而是功能的改变。”根据海弗里克的说法，衰老的终极原因是：分子结合度的渐渐丧失和分子混乱无序度的增加。这种丧失和增加是随机的，因此在不同的人身上会有不同的表现，但终极原因是一样的。

如果这种解释是正确的，那么老化可以归结为纳米结构热物理学的一个自然过程，而不是一种疾病。20世纪50年代，由于有效控制了传染性疾病的传播，人类预期寿命（平均死亡年龄）有了极大的增长，但人类的最长寿命并没有改变。意外和传染病是长期风险因素，并不特别依赖于年龄，但大部分风险是由身体内部器官的磨损造成的。战胜癌症或阿尔茨海默症可以延长人类寿命，但不会让我们延长过多的寿命。

但这并不意味着我们什么也做不了，我们能对特定的分子变化进行更多研究，通过纳米技术、干细胞研究和基因编辑等现代先进技术，对明确的目标进行干预和修复以延缓衰老。这也许值得一试，但我们需要清楚的一点是：我们永远也不要妄想战胜物理定律。