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在已知的基因里，端粒酶基因可能最为接近于“不老基因”，而端粒酶似乎是保持细胞永恒的灵丹妙药。杰龙公司（Geron Corporation）是一家致力于端粒酶研究的公司，由首位发现端粒在细胞分裂过程中会缩短的科学家卡尔·哈利（Cal Harley）创立。1997年8月，杰龙公司因克隆了一部分端粒酶而登上新闻头条。它的股价迅速翻了一番，倒不是说人们寄希望于它能让人永葆青春，而是因为有望制造针对性的抗癌药物，因为肿瘤需要端粒酶才能生长。杰龙公司希望用端粒酶实现细胞的长生不老。在一项实验中，杰龙公司的科学家在实验室中培养出了两种缺乏天然端粒酶的细胞，而后为它们装配上了端粒酶基因。结果显示，细胞持续分裂，且充满了朝气，比正常情况下细胞的衰老和死亡时间要晚得多。在研究结果发表时，引入端粒酶基因的细胞比正常情况下多分裂了20多次，而且没有表现出任何趋势减缓的迹象。[5]
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在正常的人体发育过程中，除胚胎的少数组织外，所有的端粒酶基因都停止表达了。端粒酶的这种关停效果就像是用秒表提前设定好了似的。从端粒酶停止表达的那一刻起，端粒便开始计算每个细胞系的分裂次数，在达到上限时，停止分裂。生殖细胞从来不用通过启动秒表来计数，因为它们压根就不会关闭端粒酶基因，而恶性肿瘤细胞则会重新激活端粒酶基因。一旦“敲除”小鼠细胞的端粒酶基因，小鼠细胞的端粒就会逐渐变短。[6]
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端粒酶的缺乏似乎是细胞衰老和死亡的主要原因，那它是否也是人体衰老和死亡的主要原因呢？有一些证据支持这个观点：动脉壁细胞的端粒通常比静脉壁细胞的端粒要短。这反映出动脉壁更为操劳，因为它一直处于动脉血的高压之下，需要承受更多的应力应变。它必须随着每一次脉搏的跳动而持续扩张和收缩，因此磨损更大，需要经常修复。修复就涉及细胞分裂，会耗竭端粒的末端，因而细胞开始衰老。这也解释了人们为何会死于动脉硬化，而非静脉硬化。[7]
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大脑的衰老可就没有这么简单了，因为人的一生中，脑细胞是无法进行自我更新的。然而，这并不与端粒理论相左：大脑的支持细胞，即神经胶质细胞，确实会自我复制，因此，他们的端粒也会缩短。然而，现在很少有专家相信衰老主要是由于衰老细胞，即端粒缩短的细胞的累积。我们通常将衰老与诸如癌症、肌肉无力、肌腱僵硬、头发灰白、皮肤弹性等联系在一起，可是这些统统与细胞不能进行自我复制无关。就癌症而言，问题反而是细胞的自我复制势头太猛了。
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此外，不同物种的动物在衰老速度上差异巨大。总体而言，大象等体型较大的动物比体型较小的动物寿命更长。乍一看很是令人费解，因为长成一头大象比长成一只老鼠所需要的细胞分裂次数更多。而细胞分裂会导致细胞衰老，那么分裂次数越多，应该衰老得越快才是。而乌龟和树懒这类慵懒的动物，以他们的个头来说应该算是长寿的了。如果由物理学家来掌管这个世界，那么一定会总结出这么一个简洁的论断：每种动物一生心跳的次数大致相同。大象的寿命比老鼠长，但是大象的心跳要慢得多。因此，如果以心跳次数来算，大象和老鼠的寿命几乎是一样的。
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问题是，这个规则也有不少例外，尤其是对于蝙蝠和鸟类而言。蝙蝠至少能活30年，在此期间，它们近乎疯狂地进食、呼吸和进行血液循环——即使那些不冬眠的种类也是如此。鸟类血液的温度比其他哺乳动物要高几度，血糖浓度至少是其他哺乳动物的2倍，耗氧量也比大多数哺乳动物高得多，但它们一般都能活得很长。有一组苏格兰鸟类学家乔治·杜纳（George Dunnet）分别于1950年和1992年抱着同一只野生管鼻鹱海燕的著名照片。在这两张照片中，管鼻鹱看起来完全一样，但杜纳教授的变化却很大。
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幸运的是，在生物化学家和医学家未能解释衰老模式的时候，演化论者站了出来。约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹、彼得·梅达瓦尔（Peter Medawar）和乔治·威廉斯（George Williams）逐一给出各自的解释，共同拼凑出了令人特别信服的衰老过程理论。看上去，每个物种出生之时便已设置好内定的淘汰程序，用以与预期规定的寿命及生育年龄相匹配。自然选择小心翼翼地剔除所有可能在生殖前或生殖过程中对身体造成伤害的基因。它是通过杀死个体，或降低所有在青年时期表达此类基因的个体的生育率来实现的，而那些不表达这些基因的个体则可以正常繁衍。但是，自然选择无法剔除那些在育龄后的老年期才开始损害身体的基因，因为那时，已经无法繁育下一代了。以杜纳教授的管鼻鹱为例。它比老鼠更为长寿的原因是在管鼻鹱的生活环境中没有天敌，而老鼠则要面对猫和猫头鹰的侵袭。一只老鼠不太可能活过3岁，所以那些损害4岁老鼠身体的基因实际上并没有被自然选择所淘汰。管鼻鹱很可能会在20岁左右开始繁殖，所以那些损害20岁管鼻鹱身体的基因会被无情地清除掉。
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支持这一理论的证据来自史蒂芬·奥斯塔德（Steven Austad）在萨皮罗岛上所进行的一项自然实验。萨皮罗岛位于美国佐治亚州海岸外约5英里处。萨皮罗岛有一种弗吉尼亚负鼠，它们与世隔绝了1万年。负鼠像许多有袋动物一样，衰老得非常快。到2岁的时候，负鼠通常会死于老年性疾病——白内障、关节炎、皮肤裸露和寄生虫。而事实上，2岁前，它们通常会遭受卡车、郊狼、猫头鹰或其他天敌的攻击。奥斯塔德推测，在萨皮罗岛上的负鼠由于没有什么捕食者，会活得更久，直到2岁后会才会受到自然选择，因此它们的身体退化得没有那么快，也就是衰老的速度会更慢。这一预测得到了证实。奥斯塔德发现，在萨皮罗岛上，负鼠不仅活得更长，而且衰老得更慢。它们身体足够健康，甚至在2岁的时候还能成功繁育后代，这在陆地上很是少见。此外，它们的肌腱也不像大陆负鼠那般僵硬。[8]
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有关衰老的演化理论适用于所有物种，它令人信服地解释了为什么缓慢衰老的物种往往体型更为庞大（比如大象）、自我保护能力更强（如乌龟和豪猪），或不易受天敌的威胁（如蝙蝠和海鸟）。究其原因，是因为他们的意外死亡率和被捕食率很低，因而那些能在晚年时延年益寿的基因便有着更高的选择压力。
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当然，几百万年来，人类体型庞大，武器装备精良（即使黑猩猩也能用棍棒赶走豹子），而且几乎没有天敌。因此，我们衰老得很慢——也许随着时代变迁，或会衰老得更慢。在自然状态下，人类的婴儿死亡率（五岁前约为50%）以现代西方的标准来看，可是高得惊人。但以其他动物的标准来看，实际上是很低的。石器时代时，我们的祖先在20岁左右便开始生育，一直延续到35岁左右，照顾子女的时间大约有20年，所以55岁时死亡并不会对后代的繁育造成影响。因此我们多数人在55岁到75岁期间逐渐开始变得头发灰白、身体僵硬、体质虚弱、耳聋眼花，这些都不足为奇。此时，我们身体的所有部位开始轮番“出故障”，就像老故事里所讲的那样：底特律有个汽车制造商雇佣工人在废车场里寻找汽车尚未损坏的部件，用以在日后制造较低规格的新车。自然选择使得人体的各个零部件在完成生养子嗣的任务后，恰好报废，仅此而已。
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根据自然选择的安排，人类端粒的长度最多可以承受75年到90年的磨损、撕裂和修复。目前还不能确定，但很可能是自然选择令管鼻鹱和乌龟的端粒变长了，让弗吉尼亚负鼠的端粒变短了。甚至于人与人之间的寿命差异，或许就反映出了彼此端粒长度的不同。当然，不同人之间的端粒长度有着很大的差异，每个染色体末端长度从7000到10 000个DNA“字母”不等。端粒长度和寿命很大程度上都是由遗传决定的。那些往往能活到90岁的长寿家族成员，他们的端粒可能比我们其他人的更长，且更耐磨损。1995年2月，依据出生证明，来自阿尔勒的法国妇女让娜·卡尔芒（Jeanne Calment）成为首位庆祝120岁生日的人。或许，她就有着更多的TTAGGG重复序列。她最终于122岁去世，而她的哥哥也活到了97岁。[9]
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事实上，卡尔芒夫人的长寿更有可能是拜其基因所赐。如果身体衰老得厉害，那么端粒再长也于事无补。因为细胞分裂需要修复受损组织，端粒会很快就被消耗殆尽。维尔纳综合征（Werner’s syndrome）是一种遗传性疾病，其特征就是过早成熟和过早衰老。一开始他们的端粒长度和常人是差不多的，但他们端粒缩短的速度比常人快得多，而迅速变短的原因可能是身体缺乏修复自由基（是由体内氧化反应产生的带有未配对电子的原子）损伤的能力。自由基是个危险的玩意，生锈的金属就是铁证。我们的身体也会因为氧化作用而不断地“生锈”。大多数导致“长寿”的突变被证明是在抑制自由基产生的基因中发生的，至少在苍蝇和蠕虫中是这样的。这些基因从一开始就阻止损伤的发生，而不是延长损伤修复细胞的寿命。科学家利用线虫体内的一个基因培育出了一种寿命很长的品种，如果换算成人类，寿命可长达350岁。迈克尔·罗斯（Michael Rose）从事在果蝇中对长寿基因进行筛选的研究已有22年了：他从每一代寿命最长的果蝇中选育出下一代。目前，他的“玛士撒拉”果蝇能活120天，寿命是野生果蝇的2倍。当此果蝇开始繁育的时候，野生果蝇通常都已到寿终正寝的年纪了。不过，还没迹象表明这种果蝇已达寿命极限。随后，一项针对法国百岁老人的研究在6号染色体上找到了一个基因的3种不同版本，似乎与长寿有关。有趣的是，其中一种在长寿男性身上很是常见，而另一种则在长寿女性身上很是常见。[10]
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人们逐渐发现，衰老和许多事情一样，均是由多个基因共同控制的结果。有专家估计，在人类基因组中有7000个影响寿命的基因，占基因总数的10%。因此，“一个衰老基因”的说法本身是错误的，更不用说“唯一的衰老基因”了。在一定程度上来说，衰老是在身体多个组织器官中同时发生的。左右这些组织器官功能的基因都可以导致衰老，这是符合演化逻辑的。人体内的几乎所有基因都会产生一些突变，这些突变刚开始还是不显山不露水，不过若是积累得多了，便会在育龄之后引发衰老。[11]
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科学家们在实验室中使用的无限增殖细胞系均来自癌症患者。其中最著名的是海拉（HeLa）细胞系，它来源于一位名叫亨丽埃塔·拉克斯（Henrietta Lacks）的病人的子宫颈肿瘤。亨丽埃塔·拉克斯是一位黑人妇女，1951年死于巴尔的摩。她的癌细胞在实验室中进行培养时，增殖速度非常快，以至于经常会霸占别的培养皿，污染其他实验室样本。1972年，它们被莫名其妙地带到了俄罗斯，让那里的科学家们误以为发现了新的癌症病毒。海拉细胞曾用于开发脊髓灰质炎疫苗，还被送入了太空。目前，全世界的海拉细胞加起来，总重量已超亨丽埃塔体重的400倍还不止。它竟如此顽强，实在是令人惊叹。然而，一直以来都没有人想到要去获取亨丽埃塔或她家人的知情同意。当家人们得知她的细胞永生之时，感情受到了伤害。亚特兰大市现将每年10月11日这一天定为亨丽埃塔日，以纪念这位“科学女英雄”。
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海拉细胞显然有着优秀的端粒酶。如果将反义RNA加入海拉细胞中——也就是说，加入与端粒酶中RNA信息完全相反的RNA，这样它就会黏附在端粒酶RNA上——其结果便是阻断端粒酶并阻止其发挥作用，这样海拉细胞就不再是永生的了，会在经历大约25次细胞分裂之后，便开始衰老并走向死亡。[12]
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癌症需要活跃的端粒酶，凭借端粒酶肿瘤才得以在生化反应的驱使之下永葆青春，长生不死。然而，癌症是典型的老年病，其发病率随着年龄的增长而稳步上升。尽管不同物种癌症发病率会有所不同，但总体说来都是随年龄的增长而上升的：地球上所有物种在年老时都比年轻时更易患癌症。癌症的主要风险因素是年龄。吸烟等环境风险因素之所以起作用，部分原因是它们加速了老化过程：吸烟损害了肺部，而受损的肺部需要进行修复，可修复过程会消耗端粒长度，从而使细胞的端粒相较正常情况而言，更加的“老化”。出于修复损伤或是其他原因，皮肤、睾丸、乳房、结肠、胃、白细胞等持续进行大量细胞分裂的组织，特别容易罹患癌症[1]。
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这其实是一个悖论。端粒的缩短意味着更高的患癌风险，但能保持端粒长度的端粒酶是肿瘤所必需的。突变使端粒酶得以被激活，这是演变为恶性癌症的前提条件，了解到这些，才有可能解决问题。现在，杰龙公司在克隆端粒酶基因后，股价飙升，其原因嘛，一目了然。毕竟，如若搞定了端粒酶，有效地抑制老年人肿瘤细胞的迅速增殖自是不在话下。
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[1] 癌症的发生发展与年龄增长、不良生活习惯、环境因素等密切相关，其发生过程往往伴随着基因突变的不断累积。由于癌症患者的基因突变存在很强的异质性，如：同样是非小细胞肺癌患者，但基因的突变存在明显的不同，因此，基因检测犹如晚期癌症患者精准治疗的导航仪，通过基因检测，如华翡冉™（针对非小细胞肺癌）、华梵安™（针对所有的实体瘤患者），可为肿瘤患者提供精准治疗的依据，辅助临床进行用药决策。——译者注
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基因组：生命之书23章 15号染色体 性别
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所有的女人都变得像自己的母亲。那是女人的悲剧。
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可是没一个男人像自己的母亲。那是男人的悲剧。
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——《不可儿戏》（奥斯卡·王尔德，余光中译）
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在马德里的普拉多博物馆，悬挂着两幅17世纪宫廷画家胡安·卡雷尼奥·德·米兰达（Juan Carreno de Miranda）的画作，名字分别为“穿衣服的恶魔”和“不穿衣服的恶魔”。这两幅画作都是描绘的一个名叫尤金妮娅·马丁内斯·瓦列霍（Eugenia Martinez Vallejo）的5岁小女孩，她虽极度肥胖，但却毫无凶神恶煞之相。当然她身上确实是有一些毛病：她太胖了，身材臃肿得明显与年龄不符，手脚特别小，嘴和眼睛的形状很是怪异。或许，她曾在马戏团被当作怪物进行展出。现在看来，她的症状显然和一种罕见的遗传性疾病——普拉德-威利综合征（Prader-Willi syndrome）[1]相吻合。患上这种疾病的孩子出生时皮肤松软苍白，不肯吮吸母乳，但稍大一点后又变得食量惊人，怎么都吃不饱，所以就变得异常肥胖。曾有一个这样的案例，一位普拉德-威利综合征患儿的家长发现自己的孩子在从商店回家的途中，竟然坐在车后座上吃了足足有一磅[2]的生熏肉。患有这种病的人小手小脚，性器官发育不全，而且还有轻度智力障碍。他们时不时会大发脾气，尤其是在想要进食但被拒绝的时候。但正如一位医生所说的，他们对拼图特别有天赋。[1]
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