《能量、性、死亡:線粒體與生命的意義》最終章序言:生命之鐘:為何線粒體終將殺死我們?

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許多人在歸結老化的原因時,都落入了倒因為果以及循環論證的陷阱。

自線粒體老化理論在三十多年前初次問世以來,它已徹底改頭換面。

你會發現,老化是線粒體不可避免造成的結果;你也會發現,該怎么做才有機會老得像精靈那般優雅。

最終章 生命之鐘:為何線粒體終將殺死我們

代謝率快的動物往往老化得很快,并且會屈服于癌癥之類的退化性疾病。鳥類是個例外,它們的代謝率快,同時也很長壽,不易患病。它們能達到這個境界,是因它們線粒體滲漏的自由基較少。然而,有些退化性疾病看起來和線粒體沒有關系,那為什么自由基滲漏會影響我們罹患這些疾病的風險?一種活躍的新觀點正在崛起。在這全新的故事中,受損線粒體與細胞核之間的訊息交流,在細胞的命運,以及我們自身的命運之中,都扮演了重要的角色。

老化及死亡——線粒體的分裂或死亡,取決于它們和細胞核的交互作用

在托爾金的不朽史詩中,那些永生的精靈跟他們身旁的人類一樣是會死的。他們在戰場上大批大批地死去。不會發生在他們身上的事情是老化,至少老得不多。在《魔戒》中,瑞文戴爾的愛隆王已經幾千歲了,這般年歲甚至讓圣經都相形見絀。托爾金將他的面容描述為《看不出年齡,既不老也不年輕,雖然這張臉孔蘊含了他對許多事物的回憶,苦樂參半。他的發色濃暗,有如夕暮下的黑影……》

這只是想象力豐富的作者異想天開嗎?那可不一定。雖然老化和伴隨老化而來的退化性疾病是西方世界的災難,但它們在自然界并非普遍趨勢。例如,許多參天巨木的樹齡可高達數千年。誠然,樹木和我們的關系很遠,而且任何一棵樹木身上都有一大部分是無生命的支持性結構。再舉一個比較好的例子是各種鳥類,它們離我們近多了。鸚鵡能活過一百歲,信天翁可以超過一百五十歲。許多鷗類可以活到七八十歲,而且身上也看不出什么明顯的老化征象。有一組著名的相片,主題是蘇格蘭動物學家杜納特,以及一支在奧克尼被捉到并且戴上腳環的管鼻海燕。第一張照片,是年輕英俊的杜納特教授和一支年輕英俊的鳥兒,攝于一九五二年。第二張照片攝于一九八二年,地點仍是奧克尼,畫面中是杜納特教授,以及三十年后意外又被抓到的,同一只戴著腳環的管鼻海燕。此時的杜納特的形貌泄漏他已飽經歲月的風霜,但那只鳥兒完全沒有變老,至少肉眼看不出來。第三張照片我始終未能見得,似乎是描繪杜納特和同一只管鼻海燕在一九九二年的樣貌,而僅僅數年之后,照片的主角之一便在多年疾病纏身之后辭世了。愿你安息,杜納特教授。

有些讀者可能會想:可是我們也有可能活到或是活過一百歲呀!就算一只鳥能做到這點又有什么特別?答案在于,以鳥類的代謝率來看,它們活得遠比《應有》的歲數更長。在相對于本身的代謝率條件下,如果我們能跟一只低等的鴿子一樣長壽,那么我們應該會快快樂樂,無病無痛地活上或許數百年。那為什么我們沒有?為什么事實不是這樣!如果有政治決心要解決這個問題的倫理困境,那么生物學上似乎也沒有理由不行。自我們從人猿里分支出來以后,超過六百萬年的演化時間里,我們的最長壽命已經延長了五到六倍,從二、三十年變為一百二十年。從彎腰垂手的人猿到直立的智人,在這條大家所熟悉的演化歷程里,我們的身高長高,體重變重,而代謝率也降低了。這些改變是天擇的結果,它篡改了我們的基因;而如果將這個做法應用在我們自己的身上,就叫做基因改造。但就算我們不想為了虛榮的永生而擺弄我們的基因,要對抗年老所帶來的殘酷退化性疾病(因此衰弱的人口比例正日益增長),最好的方法還是師法演化,以合乎倫理的方式,應該用我們學到的一切。

鳥類及哺乳類的壽命對體重關系圖。大型動物代謝率較慢,而壽命較長。這在鳥類和哺乳類身上都適用,兩者在雙對數座標圖上所描出的直線斜率也非常相似。然而這兩群生物之間有段差距;跟擁有類似的體重及靜止謝率的哺乳類相比,鳥類的壽命是它們的三倍或四倍。

我說的是《相對于代謝率》。請回想第四章,在哺乳類和鳥類中,體重和代謝率之間是有關聯的:普遍而言,物種的體型愈大,代謝率就愈慢。舉例來說,老鼠細胞的代謝率就是我們的七倍。而老鼠的壽命也比我們短了好幾倍,這并不是巧合。在果蠅之類的昆蟲身上,可以更清楚地感受到代謝率和壽命之間的關系。在它們的案例,代謝率取決于環境溫度,環境溫度每上升大約攝氏十度代謝率就會加倍;在此同時,果蠅的壽命也從超過一個月降為不到兩周。

在相對不受天氣變化影響的溫血哺乳類身上,體重、代謝率,和壽命之間大致上有所關聯——動物體形愈大,代謝率便愈慢,而壽命也愈長。如果我們描繪出一份鳥類的關系圖,就會發現同樣的情形也適用于鳥類,但有趣的是,這兩條關系線之間有段差距。如果我們將靜止代謝率相似——或許可以說是生活步調類似的哺乳類和鳥類兩兩相比,那么平均來說,鳥類的壽命會是哺乳類的三到四倍。在某些案例中,差距甚至還要更大,所以雖然鴿子和老鼠的靜止代謝率相當,但是鴿子可以活三十五年,而老鼠勉強只能活上三到四年,雙方差了一個數量級。如果將我們的壽命,相對于代謝率,描繪在圖表上,我們也活得比《該有》的年歲表長——就像許多鳥類(其實還有蝙蝠),我們的壽命,是其他靜止代謝率相近的哺乳類的三到四倍。當我說我們的壽命也許可以延長至數百年時,是在拿我們自身和鴿子比擬;它們的壽命,相對于其代謝率,是我們的二或三倍。換句話說,鴿子的壽命遠比老鼠長,并不是因為它們放慢了生活步調;鴿子維持著和老鼠完全相同的生活步調,然而壽命卻是老鼠的十倍。這顯然是沒有任何附帶條件的。

重要的是,老化通常伴隨著疾病,不過也并非絕對。老鼠也會得到和我們相同的老年疾病。它們會變得過胖、罹患糖尿病、癌癥、心臟病、視力衰退、類風濕性關節炎、中風還有失智癥等,不勝枚舉;不過他們會在兩三年的時間內發展出這些疾病,而不是數十年。許多鳥類也會受到相同的疾病所苦,不過永遠是發生在接近它們生命尾聲的時候。老化和退化性疾病之間無疑是有關聯的,然而是什么樣的關聯仍屬臆測,并且受到爭議。不過有幾件事是我們可以肯定的。其中一件就是,這不是一種照表操課的關聯性。它不是取決于流逝的時間有多少,而是相對于這個生物體的生命總長。重點是多老,而不是幾歲。而普遍來說,各個物種的老化速率多半是固定的。雖然也有不少的偏差落在平均值的外圍,但我們仍然大致不脫圣經所說:《我們一生的平均給定時間是七十歲。》我們的內在決定了這一生的時長——我們的基因借由某種方式控制著這件事,不過靠飲食和健康習慣也可以造成某種程度的改變。曾有人問霍爾登,什么樣的發現會讓他質疑他對演化的信念,他回答:《一只前寒武紀的兔子。》同樣的,如果有一天讓我見到一只百歲鼠瑞,我就會把我對老化的見解全部從窗戶丟出去。或許有一天,老鼠的壽命會演化成一百歲,不過它得要更動很多很多的基因才有機會。而那時候,它也已經不能算是老鼠了。

老化和疾病的關聯性還有第二點重點,更貼近我們自身的苦難,那就是,退化性疾病不是老化必然的一部分。例如有些海鳥似乎完全避開了高齡的那些退化性疾病,不像我們那樣老得《病痛纏身》。它們似乎就像精靈一樣,活得很久,而且很健康,不知怎么地避開了許多年老的折磨。它們最后的死因為何并不清楚,不過它們摔落地面的機率似乎會隨著年齡提高;推測它們雖然不會敗給退化性疾病,但會漸漸失去肌肉的力量和協調性。也有線索顯示,人類之中百歲以上的人瑞也比較不容易罹患退化性疾病,他們往往是因為肌肉逐漸無力而死亡,而非特定的疾病。

至少有上百種理論被用來說明我們為什么會老化。在《氧:構成世界的分子》一書中,我就宏觀的演化觀點討論過其中的一些。在這里我只想說,許多人在歸結老化的原因時,都落入了倒因為果以及循環論證的陷阱。例如有些人說,老化是因為某種荷爾蒙(例如生長激素)的流通量降低了。或許吧,但為什么這種荷爾蒙的含量會開始下降?同樣的,有些人主張老化是源自于免疫系統的機能衰退。當然這也是一個因素,可是為什么我們的免疫系統會開始衰退?一個可能的答案是因為經年使用,自然累積了許多磨損之處。這個答案雖然很受歡迎,不過卻是解釋不通的。為什么老鼠和人類自然磨損的速率會差這么多?要是老鼠能躲過殘酷命運的一切明槍暗箭,有可能活到一百歲嗎?當然不可能!它的老化速率是從內在決定好的。我們每個人的身上都有一座滴答作響的時鐘,而時鐘運轉的速率由我們的基因決定。用專業術語來說就是,老化是內在性,并且是累進的——源自內部,而且每況愈下。關于老化的任何解釋,都必須能說明它的這兩項特征。

眾人所提出的時鐘大多走得不太準。比如說端粒——染色體末端的《蓋子》,在我們的一生當中會以穩定的速率逐漸磨損。它們在不同物種間呈現出極為不同的模式,因此不太可能是老化的根本原因。另外我曾談過代謝率做為時鐘的可能性。然而這點通常也會被駁回,因為代謝率和老化之間的關系有可能會被嚴重地扭曲,就像鴿子,有很長的壽命,可是代謝率也很快。然而跟端粒不同的是,這樣的扭曲可以提供深刻的洞見,幫助我們看穿老化表面下的本質。代謝率沒有那么精確,它只是個代理人,隱身在它背后的是線粒體呼吸鏈的自由基滲漏。有時候自由基滲漏的速率和代謝率成正比,就像在許多哺乳類身上看到的那樣,可是兩者之間的關系并非永遠都是這樣,代謝率和自由基滲漏不相符合的例子也很多。這些違例的情形可能可以解釋鳥類的長壽,或許還能解釋運動悖論——運動員的耗氣量遠高過宅人們,但并不會老得比較快,實際上,他們通常老得慢一些。

線粒體的自由基滲漏是否真能解釋老化,這件事一再受到質疑,若要使人信服,它還必須克服一些明顯自相矛盾的現象。而它確實做到了。自線粒體老化理論在三十多年前初次問世以來,它已徹底改頭換面。它的最新風貌不只解釋了老化的大致樣貌,還有許多具體細節,諸如肌肉的耗損、持續的發炎,以及退化性疾病。在最后這幾個章程里,我們將會看到,線粒體不只是老化的主要原因,只要想想本書所討論過的特性,你就會發現,老化是線粒體不可避免造成的結果。我們也將看見,該怎么做才有機會老得像精靈那般優雅。


2024-07-06 16:41:28

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