聊聊那些長生不老的動植物：克隆自己生命循環

新浪科技訊 北京時間6月26日消息，據國外媒體報導，有時候，長生不老是一種詛咒，比如古希臘神話裏的特洛伊王子提托諾斯。在希臘神話中，提托諾斯王子是個美少年。黎明女神厄俄斯愛 上他后，就再三懇求宙斯讓提托諾斯永生，宙斯最終答應了她的請求。不過，厄俄斯高興之餘就匆匆去跟她的所愛之人重聚，卻忘了要求宙斯讓提托諾斯不只“不會 死”，而且“長生不老”。后來，她只能看她深愛的強壯青年不斷慢慢老去，並在萬年過后喪失所有的力量與知識，最終縮成一隻蟋蟀。厄俄斯無可奈何，唯有含 淚水把他關在一個蟋蟀籠子裏面。而提托諾斯早就失去了話能力，只會用蟋蟀的鳴聲終天唧唧唧唧地陪伴她。

只是一個神話，但在自然界中，長生不老的事情也常常發生，而且很多比神話還要離奇。某種意義上，很多物種確實可以永生。而且與提托諾斯不同，很多物種還能永葆青春。

本文談論的的確是“生物永生”，盡管許多生物學家可能希望我們不使用這個詞。德國基爾大學的Thomas Bosch就：“永生意味無論如何都不會死，而這顯然是不可能的。”

雖然看起來有些矛盾，生物永生的生物最終還是可能死去的。但與人類不同的是，它們很少因為太老而死亡。捕食者、疾病或災難性的環境變化（火山爆發等）都有可能造成它們的死亡。換句話，生物永生的生物會死亡，但它們並不會變老。它們基本上提托諾斯的相反面。

狐尾松就是一個很好的例子，有些狐尾松的年齡大得驚人，它們在5000年前就開始了生長。就外觀而言，老狐尾松現在看起來就如同老去的提托諾斯。英國阿伯裏斯特維斯大學的Howard Thomas就：“這些樹木會經常受到大自然的破壞，它們被閃電擊中過，也被大雪壓斷過樹枝。”但仔細分析一下，就會發現這是一個不同的故事。

2001年發表的一項研究比較了年齡相差4700年的狐尾松的花粉和種子，結果發現隨年齡的增長，花粉和種子的變異率並沒有明顯上升。更重要的是，大齡狐尾松維管組織的功能和年輕狐尾松一樣正常。老樹雖然飽經風霜，但在細胞水平上，它們和年輕時一樣富有活力。

在幾千年的歲月中，狐尾松的細胞組織似乎不會衰老。但遺憾的是，沒有人真正知道狐尾松如何做到了這些，科學家對它們的長壽研究並不像你想象的那麼深。但Thomas認為，狐尾松的長壽可能主要歸功於“分生組織”（根和芽等）的一個特殊性質。根與芽都能形成幹細胞，而幹細胞顯然可以保持年輕和活力。

狐尾松獲得長壽還有另一種可能性，比利時根特大學的Lieven De Veylder認為：長壽的關鍵因素可能是植物分生組織中被稱作“靜止中心”的一小群細胞。這裏的細胞分裂速度相對較慢，而這也可能會抑制分生組織中幹細胞的分裂。這對植物很有幫助，因為細胞的每次分裂都有可能生有害DNA突變。De Veylder：“保持一個很少分裂的幹細胞族群可能是一種策略，它能儲存接近完美的“備用”基因。”

2013年，De Veylder的團隊發現了一種蛋白質，它似乎可以控制阿布屬植物靜止中心的活動。類似蛋白質可能會幫助狐尾松這類植物避免細胞老化，使這些植物可以存活數千年。

然而，這些分生組織的秘密技巧並不能幫助大多數植物達到萬古長青，因為大多數植物的細胞分裂都非常快。Thomas：“植物細胞一波又一波的衰老將抵消分生組織的努力，然后它們就成了一年生或二年生植物。”本質上，類似阿布屬的植物的細胞代謝、分裂速度如此之快，使得它們的器官在分生組織可以修復受損組織前就喪失功能了。相比之下，生物永生植物的代謝速度更加合適。

談到代謝速度，植物通常比動物慢，這可能也是動物很少活到幾百年的原因。但動物中也有例外：珊瑚等殖民動物最長可以生存4000多年。然而，單個珊瑚蟲可能只有幾年壽命。一種叫做“明”的軟體動物是已知的最古老獨居動物。2006年，當生物學家從冰島沿海水域發現隻長壽海洋圓蛤類時，它已經507歲了。

“明”雖然已經死了，但它可能生物永生。在許多動物細胞中，含氧分子與細胞膜發生反應后會生成很多小分子，而這些小分子會破壞細胞的其它部分。但2012年的一項研究發現，海洋圓蛤類動物的細胞膜對這種傷害有很強的防護力。“明”之所以活這麼長，可能是由於它的細胞和狐尾松一樣，衰老的速度可以忽略不計。

明是可以驗證年齡的最長壽動物。它是一種軟體動物，生物學家通過計算它背部的來估算它的年齡，就像植物學家可以通過樹木的年輪計算樹齡。因為不是所有的動物都隨身攜帶了方便記錄年齡的證物，所以有些動物甚至可能比明還長壽。

比如水螅，它是一種體型很小的和水母有血緣關係的軟體動物。雖然小型動物的壽命一般比大型動物短，但一位生物學家在實驗室裏養了一隻水螅，而且時間超過四年。對只有15毫米長的動物來，這是一個驚人的數字。

更重要的是，在四年多實驗的末尾，隻水螅看起來就和第一天一樣年輕。水螅是生物永生的另一個例子，誰也不知道水螅到底能活多久。它們也許因為疾病等威脅只能活幾年，也許能活10000年。

幾年前，Bosch和他的同事為水螅細胞缺乏老化做了一種解釋。簡單來，他們認為這也涉及到了幹細胞。水螅的小身體裏攜帶有一套非常引人注目的幹細胞。這些幹細胞非常強大，它們可以在出事后重新長出水螅身體的重要部分。這種再生能力讓水螅贏得了九頭蛇的名字，名字的靈感來自於神話中的九頭蛇海德拉，海德拉被砍掉的每個頭都能再生。

現實世界中，水螅的再生能力並不是無關痛癢的小把戲，它對物種的繁殖至關重要：水螅通常利用克隆本身的無性生殖繁衍后代。在這個過程中，水螅會使用三個不同的幹細胞群來複制所有組織，從而形成一個功能完整的個體。

Bosch和他的同事發現，這三個幹細胞群都含有一種蛋白質：FoxO。他們認為這是一種重要的抗衰老蛋白。Bosch：“如果去掉了DNA中的FoxO基因，水螅就會衰老。”

目前，科學家還不清楚FoxO蛋白防止水螅，特別是水螅幹細胞衰老的原理。但科學家知道它可以作為細胞的一個“集器”單元，整合各種分子信號，包括一些來自細胞外部環境的信號。

Bosch：“我們正在研究FoxO蛋白如何整合環境信號。”實際上，FoxO可能是整個動物王國中普遍存在的抗衰老機制。人類也含有幾種FoxO蛋白質，而且100歲以上老人體內含有更多的此類蛋白質。不過，即使活到100歲，人類也並不是生物永生的，至少不是水螅實現的這種生物永生。

雖然永生水母的生物永生也和水螅不同，但它也是永生的。

要理解永生水母為什麼也能生物永生，你需要知道永生水母複雜的生命周期。水母精子和卵細胞結合后會形成小幼蟲。但這種幼蟲不只是簡單的成長為成年水母。相反，它通常會附於一個堅硬表面，變成一個稱為水螅蟲的軟體分支結構。

大部分時間裏，這些水螅蟲會像水螅一樣克隆自己。水螅本身就是水螅蟲，但有些種類的水螅蟲也會做別的事情。它們會生育很小的能夠自由游動的雄性或雌性水螅，這些水螅會慢慢成長，最終能夠生精子和卵細胞。然后開啟下一輪生物周期循環。

在複雜的生命周期裏，大多數水母都能反轉發育階段。可一旦成年，它們就會失去倒流時光的能力。讓人吃驚的是，永生水母違背了這一基本規則。它很獨特，即使性發育成熟的成年永生水母也可以返老還童，變成幼年水螅蟲，從而逃離死神的追殺，實現潛在的永生。這就好像一隻蝴蝶在突然之間，變回了毛毛蟲。

與大多數生物永生的動植物一樣，永生水母實現時光倒流的機制仍然是一個謎。這種機制似乎涉及到一個與變態過程反向的奇異細胞過程，幼年毛毛蟲變成蝴蝶的過程被稱作變態。

水母與其它動物沒有太多共同點，這也是它們的無性生殖策略和生物永生在我們看來如此奇異的原因。

Bosch認為無性生殖和生物永生這兩個特徵實際上可能相關。一方面，如果乾細胞對動物的生物永生發揮了重要作用，那麼不得不攜帶幹細胞以克隆自身的動物可能經常是永生的。另一方面，有性生殖几乎都是走向過早死亡的單程票。Bosch：“也許你都知道生生殖細胞（精子和卵細胞）需要大量能量，從而殺死動物。”雄性物袋鼯是一種類似老鼠的有袋類動物，它死亡前几乎一直在交配。

但是，有性生殖的動物也有些是生物永生的，比如美國龍蝦。

大多數動物性成熟后或多或少會停止生長，但美國龍蝦不會。更重要的是，成年美國龍蝦在偶然失去肢体后可以再生肢体。

這兩個特點都表明即使成年后，美國龍蝦還是保留了令人印象深刻的再生能力。這或許可以解釋為什麼美國大龍蝦樣本的估計年齡至少有140年。

美國龍蝦的長壽可能和它們的DNA行為有關。在動物細胞長染色體的末端，有一些被稱為端粒的特殊點，它們可以保護DNA。但每次在細胞分裂和染色體複製過程中，由於複製不能完全到達染色體末端，端粒每次都會縮短一點。

而更短端粒意味更短壽命，但美國龍蝦卻可以通過端粒阻止端粒變短。1998年的一項研究表明，這種存在於美國龍蝦的所有器官中，它可能有助於讓細胞保持更長青春。換句話，美國龍蝦的細胞衰老方式很奇特，而正是這種方式使龍蝦生物永生。

實際上，美國龍蝦的端粒技巧可能可以延緩所有動物的衰老。但很少有證據表明永生植物或低級永生動物（如水母）也使用了這種技巧。Bosch認為這種方式可能是“更高級”動物獨有的。

當然，哺乳動物體內也攜帶有端粒。海拉細胞是第一個公認的永生人類細胞，裏面就有很多的活躍端粒。不過在這種情況下，永生是個壞消息。海拉（HeLa）細胞是從Henrietta Lacks身上獲得的，海拉細胞也因此得名。Henrietta Lacks於1951年死於子宮頸癌，保存海拉細胞的決定也沒有得到她的同意。

端粒似乎可以幫助腫瘤生長、擴散，這可能是哺乳動物只在某些細胞中使用它們的原因。海拉癌細胞雖然可能永生，但它的出現卻奪走了Henrietta Lacks的生命。

癌細胞並不是人體唯一的永生細胞，我們的“生殖細胞系”細胞也是永生的。這些細胞用來生卵細胞和精子，所以抗衰老對它們至關重要，只有這樣才能讓出生的嬰兒都是年輕的。

年輕嬰兒的概念可能聽起來像無意義的重覆，但所有的嬰兒肯定都年輕嗎？不一定，多利羊就是這樣一個特例。多利由綿羊的乳腺細胞克隆而來，但乳腺細胞會衰老，所以她出生時的年齡相對較大。剛出生的時候，多利的細胞端粒就很短。此外，多利比非克隆的同年綿羊要老得快。最終，多利在六歲的時候就因為肺病過早死亡。

Thomas：“和人類似的生物都存在重置時鐘的機制。”不過，我們並不知道人類生殖細胞重置時鐘的機制。端粒可能在重置過程中起到了關鍵作用，但它並不是全部。這也意味人類離消除衰老還有很長的路要走，無論護膚霜廣告如何宣傳自身的抗衰老效果。

不過，對任何害怕死亡的人來，還是存在些許安慰。因為作為個體，我們雖然會衰老，但因為生殖細胞的特殊性質，我們的世系並不會衰老。在這個意義上，人類也是永生的。（願願）