進化應該對個體有利,那我們很難理解死亡對我有什麽好處。但想想癌細胞就可以明白,不死的細胞是有毒的,隻有死亡才能造就多細胞生物。不過死亡的進化又像天上掉的餡餅一樣,傾向於壽命越長,青春的時間也越長。
有人說,金錢無法買到快樂。但是古代呂底亞國王克羅伊斯,有錢到像……克羅伊斯一樣富有,而他認為自己是世上最快樂的人。那時雅典的政治家梭倫剛好途經他的國土,克羅伊斯原本打算從梭倫口中證實自己的快樂,但是很不高興地聽到梭倫告訴他:“不到善終,沒有人能算是快樂的。”誰能得知命運女神的安排呢?後來,因為得到來自德爾斐神廟典型含意模糊的神諭,克羅伊斯決定對抗波斯帝國,結果卻被波斯王居魯士大帝擒住。居魯士把他綁在柴堆上準備處以火刑時,克羅伊斯並沒有為自己悲慘的命運責難天神,反而不斷喃喃念著梭倫的名字。居魯士對此感到大惑不解,因而詢問他為何這樣做,克羅伊斯講了梭倫當初的忠告。居魯士感歎自己也不過隻是命運的玩偶,他割斷綁住克羅伊斯的繩索(另有一說是阿波羅出現降下大雨熄滅了火焰),任命他做自己的謀士。
善終對古希臘人來說意義重大。人類的命運和死亡,被一隻看不見的手玩弄著,這隻手會用各種複雜的手段介入生命,迫使人類屈服。古希臘戲劇充滿了各種迂回曲折的手法,命中注定的死亡,在隱晦神諭中被預知。如同酒神瘋狂的慶典以及傳說中關於變形的故事,希臘人宿命論中的某些成分似乎源於自然。從西方文化的觀點來看,動物複雜的死亡方式似乎也帶著希臘戲劇的影子。
不過死亡的意義,不隻是希臘悲劇的元素之一。以蜉蝣為例,它會以幼蟲形態生活好幾個月,最後孵化成缺少口器和消化道的成蟲。就算少數幾種可以盡情狂歡一整天,也很快因饑餓而亡。再來看看太平洋鮭魚,它們必須遊數百千米,才能回到當初出生的小溪流,此時由激素所支撐的**,一下子在悲劇中結束瞬間冷卻,它們會在幾天之內全數死去,這又如何呢?或者來看看女王蜂,它可以存活16年而不受歲月影響,直到最後用完存儲的卵子,此時它會被自己的女兒們大卸八塊。或者澳大利亞袋鼬,可以瘋狂地**12個小時,在達到**後因體力耗竭而消沉死去,但是閹割則可以避免這種命運。不論這些是悲劇還是喜劇,都非常戲劇。這些動物和俄狄浦斯一樣,都是命運的棋子。死亡不隻無法避免,它根本由命運所控製,是在生命創造之初就預先寫入的程序。
在這所有怪誕的死亡形式中,最具悲劇性、最能讓我們產生共鳴的,大概就是特洛伊人提托諾斯的故事了。他的女神愛人祈求天神宙斯賜給他不死之身,但是忘記要求青春不老。荷馬這樣說道“所有令人難以忍受的衰老特征全壓在他身上”,讓他隻能永不停歇地喃喃胡言。詩人丁尼生則想象他低頭凝視“那些快樂可逝者幸福滿溢的家園,以及那些快樂已逝者綠草如茵的墳頭”。
在這種種死亡形式中有一種張力,這張力的一邊是猝死,在某些動物體內預先計劃好;另一邊是永無止境的衰老,因年老被遺棄必須獨自麵對不存在的死亡,如提托諾斯。而這正是我們今天所麵臨的情況,因為各種醫學發展雖延長了我們的生命,卻沒有延長我們的健康。現代醫療之神每延長一年的壽命,卻隻能享有少數幾個月的健康,然後逐漸衰退終結。就像提托諾斯一樣,到頭來我們反而祈求慈悲之死。死亡看起來或許像殘酷的笑話,但是衰老卻更讓人傷悲。
不過在我們薄暮之年時確有可能避免變成提托諾斯。誠然,死板的物理定律並不容許青春永駐,正如它不允許永不停歇地運動一般,但進化的靈活性卻令人驚訝,它傾向於壽命越長,青春的時間也越長,以避免如提托諾斯一般。這種例子在動物界中不勝枚舉,它們的生命無痛地延長,也就是說,在健康的情況下壽命可以延長2倍、3倍甚至4倍。最讓人驚訝的一個例子,就是加州內華達山脈湖泊中引進的溪鱒了。山脈湖泊的水又冷又貧乏,而這些魚的壽命在這裏延長了4倍,從原本將近6年延長到24年以上,而它們付出的唯一比較明顯的“代價”是性成熟得比較晚。同樣的現象也發生在哺乳類動物身上,比如負鼠。當它們在島上被隔離,免受獵食者侵害幾千年後,壽命延長了將近一倍,衰老的速度則減緩了一半。人類也是一樣,在過去數百萬年間人類的最長壽命也增加了兩倍,而似乎沒有付出什麽代價。從進化的觀點來看,提托諾斯應該隻是個神話而已。
不過人類尋求永生的曆史已經有好幾千年了,卻總是徒勞無功。雖然衛生與醫療的進步讓我們的平均壽命延長不少,但是我們的最長壽命差不多就是120歲,盡管經過無數的努力,始終沒有什麽改變。在人類有記錄的時代起始之時,烏魯克國王吉爾伽美什就為追求永生,尋找一種傳說中的草藥,經過一番冒險之後終於尋得,卻又不幸從他指縫間溜脫,一如其他神話的結局。自古以來同樣的故事總是一直重演,長生不老藥、聖杯、獨角獸角磨成的粉末、哲人石、酸奶、褪黑素,所有東西都曾被說可以延長生命,但沒有一樣是真的。還有浮誇不實的江湖郎中和學者狼狽為奸。法國知名的生物學家查爾斯·布朗-塞卡德(Charles BrownSéquard),曾經給自己注射狗和豚鼠的睪丸提取液,他宣稱這大幅增加了他的活力和精神,並且於1889年在巴黎生物學會上報告了此事,他甚至在眾多瞠目結舌的大會會員前,展現他頗為自傲的尿弧。在那年底,有大約1.2萬名內科醫生幫人注射這個布朗-塞卡德液。而全世界的外科醫生則開始幫人們移植從山羊、猴子甚至罪犯身上取得的睪丸切片。其中最惡名昭彰的,大概要算美國庸醫約翰·布林克利(John R. Brinkley)醫生了吧,他曾經靠著山羊睪丸腺體移植手術賺取大量財富,但是最後卻因為上千名無情病人的醫療訴訟,窮困破產而終。我很懷疑人類憑著極度自傲的聰明才智努力了這麽久,可曾將我們該有的壽命配額延長過一天?
在進化巨大的靈活性中有一個奇怪的鴻溝。一方麵生命周期看起來似乎很容易就可以調整,但在另一方麵,直到現在我們所有的努力又都徒勞無功。為什麽進化可以如此輕易地延長我們的生命?從這幾千年的失敗經驗中我們體會到,除非我們能了解死亡的真義,不然恐怕永遠不可能成功。死亡是一個非常讓人困惑的“發明”,自然進化一般都作用在個體層級上,最令人費解的就是,我的死亡怎麽可能會對我有利?太平洋鮭魚從筋疲力盡中得到什麽,或者公的黑寡婦蜘蛛被吃掉後又得到了什麽(黑寡婦蜘蛛在**後,母蜘蛛往往會吃掉公蜘蛛)。但是另一件同樣明顯的事情則是,死亡絕非偶然,那它必定對個體有利,才會在生命出現不久之後就一起進化出來(或者,用道金斯的說法就是,對個體的那些“自私的基因”有利)。如果我們希望自己將來有個善終,不想步提托諾斯的後塵,那我們最好回到原點去看一下。
想象一下,如果我們駕駛時光機回到30億年前的地球,降落在某個水邊的淺灘上。你會注意到的第一件事應該是天空不是藍色的,而是陰暗朦朧的紅色,色調和火星很類似。寧靜的海洋反映著紅色的陰影,在這霧蒙蒙的環境中,因為太過朦朧以至於連太陽都看不清楚,但是氣候是溫暖的,讓人覺得十分舒服。陸地上似乎沒有什麽值得注意的事物,到處都是**的岩石,上麵帶有一片片因潮濕而變色的陰影。細菌恣意地黏附在各處,極盡所能地拓展據點。這裏並沒有草原、植物或任何類似的東西,不過在淺水處倒是有許多圓頂狀的綠色石頭,而這些東西應該是生命的傑作,其中最高的大概有1米。現在地球上還可以發現少許近似物,都位於最遙遠無人的海灣處,它們就是疊層石。除此之外,水裏就沒有其他東西了,沒有魚,沒有海藻,沒有到處跑來跑去的螃蟹,也沒有隨波搖曳的海葵。如果你把氧氣麵罩拿掉,馬上就知道這是為什麽了——你會窒息而亡。這個世界幾乎沒有氧氣,就算疊層石附近也沒有。不過此時這些藍細菌已經開始在大氣中慢慢添入少許這種“有害”氣體了(從化學的角度來看,氧氣會迅速氧化許多東西,因此稱為有害氣體)。大概要再過10億年,氧氣的含量才足夠讓地球出現生機,變成藍色星球。也隻有到那時,這個光禿禿的地方,才成為我們熟悉的家園。
現在從太空中觀望地球,如果我們能看透這層厚重的紅色濃霧,就會發現在原始地球上,大概隻有一件事情和現在的地球類似:水華現象。造成水華的也是某種藍細菌,它們和形成疊層石的藍細菌是親戚,不過它們會大片大片浮在水麵上。從太空中看它們的話會覺得和現在的水華一模一樣,在顯微鏡下,這些古老的化石也和現在的藍細菌像一個模子刻出的,與被稱為束毛藻的藍細菌最像。水華可以持續數周,引發它們快速生長的原因,常常是大量礦物質被河流帶入海中,或上升海流從海底翻攪到海麵。然而這些水華會在一夜之間全部溶於水中,消失無蹤,徒留倒映著紅色天空毫無生機的海水。現在的水華也一樣,往往會在一夕之間毫無預警地消失。
直到最近我們才明白這到底是怎麽一回事。大群細菌並不是單純地死掉了,它們是用很複雜的方式把自己殺死了。每一隻藍細菌體內都帶有一套死亡程序,這是一套古老的酶係統,和我們細胞裏的極為相似,用途也都是從內部分解細胞。細菌從內部分解自己!這實在是太反直覺了,所以科學家一直試圖去忽略它,但是現在明擺的證據讓我們無法再對它視而不見。事實上,細菌是“故意”死掉的,而根據美國羅格斯大學的分子生物學家保羅·法爾科夫斯基(Paul Falkowski)與凱伊·比德爾(Kay Bidle)的研究,從遺傳學的證據來看,細菌的這一行為已經持續了30億年。為什麽?
因為死亡有好處。形成水華的是無數基因相同(或至少極為近似)的單細胞。但是基因相同的細胞未必就完全相同。想想我們自己的身體就知道,裏麵起碼有數百種不同的細胞,可是它們的基因完全相同。細胞會根據環境中不同的化學信號而發育得不一樣,稱為分化。在人體中,環境中的化學信號就來自周圍的細胞;而在水華裏,環境就指周圍的其他細菌。這些細菌有些會釋放出化學物質,有些甚至直接放出毒素,或者形成物理性的壓力,比如說影響日光照射、影響營養攝取程度或病毒感染等等。所以它們的基因或許完全相同,但是它們所處的環境卻總是帶來不同的挑戰,這就是分化的基礎。
我們在30億年以前發現了第一個分化現象,遺傳背景完全一樣的細胞,隨著環境的不同,開始產生不一樣的外觀,然後走向不同的命運之路。有些細菌會變成抵抗性強的孢子;有些則會形成薄而黏的薄膜(生物膜),然後粘到泡在水中的物體表麵,比如岩石之類;有些會離開群體自行大量繁殖;有些則會死掉。
不過,它們不是隨隨便便死掉的,它們的死亡方式很複雜。我們還不知道它們如何進化出複雜的死亡程序,最有可能的答案應該是通過和噬菌體互動(噬菌體是一種專門感染細菌的病毒)。在現代海洋中,病毒含量之高讓人咋舌,每一毫升海水中就有上億個病毒,比細菌多了兩個數量級。而我們幾乎可以確定在古老的海洋中,情況也類似。自古以來,細菌與噬菌體之間永不止息的戰爭,絕對是推動進化最重要也是常被忽略的力量之一。程序性死亡應該就是在這種戰爭中開發出的武器。
最簡單的例子就是許多噬菌體中存在的“毒素─抗毒素”模式。在噬菌體的少數基因裏,有一些產生能夠殺死宿主細菌的毒素,還有一些產生能夠保護宿主細胞的抗毒素。不過病毒很卑鄙,因為這些毒素往往是長效的,而抗毒素卻是短期的。被感染的細菌在製造毒素的同時可以製造抗毒素,所以可以存活,而沒有被感染的細菌,或者是企圖趕走噬菌體的細菌則會受害。對於這個倒黴的細菌來說,最簡單的逃脫之路,就是搶到抗毒素基因,然後插入自己的基因組,如此一來就算沒有被病毒感染,細菌也可以受到保護。戰爭就這樣展開了,進化出越來越複雜的毒素和抗毒素,戰爭機器也變得越來越奇形怪狀。半胱氨酸蛋白酶或許一開始就是從藍細菌體內進化出的。[1]這些特化過的“死亡”蛋白,會把細胞從裏麵切碎。它們像小瀑布一樣以級聯的方式起作用,一個死亡蛋白活化下一個死亡蛋白,一直傳遞下去,直到這支劊子手部隊從內部把細胞拆光為止。B而且每個半胱氨酸蛋白酶都有其特定的抑製蛋白,那是能阻止它作用的“獨門解藥”。這一整套毒素和抗毒素係統加在一起拚湊成許多不同等級的攻擊與防禦,或許都源自進化之初細菌與噬菌體之間的古老戰爭。
這種細菌和噬菌體之間的戰爭,或許就是死亡最初的根源。自殺這種事情對細菌來說,就算在沒有被感染的情況下,也絕對是有利的。同理,任何有可能危害到藍細菌水華族群的物理傷害(比如說強力的紫外線或者是營養不良),都有可能驅動細胞啟動默認的死亡程序。在這種威脅下,最強的細菌會發展為最強的孢子存活下來,隨時準備形成下一次水華。其他雖然基因相同但比較脆弱的兄弟姊妹們,會選擇啟動自殺程序。當然把這種過程當作自殺還是謀殺,因人而異。但從長遠的進化角度來看,如果受損的細菌能被消滅的話,就會有較多完整的細菌基因組被保存下來。這是最簡單的分化形式,基因完全相同的細菌們根據彼此不同的環境,在生和死之間做出選擇。
對多細胞生物來說也一樣,但是分化的程度更大。多細胞生物體內所有細胞的基因都一樣,而它們的命運比起那些鬆散的水華結合得更緊密。就算隻形成一團球體,分化也不可避免。對於球心和邊緣的細胞而言,不管是營養物、氧氣、二氧化碳、光線等情況都不一樣,麵對獵食者的威脅也不一樣。它們無論如何不可能變得一樣,就算它們“想要一樣”也辦不到。不過最簡單的分化很快就會讓它們有利可圖。比如說,等發育到了某個階段,某些藻類細胞會產生鞭狀的鞭毛,驅動它們四處遊走。在一個球狀的菌落中,把這種有鞭毛的細胞留在外圍較好,因為所有鞭毛的力量加起來可以推動整個菌落移動,而孢子(也是相同基因的細胞處於不同的發育階段)則被保護在中心。這種非常簡單的分工必定為最原始的菌落帶來極大好處,遠遠超過單細胞生物。大族群分工好似最早的農業社會,當糧食充裕到足以支持整個族群時,族群開始分工,比如分成戰士、農民、鐵匠或執法者。無怪乎農業社會很快就會取代小型狩獵或采集部落,因為這些部落不可能達到分工合作的等級。
即使是最簡單的菌落也透露出分化細胞中最基本的兩種形式:生殖和軀體。這種分類法,最早是由權威的德國進化學家魏斯曼(我們已在第五章介紹過他)提出。魏斯曼恐怕是19世紀在達爾文之後最有洞見也最具影響力的達爾文主義者了。魏斯曼認為,隻有生殖細胞是不死的,可以把基因從一代傳給下一代,而體細胞則用過即丟,它們的功用隻是為了幫助生殖細胞不朽。而法國的諾貝爾獎得主阿列克斯·卡雷爾(Alexis Carrel)不認同這個想法,造成半個世紀裏都無人支持這一觀點。不過後來卡雷爾因為偽造實驗數據而蒙羞,到頭來人們也發現魏斯曼是對的。他的這種分類法解釋了所有多細胞生物的死亡之謎。從本質上來講,分工合作代表了身體裏注定隻有一部分細胞能成為生殖細胞,其他的細胞隻能扮演支持者的角色。這些可被取代的細胞獲得的唯一好處,就是讓大家共有的基因可以由生殖細胞傳給下一代。一旦體細胞“接受了”配角的地位,它們的死亡時間也就得依照生殖細胞的需求而定。
菌落和一個真正的多細胞生物之間,在分化的程度和穩定性上有顯著差異。比如團藻屬的綠藻,雖然可以從團體生活中受惠,但是也可以選擇不參加團體生活,繼續過單細胞生活。保留獨立生活的可能性,就會降低它們原本能夠達到的分化程度。而分化程度達到像神經元這類細胞一樣,就無法再次獨自在野外生存。所以隻有當所有細胞都準備好,為了共同目標而將自己納入群體裏麵,才有可能造就多細胞生物。細胞也需要被監督管理,任何企圖獨立生活的細胞,都會被處以死刑,除此之外恐怕別無他法。想想癌細胞所帶來的災難便知,如果細胞各自為政的話,那多細胞的生命形式就不可能實現。盡管有數十億年多細胞生活的經驗,我們直到今天才了解到這一點。可以說隻有死亡才能造就多細胞生物。若是沒有死亡,就更不可能有進化,沒有分化造成的生存差異,自然進化一點意義也沒有。
即使對第一個多細胞生物來說,要用死刑來恐嚇細胞們不準逾矩,也不需要什麽進化上的大躍升。還記得第四章提過的真核細胞嗎?它由兩種細胞融合而成,一個是宿主細胞,另一個是後來變成線粒體的細菌,現在是細胞裏負責產生能量的小型發電廠。自由生活的線粒體祖先是一群和藍細菌一樣的細菌,都有可以從內部撕碎細胞的半胱氨酸蛋白酶。至於它們從哪裏得到這些酶,不是這裏關注的重點(它們很有可能從藍細菌那裏獲得,或者也可能兩者都從共祖那裏繼承來)。重點是線粒體給第一個真核細胞帶來一套功能完好的死亡程序。
如果真核細胞沒有從細菌那裏繼承半胱氨酸蛋白酶係統,是否還可以成功進化,發展為多細胞生物,這是一個很有趣的問題,但是至少半胱氨酸蛋白酶沒有阻礙它們的發展。真核細胞曾獨立進化成為真正的多細胞生物至少五次:紅藻、綠藻、植物、動物和真菌。[2]這些形式不同的生命很少有相同的組織,但是它們全都用相似度極高的半胱氨酸蛋白酶係統來管理細胞或懲罰逾矩的細胞。很有趣的是,在絕大多數的情況下,線粒體都扮演著死亡的中介人,它們是細胞的中心,整合互相衝突的信號,消除噪聲,然後在必要的時候啟動死亡程序。因此,就算是對於任何形式的多細胞生命來說都極其重要的細胞死亡,也完全不需要什麽進化上的新發明。整套程序從一開始,就由線粒體代入第一個真核細胞體內,而如今的程序雖更精巧複雜,但過程仍大同小異。
不過在單個細胞死亡和整個生物體死亡之間,仍有著非常大的不同。雖然細胞死亡在個體的衰老和死亡中扮演非常重要的角色,但是並沒有什麽律法規定所有的軀體細胞都必須死亡,或者那些用過即丟的細胞不能夠被置換。有一些動物,比如淡水中的水螅,基本上是不會死亡的。雖然它的細胞在死去後被新細胞替代,但是動物個體從來沒有衰老的跡象。在死去的細胞和新生的細胞之間,會達到一個長期的平衡。這就像流動的河流般,沒有人可以踏入相同的河中兩次。因為水是流動的,會不停地被置換,但是河流的輪廓、體積、形狀卻不曾改變。除了古希臘哲人外,對任何人來說這應該都是一條不變的河流。生物個體也是一樣,細胞替換如斯,不舍晝夜,但是對個體整體來說仍是不變的,我還是我,盡管我的細胞不斷改變。
事情就是這樣。如果細胞不能把握好生與死之間的平衡,那個體就會像泛濫或幹涸的河流一樣不穩定。如果調整細胞的死亡設定,讓細胞很不容易死,那就會產生不斷生長的癌細胞。但是如果讓細胞很容易死,則會造成迅速枯萎。“癌症”和“退化”其實是一體兩麵,這兩者都會侵蝕多細胞生物的生命。但是構造簡單的水螅卻可以永遠維持兩者平衡,而人類也可以維持相同的體重與體形長達數十年,其間每天可以替換數十億個細胞。隻有當我們變老時才會失去這種平衡,而神奇的是,那時我們將同時承受一體的兩麵,癌症和退行性疾病共存,都是年老逃不掉的命運。所以個體為什麽會衰老和死亡?
人們普遍接受的一種解釋是19世紀80年代魏斯曼提出的,可惜是錯的,魏斯曼後來也很快否認了自己的觀點。他本來主張,死亡和衰老可以幫助族群剔除破舊不堪的個體,給充滿生氣的新個體讓位,這些新個體攜帶著有性繁殖混合而來的全新基因。該解釋認為死亡是高尚的代表,為的是一個更偉大的目的,盡管該目的或許無法和宗教的偉大情操相比擬。從這個解釋來看,個體的死亡對於族群有利,就好像某些細胞的死亡有利於個體一樣。但是這個觀點本身是個循環論證,就像批評魏斯曼的人所說,年老的個體必須先衰老,之後才會“破舊不堪”,所以魏斯曼其實預先假設了他的答案是正確的。所以問題還是沒解決,就算死亡真的對族群有利,那到底是什麽原因讓個體隨年齡增長變得“破舊不堪”?要如何阻止那些像癌細胞一樣的作弊細胞逃過死亡,不斷地留下攜帶著自私基因的細胞後代?要如何讓整個社會免於癌症困擾?
彼得·梅達沃首先提出了一個達爾文主義式的解答,這是他在1953年於英國倫敦大學學院的就職演說中提出的。梅達沃說,所有的生物就算不考慮衰老,也存在統計上的死亡概率,不管是被公交車撞到,被天上掉下來的石頭砸到,被老虎吃掉,或者生病死掉。就算你是不老之身,也不太可能永遠不死。因此,那些在生命早年專注於利用資源繁殖的個體,從統計上來說,比較容易留下較多的後代,而那些生活步調過於緩慢的個體則比較難。比如說有一個生物每500年才有一次繁殖期,但是它很不幸地在450歲時死去,此時後悔也來不及了。越早開始性行為,比起那些懶骨頭親戚們來說,越容易留下較多的後代,而這些後代們也都會遺傳到“性早啟”基因。這裏就是問題所在。
根據梅達沃的理論,每一個個體都有統計上的可能壽命長度,隨著個體的體形、新陳代謝速率、天敵、自身的物理結構(像有沒有長翅膀)而有所不同。假設說統計上的平均壽命是20歲,那麽在這個周期結束以前完成生殖任務的個體,會比沒有辦法完成任務的個體留下較多的後代。早做打算的基因會比那些沒有打算的表現更好。根據梅達沃的說法,在我們統計壽命結束後才造成心髒病的基因,就會被留存在基因組裏。以人類為例,如果沒有人能活到150歲,那麽自然進化就不可能剔除一個要到150歲才會造成阿爾茨海默病的基因。以前很少人能活到70歲以上,因此在70歲才引起阿爾茨海默病的基因就成了漏網之魚,沒有被篩選掉。因此梅達沃認為,老年會衰退的原因,就是因為那些基因在我們統計上死了之後還繼續運作——那些沒有數千也有數百個該死的基因,仍在持續運作,超越了自然進化的控製。隻有人類需要承受提托諾斯的命運,因為隻有人類利用人工的方法排除了許多統計上的死亡原因,比如獵食者或許多致命性的疾病,延長了壽命。是我們把那些基因從墳墓中挖出,因此現在換成它們追著我們,至死方休。
偉大的美國生物學家喬治·威廉姆斯改進了梅達沃的概念,不過他對這個概念的命名可能是科學史上最糟糕的命名之一,他稱之為拮抗性基因多效性。對我而言,這讓我想到某種受到挑釁的海生恐龍瘋狂嗜血。不過威廉姆斯想說的是,有一群具有多重影響的基因,既有好的影響也有不好的影響。其中最典型且無藥可救的例子,就是亨廷頓舞蹈症。這是一種讓心智與肉體都退化的無情疾病,病人多半在剛步入中年時發病,初始的症狀是輕微的**和行動不便,之後一點一點地喪失行動、語言以及理性思考的能力。隻要一個基因有缺陷就可以讓人變成步履維艱的瘋子,而這個基因卻往往要在病人生育能力成熟之後才有較明顯表現。有一些證據似乎顯示,亨廷頓舞蹈症患者在年輕的時候更容易完成生殖任務,雖然原因不明而且基因的影響也有限。不過需要注意的是,這表明一個基因隻要能夠造成一點點性方麵的優勢,就會被選擇出來,然後被保留在基因組裏,就算之後會引起可怕的疾病也無妨。
我們並不確定到底有多少基因會引起晚年疾病,不過這個概念足夠簡單,人人都可以理解。我們可以想象,假設有一個基因,會引起鐵堆積,這樣有助於製造血中的血紅素,所以對年輕個體有益,但是最終卻具有毀滅性,因為過量的鐵會造成心髒衰竭。大概沒有其他進化概念比這一概念更與現代醫學相契合了。簡單來說,就是每件事都由基因控製,從阿爾茨海默病到同性戀。用這種方式來闡述,確實非常有助於增加報紙的銷量,但是這個概念還有更深遠的影響。“特定的遺傳變異性注定會造成某些疾病”正在影響整個醫學研究界。舉個最簡單的例子,有一個基因叫作載脂蛋白E(ApoE),它有三種常見的基因型,分別叫作ApoE2、ApoE3和ApoE4。在西歐大概有20%的人帶有ApoE4基因型,這些帶有ApoE4基因也知道自己有這種基因的人,一定很希望自己帶的是其他基因型。因為ApoE4在統計上和阿爾茨海默病、心血管疾病以及中風都高度相關。如果你同時帶有一對ApoE4基因,如果想要抵消掉基因導致的高風險,那你最好注意自己的飲食,常常往健身房跑一跑。[3]
到底這個ApoE4有什麽“好處”,至今仍不清楚,但是既然它分布這麽普遍,那它很可能在早年有很大的好處,才能補償後來的缺點。不過這隻是數百個基因(甚或數千個)中的一個例子而已。醫學研究正在尋找這類遺傳變異,企圖研發能夠針對這些基因的新藥(通常也是昂貴的藥)來平衡這些基因的害處。不過與亨廷頓舞蹈症不同的是,大部分衰老相關的疾病都受眾多遺傳與環境因子交互影響。也就是說,許多基因一起作用才會造成一種病變。以心血管疾病為例,各種不同的基因決定一個人是否有高血壓,是否容易形成血管凝塊、肥胖、高膽固醇或懶惰等等。如果知道某人的基因傾向患高血壓,同時生活習慣又偏向高鹽高油脂飲食,還是啤酒和香煙的愛好者,喜好電視甚於運動,那就根本不需要保險公司來幫他估算風險了。不過一般來說,估算疾病風險常常是吃力不討好的工作,而我們對於遺傳體質的認識也才剛起步。就算把全部的遺傳因子加起來,對衰老相關疾病的貢獻也不到50%。所以高齡才是最大的危險因子,隻有少數不幸的個體才會在二十幾或三十幾歲就得癌症或中風等疾病。
近代醫學對於衰老相關疾病的看法與梅達沃對於衰老基因在進化上的看法十分契合。影響我們疾病體質的基因有數百個,所以我們每個人都有自己的疾病譜和個人特定的基因墳墓。而它們的影響,又隨著我們生活方式的不同或基因的不同或惡化或改善。但是這種關於衰老的看法存在兩個大問題。
第一個問題關乎我前麵提到的所有內容。我正在談的都是疾病,是衰老的症狀,而不是導致衰老的潛在原因。這些基因都和特定疾病有關,可是沒有一個會導致衰老。還是有人可以活到120歲而完全不受任何疾病之苦,但是最後無論如何都會變老死去。現代醫學有一種傾向,視衰老相關疾病為“病態的”(因此是“可治療的”),而視衰老為一種“常態”而非疾病,因此是“不可治療的”。我們不情願將衰老指認為一種疾病,這種心態是可以理解的,但是這種看法無助於現實。因為它試圖把衰老和衰老相關疾病分開,而這正是我與梅達沃觀念上的差異。他解釋的是基因在這些衰老相關疾病中所扮演的角色,而非衰老背後的原因。
20世紀90年代人們才開始看到這一區分的意義。1988年加州大學歐文分校的大衛·弗萊德曼(David Friedman)與湯姆·約翰遜(Tom Johnson)發現了第一個可以延長線蟲壽命的基因突變,這個發現震驚了許多人,同時顯示出疾病和衰老差異巨大。該基因的突變可以將線蟲壽命延長一倍,從22天延長到46天,因此被命名為“衰老一號”(age-1)。在隨後的幾年間,科學家又在線蟲體內找到許多類似效果的突變,並且將這些發現應用到其他生物身上,包括酵母菌、果蠅、小鼠等。一時之間這個領域像20世紀70年代量子力學的全盛時期,突然有一堆五花八門的延壽突變冒出,集結成冊。漸漸地,科學家從這些突變裏麵觀察出一種模式。不管是在酵母菌、果蠅還是小鼠身上,所有這些基因編碼的都是相同生物化學反應的蛋白質。換句話說,從真菌到哺乳類動物體內,都使用同一套遺傳下來的機製控製壽命長短。這些基因的突變不隻可以延長壽命,還可以延緩甚至避免衰老相關疾病。不像可憐的提托諾斯,隻增加壽命的長度卻沒有增加健康的長度。
疾病和壽命之間的關聯其實並不令人驚訝,畢竟幾乎所有的哺乳類動物都會受到類似的衰老相關疾病侵害,比如糖尿病、中風、心髒病、失明、失智等。但是一隻大鼠會在大約3歲的時候得癌症死去,人類卻要到60或70歲才開始受到類似疾病的折磨。顯然所謂的遺傳性疾病和高齡有關,和活了多久無關。這些延壽突變真正讓人驚訝的地方,在於整套係統的靈活性。隻要在一個基因上麵發生一個突變,就足以延長一倍壽命,同時又讓高齡疾病“暫停”發作。
這些發現對人類的重要性更是無須贅述。它代表了所有衰老相關疾病,不管是癌症、心髒病還是阿爾茨海默病,都可以通過簡單的置換一條生物化學反應過程來延緩甚至避免。這樣的結論真的是十分驚人,同時也指出一條明路,如果能使用一種萬靈丹“治好”衰老以及所有衰老引起的疾病,應該比治好任何一位已經“老了”的人身上所發作的任何一種相關疾病——比如阿爾茨海默病——要容易得多。這也是我認為梅達沃對於衰老的解釋有錯的第二個原因。我們並沒有被自己獨特的基因墳墓所毀滅,如果我們能從一開始就避免衰老的話,就可以繞過這座基因墳墓。導致衰老相關疾病的是生物年齡,而不是過了多少時間。若能治好衰老,我們就可以治好高齡疾病——同時治好兩者。這些遺傳學研究給我們上的寶貴一課就是衰老是可以治好的。
找到控製壽命長短的生物化學反應,引發了幾個重要問題。首先這可能表示,壽命長短已經寫在基因裏由基因決定,衰老和死亡都已經預設好,據推測,這對族群全體有益,就像魏斯曼最早的觀點。可惜這種觀點是錯的。如果單一突變就可以讓壽命延長一倍,那為什麽我們沒有看到有動物作弊?沒有看到很多動物為了自身的利益退出這套係統?理由很簡單,如果沒有動物作弊,那必定是因為作弊會受到懲罰,而且嚴厲到足以抵消長壽帶來的好處。如果是這樣那我們或許會想說,還是留著衰老相關疾病好了。
長壽確實有缺點,而這缺點和有性生殖有關。如果我們想要延長壽命同時避免衰老相關疾病,或許最好先讀一下我們死亡契約底下寫的那一行小字。有一件十分奇怪的事情就是,所有發生在延壽基因上麵的突變(這些基因統稱為衰老基因),都會延長壽命而非縮短壽命,就是說預設壽命永遠是較短的壽命。如果我們去看這些衰老基因所控製的生物化學反應,就會發現它們所控製的其實和衰老一點關係也沒有,而是和性成熟有關。要讓動物生長發育到性成熟的階段需要耗費可觀的資源和能量,而如果這些東西都暫時不可得,那就先製止生長,靜待時機成熟。也就是說,生物要能監視環境的豐饒程度,然後將這些信息轉換成一種生物化學貨幣,告訴細胞:“這裏有很多食物,現在是準備繁殖的好時機,準備好**吧!”
預示環境豐饒的生物化學信號就是胰島素,以及一大家族的長效(效果可達數周甚至數月之久)相關激素,其中最有名的就是類胰島素生長因子,當然它們的名稱對我們並不重要。僅在線蟲體內就有39種和胰島素有關的激素。當環境中食物充足時,胰島素就會立即工作,安排一定程度的發育變化,加速為性做準備。而當食物短缺的時候,這條反應路徑就會安靜下來,而性的發育也因此延遲。不過安靜並不代表沒有任何事情發生,會有另外一套傳感器探測到信號消失,而讓生命先暫停一下。它的意思就是:等待!等更好的時機,然後再準備有性生殖。與此同時,身體可以長久地保持當下狀態。
早在20世紀70年代,英國的老年學家湯姆·柯克伍德(Tom Kirkwood)就主張生命必須在性與長壽之間取舍,這遠早於任何衰老基因的發現。因為能量是有限的,而每一件事情都有一定的代價,柯克伍德基於這種經濟效益的原則,準確地構想出生物會麵臨這種“抉擇”。維持身體狀態的能量多了,給“性成熟”的能量就少了,而如果某個生物每次都把全部能量分給兩者之一,那它就不如能適當分配資源的生物那樣高效。最極端的例子就是那些一生隻繁殖一次的生物,比如太平洋鮭魚從不照顧自己的後代。現在科學家不傾向使用默認的死亡程序來解釋它們悲劇性的命運,而認為這是因為它們把資源一下子全部投資給了終生事業,也就是傳宗接代上。[4]它們會在幾天之內就變得支離破碎,因為它們傾注了百分之百的資源在有性生殖上,抽走了所有用來維持身體機能所需的能量。那些會利用不同機會多次繁殖的動物就會給性分配少一點資源,多花一點資源來維持身體機能。而那些會大量投資養育下一代好幾年甚至更多的動物包括人類,則會再調整一下這種平衡。不管如何,生命都要麵臨類似的抉擇,而對動物來說,這種平衡多半由胰島素類激素控製。
衰老基因的突變會造成類似信號消失,它會阻斷豐饒的信號,取而代之的是喚醒維持身體機能的基因。即使食物充足,突變的衰老基因也無法反應。但這會產生許多意外的反效果,第一個就是它們對胰島素帶來的警報會產生抵抗力。這讓人意外是因為在人類身上對胰島素產生抗性並不會帶來長壽,反而會造成成年型糖尿病。問題可能在於我們總是過度進食,如果突變從生理上把我們設定為更容易積存能量的狀態,結果就會導致變胖、患上糖尿病然後早逝。第二個讓人意外的反效果則是,我們不但不會長壽,還要接受長壽帶來的損失,也就是延緩有性生殖。外在表現就是不孕,怪不得糖尿病會和不孕症有關,因為造成糖尿病與不孕症的是同一類激素。隻有我們大部分時間都處於饑餓狀態,才可能通過阻斷胰島素信號來延長壽命,而且潛在的代價是沒有子嗣。
上述這件事我們已經知道好幾十年了,這也是第三個讓人意外的事情。雖然我們未必喜歡,然而從20世紀20年代以來我們就知道,適度的節食有助於延長壽命,稱為“熱量限製”。實驗證明,如果喂給大鼠營養均衡但熱量比正常飼料少40%的特殊飼料,它們會活得比吃正常飼料的同胎大鼠要長,壽命長了約一半,同時在老年的時候,也更不容易生病。和前麵提到的一樣,它們罹患衰老相關疾病的時間會被無限期延緩,甚至根本就不發病。至於熱量限製在人類身上會不會引起一樣的效應,科學家並不確定,不過許多跡象都顯示有可能發生,隻是也許改變幅度沒有大鼠那樣明顯,生物化學研究的結果指出,會在大鼠身上發生的改變,多半也會在我們身上發生。然而盡管我們已經知道熱量限製的效果好幾十年了,卻仍不知它的機製為何,為什麽它會有效,或在人身上有什麽效果。
之所以不知道,其中一個原因是要做一項關於人類壽命的研究,往往要花個幾十年,就算是最有毅力的科學家,恐怕也很難不氣餒。[5]另外一個原因,則是來自長久以來大家的既有印象,認為活得比較久,生活會過得緩慢且無趣。好在事實並非如此,這至少給了我們一線希望。熱量限製會提高身體能量的使用效率,而且不會降低整體能量水平,事實上,反而會增加整體能量水平。然而我們還不清楚原因,因為熱量限製背後的生物化學基礎是一連串極為嚇人的反饋、並聯反應或冗餘性的生物化學機製,從一個組織到另一個組織、一種生物到另一種生物,如萬花筒般讓人眼花繚亂,也無法拆解開來各自分析。衰老基因的重要性也體現為在這整片複雜網絡的反應中,隻需要做一點輕微的改動就可以產生非常不同的結果。這方麵的研究無疑對研究人員來說極具挑戰性。
熱量限製的效果有一部分是由衰老基因所控製的生物化學反應引起的。它像一個調節鈕,控製著要長壽還是要**。不過熱量限製有一個問題,那就是它的轉換非常極端,因此幾乎不可能同時保持長壽和**。然而衰老基因就不是那麽一回事了。有些衰老基因的突變確實會抑製性成熟(比如說最早提到的age-1突變會減慢75%的性成熟速度),然而並非全都如此。有些衰老基因的突變可以延長壽命和健康,而對性功能幾乎沒有抑製,僅僅會稍微延遲性成熟而不會完全阻斷。其他的衰老基因突變則會阻斷年輕動物的性發育,但是對於成年動物來說卻沒有顯著的負麵影響。關於這些現象背後的細節我們無須費心,我們隻需要知道,如果能夠適當微調,確實有可能讓長壽與性兩者分離,有可能隻活化負責長壽的基因而不會破壞性功能。
在過去幾年裏,有兩個衰老基因非常引人注目,因為科學家發現它們的產物,很可能在熱量限製中扮演關鍵角色,它們是SIRT-1和TOR。從酵母菌到哺乳類動物,幾乎所有的動物體內都攜帶這兩個基因,而兩者也都是通過活化一大堆蛋白質來影響壽命長短。這兩個蛋白質對於營養含量與胰島素生長激素的存在都非常敏感,兩者作用都很快,並且會交互影響。[6]科學家認為TOR很可能參與性功能相關的調節過程,它們會刺激細胞生長和分裂。它會活化許多蛋白質,其中一些是與細胞生長有關的蛋白質,然後抑製與細胞的分解和替換有關的蛋白。SIRT-1作用的方式相反,它會發動一種“應激反應”來強化細胞。如同其他典型的生物學現象,這兩種蛋白質的功能雖有重疊,但不會有明顯的拮抗。SIRT-1和TOR的角色有如一個的中樞負責整合熱量限製的眾多好處。
SIRT-1和TOR之所以如此引人注意,除了因為它們真的非常重要以外,另一個原因是我們已經知道如何利用藥物來影響它們了。然而這卻帶來了一堆爭議,為各種已經互相矛盾的研究結果火上澆油。根據美國麻省理工學院的生物學家萊納德·伽倫特(Leonard Guarente),以及他以前的博士後大衛·辛克萊(David Sinclair,現在任教於哈佛大學)等人的看法,SIRT-1幾乎負責了所有哺乳類動物的熱量限製效應,同時SIRT-1還可以被紅酒裏麵的一種叫作白藜蘆醇的分子活化。從2003年開始,他們在《自然》以及其他知名期刊上發表了一係列重要論文,指出白藜蘆醇可以延長酵母菌、線蟲以及果蠅的壽命。2006年,辛克萊的研究團隊在《自然》上發表了一篇重量級論文,指出白藜蘆醇可以讓肥胖小鼠的死亡率降低三分之一,這一結果登上了《紐約時報》頭版報道,引發了群眾追捧,造成一陣風潮。如果這個分子可以降低肥胖小鼠的死亡率,身為同樣肥胖的哺乳類動物,白藜蘆醇應該也可以在人類身上造成神奇的作用。紅酒對健康有很多好處早已是眾所周知的事,這則新聞在紅酒的眾多好處上又加了一筆,盡管一杯紅酒裏麵含有的白藜蘆醇不過是實驗小鼠用量的0.3%而已。
不過出人意料的是,曾在伽倫特實驗室工作過的兩位前博士研究生,現在任教於美國西雅圖華盛頓大學的布萊恩·肯尼迪(Brian Kennedy)與馬特·凱柏林(Matt Kaeberlein),最近卻對這個完美的理論提出質疑。因為曾親身參與SIRT-1的研究工作,他們一直被一些與預測不符的結果所困擾。
不同於伽倫特主張的SIRT-1,肯尼迪和凱柏林認為TOR的效果在各物種中都要比SIRT-1更普遍更一致。因為SIRT-1和TOR的功能有部分重疊而又不會明顯地互相拮抗,所以他們或許是對的。而且值得關注的是阻斷TOR的功能,會同時抑製免疫反應和發炎反應,而這或許有些益處,因為許多衰老相關疾病都和持續性的發炎反應有關。還有一件意外之事,TOR原本是器官移植免疫抑製藥物“西羅莫司”的作用靶點,它的本名就是“西羅莫司靶點”。西羅莫司是目前市麵上最成功的免疫抑製藥物之一,已經使用超過10年了。它在免疫抑製藥物中算比較特殊的,因為既不會增加病人發生癌症的概率,也沒有造成骨質疏鬆。美國癌症學者布拉哥斯克隆尼(Mikhail Blagosklonny)強烈建議,將西羅莫司作為一種抗衰老藥物,但沒有多少研究人員認同。我們很希望知道接受西羅莫司治療的器官移植病人在老年時會不會較少生病。
然而使用白藜蘆醇或西羅莫司作為抗衰老藥物都還存在問題,那就是它們的影響範圍實在太大了。這兩者都負責活化(或抑製)好幾百種蛋白質與基因。其中的一些改變或許是必需的,但是大範圍的蛋白質係統變動很可能一點幫助也沒有,或者隻有在短期食物缺乏以及動物受到壓力刺激的情況下,才需要如此大的改動,畢竟這才是進化出整個係統的背景。根據前述,我們推測活化SIRT-1或抑製TOR都有可能引起胰島素耐受、糖尿病、不育以及免疫抑製反應。現在要做的是找出更專一的療法,隻在細胞裏麵做一些小改動。[7]我們知道這是有可能的,因為那些在野外曆經數代進化之後漸漸變得長壽的動物,完全沒有顯露出上述各種毛病。現在的問題是,到底哪一群被SIRT-1以及TOR影響到的基因才負責延長壽命同時減少疾病?到底細胞裏發生了什麽改變凍結了時光之路?我們能否直接針對它們下手?
關於這些問題都還沒有確切的答案,而且一如以往,有10個研究員就有10種答案,莫衷一是。有些人認為保護性的“應激反應”是關鍵,有人認為增加解毒性酶比較重要,還有人則強調排除代謝廢物的係統才是根本。所有機製在不同情況下都各有其重要性,然而它們的重要性似乎隨物種不同而不同。隻有一個變化在各物種間一致,從真菌到包括人類在內的動物都有,就發生在細胞裏的那個發電廠——線粒體裏。線粒體帶有一層保護性的膜,可以避免受到傷害,同時也避免漏出呼吸作用中產生的副產物“自由基”。能量限製幾乎一定會誘發產生較多的線粒體,這不隻在物種間具有一致性,還和半個世紀以來關於自由基與衰老的研究結果非常吻合。
20世紀50年代由美國的生物學家登海姆·哈爾曼(Denham Harman)首次提出,自由基可能會引起衰老。哈爾曼根據自己曾在石油製造業研究自由基的化學經驗,認為這些反應活性很高的帶氧或帶氮分子片段(活性來自於失去或得到一個額外的電子),會攻擊細胞裏麵的重要分子,比如DNA和蛋白質。哈爾曼認為自由基最終會因為損害細胞而導致衰老。
從哈爾曼提出這個原始構想至今,半個世紀過去了,很多內容也都和以前不一樣了。現在我們可以確定地說這個理論是錯的。不過另一個更精巧的版本可能是正確的。
有兩件事情是當初哈爾曼不知道的,事實上,他也不可能知道。第一件就是,自由基分子不隻是反應活性高而已,它也被細胞利用來優化呼吸作用,或當作危險信號,有點像煙霧啟動的火災警報器。自由基分子並不會隨機攻擊細胞裏的DNA和蛋白質,它會活化(或抑製)少數幾個重要的信號蛋白(包括TOR),由此來調節數百種蛋白質和基因的活性。現在我們知道自由基信號在整個細胞生理裏麵占有舉足輕重的地位,也才開始了解為何抗氧化劑(可以吸收自由基)的害處不比好處少。雖然還是有很多人相信哈爾曼最初始的預測,認為抗氧化劑具有減緩衰老以及預防疾病的效果,但是更多的臨床實驗已經證實它並沒有效。原因就在於抗氧化劑會幹擾自由基的信號傳遞,壓抑自由基信號就像關掉火災警報器一樣。為了預防警報失效,身體會將血液裏麵的抗氧化劑濃度嚴格控製在一定的範圍。過量的抗氧化劑不是被排掉,就是根本不會被吸收。身體裏麵的抗氧化劑濃度會一直維持在固定濃度,以確保警報器隨時準備好發揮作用。
第二件哈爾曼當年不知道的事情(因為25年以後才被發現),則是細胞的默認死亡程序。絕大多數的細胞中,默認死亡程序由線粒體調控,也是它們在20億年以前把這整套係統帶進真核細胞裏。對細胞來說,導致它們自我了結的主要信號之一,就是線粒體漏出的自由基量增加。接受了這些自由基信號之後,細胞就會啟動自己的死亡程序,默默地把自己從組織中移除,同時它曾經存在過的痕跡也會被一並銷毀。不同於哈爾曼預測的細胞死後會留下一大堆分子碎片,這套安靜的死亡機器會像無情的前蘇聯特務克格勃一般,用極高的效率消滅各種證據。當初哈爾曼預測中的兩個關鍵假設:一是隨著年齡增加,各種受傷的分子會持續堆積到災難性的地步;二是抗氧化劑可以減緩這種過程因而延長生命,全都錯了。
不過,我們可以看看另外一個更精巧的版本,很有可能是正確的,雖然還有很多細節需要好好整理。第一件同時也是最重要的一件事就是,幾乎在所有物種身上,壽命長短都和自由基漏出速率有關。[8]自由基漏出得越快,動物壽命越短。簡單來說,自由基泄漏的速率和新陳代謝速率,也就是細胞的氧氣消耗速率有關。小型動物的新陳代謝速率高,它們的每個細胞都竭盡所能地消耗氧氣,心跳就算在休息時也可以達到每分鍾100多下。伴隨著快速的呼吸速度,它們的自由基泄漏速率也很高,而壽命則十分短暫。相反,大型動物新陳代謝速率、心跳速率與自由基泄漏速度都較低,也活得比較久。
有幾個例外更加證明了這個規則的可信度。比如說許多鳥類,它們比根據新陳代謝速率計算出的理論壽命活得更久。比如一隻鴿子可以活到35歲,比大鼠壽命長10倍左右,但是鴿子和大鼠的體形大小差不多,新陳代謝速率也很相近。西班牙馬德裏康普頓大學的生理學家古斯塔夫·巴爾哈(Gustavo Barja),從20世紀90年代開始做的一係列突破性實驗的結果顯示,這種差異和自由基的泄漏程度極其相關。與氧氣消耗量對照來看,鴿子的自由基泄漏程度是相同大小的哺乳類動物的1/10左右。蝙蝠也類似,也可以比預測活得更久。蝙蝠和鳥類很像,它們的自由基泄漏程度也相當低。目前我們仍不知道這到底是為什麽,我在前一本書裏曾主張或許和飛翔所需的能量有關。不過不管原因為何,擺在眼前的事實就是,不論動物的新陳代謝速率如何,自由基泄漏程度越低,壽命越長。
而和自由基泄漏程度有關的不隻是壽命長短,還有健康長短。我們前麵已經說過衰老性疾病的發生與絕對時間過了多久無關,而和生物年齡有關。比如大鼠會和人類得一樣的病,但大鼠會在幾年之內就發病,人類則要等到好幾十年以後才會。相同的基因突變會在兩者身上造成一模一樣的退行性疾病,但是大鼠和人類發病的時間卻永遠不一樣。梅達沃認為與衰老有關的異常基因——也是現代醫學主要的研究對象,應該被衰老細胞內的“某種狀態”所啟動。英國愛丁堡大學的生物學家阿蘭·萊特(Alan Wright)與他的團隊,曾經指出“某種狀態”就和自由基泄漏速率有關。如果自由基泄漏得快,那麽退行性疾病發生得就快;如果泄漏得慢,那發病時間就被延緩,甚至完全不會發病。以鳥類為例,它們幾乎不會得任何哺乳類動物會得的衰老相關疾病(當然,蝙蝠一樣也是例外)。因此合理的假設應該是,自由基泄漏會慢慢地改變細胞的狀態讓它們“變老”,而這樣的狀態就會讓老年才表現的基因壞處開始顯現。
自由基是如何在衰老的過程中改變細胞狀態的?我們幾乎可以確定是因為啟動了某些意外的信息。在年輕的時候自由基信號可以優化我們的健康狀況,但是在年老的時可能產生害處(如同威廉姆斯所主張的拮抗多效性)。隨著細胞裏的線粒體群越用越舊,開始破洞,自由基的漏出量也慢慢增高,增量或許很小但是最後總會達到啟動火災警報器的閾值,並且會一直持續增加。這時會有數百個基因被啟動,隻為了讓細胞維持正常狀態,最後仍是徒勞無功,反而引發了極為輕微的慢性發炎反應,這正是許多老年疾病的特征。[9]輕微而持續的發炎反應會改變許多其他蛋白質與基因的性質,讓細胞處在更大的壓力下。我認為正是這種“原發炎”的狀態,啟動了如ApoE4之類的老年表現基因的負麵作用。
麵對這種情況細胞隻有兩條路,或者妥善處理這種慢性的壓力狀態,或者束手無策。不同種類的細胞處理能力不一樣,這和它們本來做的“工作”有很大的關係。關於這方麵的研究,我看過做得最好的是英國倫敦大學學院的藥理學先驅孟卡達(Salvador Moncada)。他曾指出神經元與它們的輔助細胞——星狀細胞,會走向完全不同的命運。神經元很依賴線粒體,如果它們無法從線粒體獲得足夠的能量,那細胞裏的死亡裝備就會啟動,將自己安安靜靜地消滅殆盡。阿爾茨海默病病人早期症狀開始顯現時,大腦可能已經萎縮了將近四分之一。而星狀細胞就算沒有線粒體也可以活得十分快樂。它們可以改變能量供應來源(稱為糖解轉換),來抵抗默認死亡程序。這兩種極端的細胞命運或可以解釋,為何退行性疾病和癌症會在老年同時發生。如果細胞沒有辦法轉用替代能量,那它們就會死亡,結果就是組織和器官退化縮小,賦予其他幸存下來的細胞更多的責任與工作。相反,如果細胞能夠轉用替代能量就可以逃避死亡。但是因為不斷受到發炎反應的刺激,它們會在增殖的同時快速累積突變,最後終於掙脫正常細胞周期的枷鎖。如此,它們就會變形成為癌細胞。這樣說來,神經元幾乎不會變成癌細胞就毫不奇怪了,事實上也是如此,神經元變成癌細胞的情況十分罕見,星狀細胞則比較常見。[10]
從這個觀點來看,我們或許可以解釋,為何早開始進行熱量限製(比如在中年時開始,早於線粒體開始衰老破洞前)可以保護我們免受衰老相關疾病的影響。因為熱量限製可以降低線粒體泄漏、增加線粒體的數量、強化線粒體膜,使其免受傷害。熱量限製好像將生命時鍾“重設”回年輕狀態。它可以終止好幾百個發炎基因,讓基因回到它們年輕時代的化學環境中,並且強化細胞抵抗程序性死亡的能力。綜合上述,這一過程可以同時抑製癌症以及其他退行性疾病,並且減緩衰老的過程。雖然可能還有很多其他因子參與其中(比如直接抑製免疫係統或抑製TOR的功能),但是基本上熱量限製最大的好處,可以概括為降低自由基泄漏。熱量限製讓我們的生理趨近於鳥類。
有一個讓人振奮的證據指出,整套機製確實如上述預測的那樣運作。1998年日本岐阜縣國際生技研究所的田中雅嗣(Masashi Tanaka)團隊,曾經檢查了許多日本人的線粒體DNA,他們想知道某個常見的線粒體DNA變異(這種變異在日本人裏麵常見,但很不幸的是,這種變異在全世界並不常見),如何影響這些人往後的壽命。這個變異隻改變了一個DNA字母,結果稍微降低了一點點自由基泄漏,其程度非常輕微,平常很難量測出,不過這影響會持續終生。然而改變雖然輕微,結果卻相當驚人。田中的團隊分析了數百個醫院患者身上的線粒體DNA序列,結果發現,在50歲的時候,兩群人(“DNA正常”族群與“DNA變異”族群)進醫院的比例沒什麽差別。然而在過了50歲之後差距就漸漸拉開來了。到了80歲的時候,不知為何,帶有DNA變異的族群去醫院的比例隻有正常族群的一半左右。帶有DNA變異的老人不去醫院的原因,並非他們已經死亡或有其他問題。田中的團隊發現帶有DNA變異的老人活到100歲的概率,比正常族群多了一倍左右。也就是說,帶有DNA變異的族群發生任何衰老性疾病的概率都是其他人的一半。我再強調一次,一個小小的線粒體變異就可以降低任何因衰老相關疾病而住院的概率,而且可以降低一半,並且讓我們活到100歲的概率增加一倍,我還不知道在當代醫學上,是否有任何其他能夠與之比擬的驚人例子。如果我們真的想要認真對付高齡化時代,越來越嚴重又昂貴而讓人苦惱的老年健康問題,這才是應該著手的方向,我們應該大聲疾呼。
我並不想低估未來科學會麵對的挑戰,也無意貶低那些以減輕某種特定老年病為終身誌向的科學家所做的努力。若是沒有他們揭開這些疾病的遺傳與生物化學機製,若是少了他們偉大的貢獻,就不會有更全麵的思考。但是當前的醫學研究常常忽略從進化角度去思考問題,不論是有意或無意,都相當危險。如俄國進化學大師杜布讚斯基(Theodore Dhobzhansky)所言:“若無進化之光來啟發,任何生物學現象皆無意義。”如果是這樣,那醫學研究就更糟了:關於這些疾病的現代醫學觀點,從不談進化的意義。我們知道一切的成本,卻不知道它們的價值。如同我祖父那一代人習慣吃苦耐勞,他們總是用“這些疾病是用來試煉我們”的說法安慰自己,但是當他們試煉觀念被遺忘,必然發生的疾病剛開始摧殘著我們的生命,其無情的程度連《聖經·啟示錄》裏麵的四騎士都無法匹敵。現在是一場對抗癌症或阿爾茨海默病的“戰鬥”,而在這場戰鬥裏,我們知道有一天我們終將敗下陣來。
但是死亡和疾病都非偶然。它們都帶有某些進化意義,而我們應該可以利用這些意義來治療自己。死亡是進化出的,疾病也是進化出的,它們是因為某些實用的意義而進化出的。從廣義的角度來看,衰老的靈活性很大,它是一個為了配合其他參數如性成熟設定出的參數,這些參數全都寫在生命之書上。企圖篡改它們會受到懲罰,但是這些懲罰差異很大,並且至少在某些例子裏懲罰可以輕微到忽略不計。理論上,對某些特定生物化學反應途徑做些細微的改變,可以讓我們活得更久更健康。我還可以說得更武斷一點,根據進化理論,我們應該可以隻用一個完美無缺的萬靈丹來根除所有的老年病。抗衰老藥丸絕非神話。