为什么会衰老

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1、思路和观点 根据基因论的观点， 如果生物的基因分子一成不变， 那么生物的 表型 也应该是固定不变的， 可是，自然界中各种生物的表型并不完全固定，而 是随分化、发育时间和年龄增长发生规律性变化。例如: 人的头发有规律 地由黑变白 ; 各种各样的生物组织、细胞总是随着自身年龄的增长出现不 同分化程度至衰老所表现出来的表型变化。生物组织为什么会随着年龄增 长逐渐地变得坚韧和老态?人的头发为什么会变白 ?这些不可逆的功能消 减和表型变化以往认为只是基因活性强弱的动态调控而没有强调分子间 结构自然变化的观点是不能说明问题的。根据俄国A.M.布特列洛夫 的化 学结构 理论，上述现象无疑地是生物分子发生进行

2、性结构变化的结果，表 明生命物质在整个生命过程中发生着一定规律性的自然的化学变化。这种 思考是引申为多种生命现象的一个新见解的出发点，这个新见解就称为 “生物分子自然交联学说 ”，以下简称“交联说”。 所谓交联，是指生物分子活泼基团之间相互作用 引起的化学结合和分 子联结。笔者认为 : 就化学活性而言，生物体是一个远未达成化学平衡 的 化学体系，体系中各生物分子具有大量的活泼基团，它们必然相互作用发 生化学反应， 使生物分子缓慢交联以趋向化学的稳定，随着时间推移交联 程度不断增加， 生物分子的活泼基团不断消耗减少，原有的分子结构和分 子间架构逐渐改变。 这种改变的不断积累无疑地使生物组织逐渐变

3、得坚韧 和老态，同时会使生物基因的表达产生两方面的变化: 一方面可能会表达 出活性程度不同乃至作用彻底改变的基因产物; 另一方面还会影响RNA 聚 合酶的识别结合从而降低其转录活性， 表现出基因的活性有规律有次序地 逐渐降低和丧失， 从而使生物及其细胞、 组织发生进行性和规律性的表型 变化乃至衰老和死亡。 笔者认为，这种机制是 基因调控 和细胞分化 的分子 基础，是细胞和生物衰老的根本原因 。 根据以上的思考，交联说的基本观点是(1) 各种生物分子不是一成不 变而是随着时间推移按一定的自然模式进行性自然交联;（2）进行性的自 然交联使生物分子缓慢联结， 分子间键能不断增加， 逐渐高分子化， 溶

4、解 度和澎润能力逐渐降低和丧失，使生物组织，细胞逐渐显出老态;（3）进 行性自然交联导致基因有序失活，从而使细胞按特定模式生长、分化，使 生物体表现出程序化和模式化的生长、 发育、 衰老和死亡的动态变化历程。 这些观点同 Driesch-Morgan 和 Caplan-ordahl的基因分化理论进行 比较，它不是单纯地从全面抑制到分别激活或从全面激活到分别抑制，而 是吸取多种学说的精华用分子交联失活的自然运动观对各种生命现象做 出统一的解释。 自然交联的例证 交联说的基本观点是生物分子随着时间的推移进行性地自然交联。证 明了这一点，也就证明了生物分子自然交联学说。所谓进行性自然交联， 应该是生

5、物组织的键能不断增加的动态过程，这样，就同一组织同一细胞 而言，越是年老则分子间的化学键 交联就越多键能也越高 ; 从生物活性来 讲随着自然交联的推进， 生物分子的化学结构总会受到影响，活泼基团也 会消耗减少，那么生命物质的生物活性在生命进程中应表现出逐渐消减的 效应。证明了这些现象的存在，也就证明了自然交联说。 2.1 生物组织的键能随年龄增长而增加的例证分子遗传学 写道: “胶原的衰老是因为胶原分子随时间的推移将发生进行性的交联键 合，于是胶原长度缩短，变得坚韧，失去澎润能力结构晶体化，动物运动 活力减退显出老态” 可见，分子交联在理论上早有认同; 事实上分子交联 的实例在我们身边到处可见

6、， 譬如从年幼到年老的进程中， 各种动植物组 织坚韧程度的逐渐增加 ; 细胞核 染色质 由疏松、均匀和细致逐渐地变得粗 糙、 致密和凝缩，在细胞的生命后期， 细胞核的许多区域完全 异染色质 化， 体积也明显缩小就是很好的例子。这说明从年幼到年老的过程中，生物 组织乃至生物细胞中生物分子之间的键能不断增加，因为只有键能即 分子 间作用力 增加才能使原本柔嫩的生物组织变得坚韧，才能使原本疏松的染 色质逐渐聚集而固缩， 而分子间作用力增加是生物分子自然交联的外在表 现。 2.2 生物活性逐渐消减的例证生物活性逐渐消减的例子很多，譬如 动物细胞 随着时间推移不断分化， 逐渐丧失 全能性 ，这是早已证明

7、众所周 知的事实2 。这种在一般情况下难以回复到全能状态的分化，说明 自然环境中细胞及其生物分子的生物活性随着时间推移而消减。再如人类 毛发的变化， 众所周知随着年龄增长， 人的头发会逐渐地由黑变白而难以 回复，黑发和白发的不同点主要是白发不含黑色素，这表明合成毛发色素 的基因在有关细胞中随着年龄增长逐渐丧失活性。另外，细胞和生物组织 的衰老本身就是生物活性逐渐消减的表现。这说明生物组织的生物活性逐 渐消减乃至丧失是客观存在的是普遍的。以上形态的、质感以及生物活性 的规律性变化从不同角度证实了生命物质进行性自然交联的客观存在，这 些事实及其辩证关系是交联说正确的明证。 分子交联的动力 在自然界

8、， 真核细胞 染色体 DNA 总是与 组蛋白 结合在一起。这说明 DNA 与组蛋白分子之间有一种自发地交联的能力，这种能力来源于生物分 子固有的化学活性是分子交联的内动力; 其次许多外因可以改变生物分子 的化学活性， 其中主要有化学药物、 高能幅射和自由基等等。 譬如电离幅 射，它的能量可使任何生物分子中的某些外围的电子脱离而丢失，从而使 这些原子成为带正电荷的正离子， 击出的电子被另外原子捕获而成为带负 电荷的负离子2 。这些正负离子的产生可增加生物分子的化学活性 促进交联，是分子交联的外动力。 这种解释与原始生物分子起源于非生物 分子，简单分子在自然条件下可以结合成生物大分子 的生命起源

9、和进化理 论是吻合的 。 细胞分化和肿瘤起源 前面谈到由于分子交联， 基因会逐渐失活。 根据有机化学可知， 分子 交联速度决定于各分子的化学活性、架构以及环境化学 的影响，不同 DNA 分子化学活性的差异，使基因失活具有了特定的先后次序; 这种次序在一 定条件下还会受环境化学影响而改变成另外一种或几种失活次序。基因按 不同次序失活的细胞， 各阶段活性基因的组合不同，这就是细胞分化。 细 胞按一定方向和一定种类分化是基因与生物体环境相互作用按一定次序 交联失活的结果。 当细胞在自身遗传因素或其他如化学药物、病毒、大剂 量高能幅射的作用下， 基因原有的失活次序会受到干扰而改变，如果这种 改变使某些

10、必需基因提前失活便会产生对机体有害的影响而发生疾病，如 爱滋病和许多 分子病 都可以用这种观点来解释。 我们认为肿瘤的起源是抑制细胞增殖 的基因比促进细胞增殖的基因先失活的结果，认为这两类基因 是高等生物基因的正常组分。 在正常的自然交联模式中， 总是促进细胞增 殖的基因比抑制细胞增殖的基因先失活，这种正常次序使细胞在分化的同 时表现出分裂增殖逐渐减慢直至停止的效应。如果这种次序倒过来， 则促 进增殖的基因失去应有拮抗使相应细胞呈现出过度的生长和增殖，过度的 生长和增殖破坏了细胞的发育模式和正常的形态特征，出现肿瘤的表型产 生致癌作用。 根据这种见解， 抗癌基因的缺失或丧失原有功能的突变具有

11、相同的生物学效应，这是致癌因素多元化的内在原因。 生物的衰老和不老的生物 在高等生物中，细胞内基因 DNA按不同次序交联失活，是为细胞分化， 这样循序渐进，失活分子必然全部取代活性分子并发生相应的表型变化， 是为细胞衰老 ，衰老导致死亡。 这是分子交联与细胞分化、 衰老死亡的内 在联系。在自然界，高等生物细胞都会逐渐地衰老和死亡; 而大多数单细 胞原核生物 具有无止尽地分裂和增殖的无限生命力，可谓“不老的生 物”。这两种不同的生命现象用过去的理论是难以解释的。根据交联说的 原理，生物细胞的寿命与其分裂增殖的速度可能有一定的关联，因为在一 定的自然环境中每种生物分子的交联速度是一定的，如果细胞不

12、分裂或者 分裂缓慢，那么交联失活的分子就不能有效地分散和稀释而在细胞中积累 使其比值逐渐增高， 结果使细胞分化， 衰老和死亡。 当细胞分裂 增殖的速 度快过分子交联失活的积累速度时， 交联失活的分子被细胞分裂有效地分 散在各子细胞中， 失活分子的比值就永远不会增加，细胞也就永远保持原 有的生命活力而不衰老。 自然界的大多数单细胞原核生物具有高速分裂增 殖的特性，这是它们不具备有性生殖能力仍能永远延续的必要条件。就高 等真核细胞而言， 因生物分子含量高， 单位时间内交联失活的生物分子很 多，只有在一定的条件下， 当真核细胞的分裂速度达到一定高度使细胞内 失活分子的比例始终保持在某一限度以下时，细

13、胞生命才能表现出无限地 延长的特征，例如几种永久性瘤细胞株（HeLa ，Land-Schutz 及 Jijoye ） 已经繁殖了许多年而没有生命延缓的证据4 。遗憾的是这种高速分 裂虽然延长了细胞生命， 但它损害了真核细胞中生物分子的交联机制及其 自然模式，阻断了细胞的分化 和成熟，反而会导致严重问题使生物体寿命 缩短。分化是趋向衰老和死亡的过程， “分化”和“永恒”是一对不可调 和的矛盾，它揭示了具有高度细胞分化的生物个体是不可能永久地存活 的。种的延续必须由特殊的过程来完成。 小结 生物分子的自然交联是一种自然运动，它与其它的 物质运动 具有相同 的一面。在自然界， 各种无机物总是以相对稳

14、定的形式存在，这种稳定形 式就象 天体运动 一样，是遵循一定的自然规律经过漫长的相互作用和演化 达成某种平衡而稳定的一种状态。 这种状态和现象的普遍性说明各种物质 都具有使自身与环境达成平衡而稳定的一种趋势，生物分子的自然交联就 是这一趋势在有机生物界的反映。每个生物体都是一个复杂的化学体系， 体系中各生物分子都含有大量的化学性质活泼的基团，是一种不稳定的因 素，它们必然相互作用以趋向化学的平衡和稳定，这就使生物分子自身以 及分子之间发生进行性自然交联， 这种自然交联是生物分子趋向化学平衡 和稳定的一种自然变化， 是物质运动的一种形式， 在这种运动过程中， 各种生物分子的生物活性也伴随其分子和

15、分子间结构的逐渐变化而变化，从 而表现出细胞分化、生物衰老等一系列表型变化现象和规律。 分子交联是生命过程中自然的重要的化学变化，它与其他的自然规律 协同作用参与整个生命过程，构成完整的生命科学体系。根据这个原理， 可以研制药物和设计试验来探讨延缓生命衰老以及防治某些疾病的基本 方法。虽然在现有的条件下用分子交联的方法人为地改变基因失活的先后 次序来重塑生物还十分困难， 但用这一方法来改变生物的某些表型以及预 防、治疗某些疾病还是可以预期的; 虽然在生理承受能力下在现有的科学 水平将生物分子的交联限制在一定程度还不可能，但用减慢自然交联的速 度来延缓衰老还是切实可行的和大有希望的; 实验诊断方面，我们可以检 测生物组织的分子 交联度 来推算生物组织的生理年龄。 因此，我们认为对 这一课题的研究有必要使用先进的科技手段，进行必要的科学试验， 以便 更早地确立一个完整的理论体系使其向更加正确和更加完善的方向发展 并最终服务于人类。