“既然,線粒體是能量之源,那麼可以想象,細胞中線粒體的數量,就會取決於該細胞的代謝水平,即:代謝活動越旺盛的細胞,其線粒體就會越多。例如,由於肌肉要求獲得更多的能量,其細胞內密布線粒體,而脂肪多的細胞內,則線粒體數量較少。”
“所以,細胞代謝的過程,其基礎就是線粒體的氧化代謝過程,而線粒體在工作過程中會不斷地磨損消耗,其原因主要來自於兩個方麵:其一,線粒體有其獨立的基因遺傳體係——與人體其它細胞的基因信息並不相同,但隻要存在基因複製就會有前麵提到的——基因突變。那麼,基因突變積累的錯誤,久而久之,超過了自身修複能力的上限,線粒體就無法正常工作了。”
“其二,線粒體在氧化代謝過程中,大約會有4%~5%的氧分子轉變為氧自由基,即氧分子形成的自由基。那麼,被自由基搶奪電子後的蛋白質分子和基因,就會發生畸變和突變。並且畸變後的分子,又會繼續去搶奪電子,從而形成一種鏈式反應——創造出更多的畸變和突變。”
“但線粒體,通常會把氧自由基“限製封閉”在雙膜結構內部,不準它到處“流竄作亂”,並會通過超氧化物歧化酶,把兩個氧自由基轉變為h2o2和o2,以達到清除自由基的作用。隻不過,如果氧自由基超過了線粒體的處理能力,線粒體自身基因突變導致功能下降,或是“中和物質”不足夠,都會讓氧自由基對線粒體產生損傷——包括基因突變和分子畸變。而這又會導致線粒體功能的下降,接著進一步加劇氧自由基的損傷,形成一個惡性循環。”
“值得一提的是,運動會產生更多的自由基,但同時也會激活身體的代謝機製,去清除自由基,並且清除的會多於產生的,這種冗餘性帶來的過度補償機製,就是運動健身,會有益健康且不斷變強的進化邏輯。最終,線粒體就會因為不斷地磨損消耗,而喪失功能,導致一係列不可逆轉的結果。”
“事實上,細胞的修複機製,是依賴於線粒體供能的,也就是說,線粒體的損傷會間接導致細胞修複能力不斷地下降,出現越來越多的功能性錯誤。所以,線粒體的磨損消耗,其實加速了細胞的衰亡。”
“那麼可見,衰老不可抗拒的關鍵就在於:雖然細胞死了,還可以創造新的,但是基因就像圖紙,如果損壞了,自然就沒法造出正常的細胞了。”
“第三,從環境和進化角度來看,對於衰老,環境並沒有給基因施加壓力,表示開始衰老就必須停止繁衍,否則衰老就會嚴重影響繁衍。”
“這一原因與我們所研究的病毒無法感染老年人這個命題無關,我就不深入去講了。”
“第四,基因並不會衰老,基因隻是一串排列組合的信息,相反存在越久遠的基因,越會存在更長的時間。事實上,衰老的是上層結構,基因代表的是信息,描述了上層結構,結構複製結構就會把基因傳遞下去。所以,基因指導了結構的複製,這是基因的生存之道,而結構的複製錯誤,就是衰老的原因,並且會反作用於基因的複製。”
鐘教授看了看兩人,“聽得懂嗎?”
徐然和李政相視一眼,搖了搖頭又點了點頭。
“你們又搖頭又點頭的是什麼意思?”
徐然直接說道:“懵懵懂懂,不過大多數在中學生物中有一些基礎認知存在,所以大概能理解。”
鐘教授點了點頭,“能大致理解也行。”
“所以從研究來看,人類的衰老,本質上還是跟基因有關係的。”
“那基因,是如何操控生存機器的生命長度的呢?答案就是端粒。它是細胞染色體末端的一小段——dNA與蛋白質的複合體,其長度反映了細胞複製史和複製潛能,被稱作細胞壽命的‘有絲分裂鐘’。”
“細胞分裂複製次數越多,其端粒磨損就越多,細胞壽命也就越短。”
“其原因就在於,端粒dNA在細胞每次分裂的過程中,都會丟失基因信息(堿基對),而不能達到完全複製。因此,每次細胞分裂複製,端粒就會縮短一點,一旦端粒消耗殆儘,細胞就將會終止其功能不再分裂,並且立即激活凋亡機製,即細胞走向凋亡。”
“那麼顯然,端粒dNA也是一種基因,其功能、長度和作用,是與其它基因配合的結果。我們可以說,端粒就是基因產生自我衰老的控製,也是細胞自我凋亡機製的一部分,即細胞程序性死亡。”
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