人體細胞分裂有限制 「複製時鐘」在控制(圖)

細胞分裂是有限的，細胞內有控制分裂的時鐘。（圖片來源：Adobe Stock）

生命是有限的，生命的延續取決於細胞分裂的能力。細胞分裂是有限的，細胞內有控制分裂的時鐘。

科學家早已發現，細胞在體內和體外的複製能力都是有限制的，細胞對自我複製的次數有記憶。離體細胞對其在體曾有過的分裂次數有記憶。就是說，當細胞在體內已經分裂了10次，當你對它進行體外培養時，它會繼續進行它的第11次分裂。當一株細胞在體外培養了15代後被凍存起來，過一段時間後再被解凍復甦繼續培養，細胞的分裂會從第16代，而不是從０開始。當細胞到達複製能力的極限，就會死亡。這一現象被叫做 ＨＡＹＦＬＩＣＫ之限。

是什麼「時鐘」在控制著細胞的分裂次數？

現代分子生物學研究表明，在染色體的末端有一種特定的，高度保守的核甘酸重複序列，這個序列在隨著細胞分裂的次數增加而遞減的方式控制著細胞的分裂次數，從而控制著細胞的老化和生命的終止的時間。它的主要功能是維持ＤＮＡ的穩定性，這個重複序列的核甘酸結構是，（ＴＴＡＧＧＧ）n。這個重複序列英文名是ＴＥＬＯＭＥＲＥＳ，我暫譯作「複製時鐘」。

細胞每分裂一次，這個序列就會減短一些，生命也就相繼老化。當這個序列完全消失時，細胞分裂就終止了，生命也就結束了。可以這樣說，在一個人出生前，每個細胞中就裝好了這個生命時鐘，它隨著細胞分裂的次數以遞減的方式控制著細胞的壽命，從而決定「命中注定」的壽限。

ＴＥＬＯＭＥＲＥＳ似乎只能被單向調節。雖然這個序列可以在一種酶，ＴＥＬＯＭＥＲＡＳＥ的作用下延長。但一般的體細胞中(非干血細胞)不產生這種酶，所以，人體絕大多數細胞的複製允許次數只能是有減無增。

其實，即便幹細胞(ＳＴＥＭ)能表達這種酶，科學家已發現通過這種酶調控延長序列從而達到延長細胞壽命的價值並不大。有實驗證明向細胞導入這個酶的基因可以延長細胞的壽命，但可行性和實用價值都令人懷疑，可能會適得其反。比方說，惡性腫瘤細胞的無限增殖就有可能是因為細胞中該酶的活性增高所致。這就是說，生命的延長不可能靠ＴＥＬＯＭＥＲＡＳＥ的活性增加而加長ＴＥＬＯＭＥＲＥＳ的序列來實現。

人體是由多種不同細胞組成的。

不同的細胞複製時鐘的快慢經常是不一樣的，複製時鐘加快而使分裂次數增多的細胞往往可能是生命的限制因素。如果一個人享天年，無疾而終，有可能是整體複製鐘的時間系統地走完了。疾病的狀況可能是不同的，可因不同細胞或不同器官的病變而導致相應部位的細胞複製時鐘加快從而導致某一器官或是某一類細胞的早衰，出現一種非系統的局部老化的現象。比方說，愛滋病人的免疫細胞是病毒的攻擊對象，因此這些細胞受刺激而增殖速率加快，細胞中的該系列普遍縮短。

由於免疫細胞的早衰和死亡，愛滋病人最終大多不是死於病毒的直接進攻而是死於機會感染。再舉一個例子，心血管系統的疾病是一種高發的現代病，從複製時鐘的角度上來說，這可能是由於心血管系統受到某些因素的刺激增生，而導致細胞中該系列縮短，系統老化。有研究表明，心血管病變區細胞的這一重複系列比正常細胞的要短的多。這些細胞往往有不可取代的重要性，它們的複製鐘的停止有可能成為生命終止原因。

也許有人會問，能不能通過器官或細胞移植來換掉早老的臟器或細胞間接地延長複製鐘呢？多年的器官移植表明應該是可能的。但目前有更多的證據表明器官移植對延長壽命的價值有相當的侷限性。比方說，當供體的骨髓或血液幹細胞移植到受體時，由於這些細胞需要大量增殖以供受體的需要，被移植的細胞的複製允許次數在短時間內就被迅速用完。因此，這些被移植的細胞很快就老化了，比供體的細胞老的多。細胞的衰老迅速使得移植失去了價值，因為受體可能很快又需要第二次移植。

那麼，有沒有可能通過克隆來延長個體的壽命呢？多利(Dolly)是全世界第一隻克隆羊，她的實際年齡正好可以說明這個問題。多利剛出生沒有多久，就發現她的供體細胞的原有的重複系列的長度被遺傳下來了。年輕的多利的細胞的ＴＥＬＯＭＥＲＥＳ和供體細胞一樣短，也就是說一樣老。這一發現說明供體細胞的複製記錄不會因為重新經過胚胎發生發育的過程而被抹去。然而最近另外一些試驗結果與多利現象相反。科學家對這種完全相反的結果無法解釋。儘管如此，科學家對於複製時鐘的相對不可逆性是有共識的。

由此看來，人的壽命很可能是天定的。與生具來的細胞複製時鐘（ＴＴＡＧＧＧ）n序列的長短可能就是其分子生物學基礎。它的相對不可逆性就是對「命中注定」這一命題最好註解。

有眾多的生物,化學以及精神因素能夠加快複製時鐘的鐘擺。在下一篇綜述裡，我將談談這些因素。當然我也不會忘掉討論可以減慢鐘擺的因素。