长生不老一直是人类的梦想。很多古代帝王对永生都有着狂热的追求，他们炼丹服药，却不知道这些丹药中的绝大多数都含有有毒的重金属，身体很难代谢，长期服用会导致重金属在体内堆积，不仅不能延年益寿，反而有害健康。

受自然灾害、战争、疾病、生产力低下等因素的影响，古人的平均寿命往往只有二三十岁。《2022年世界卫生统计》显示，2019年，全球预期寿命和健康预期寿命分别为73.3岁和63.7岁。

古今巨大的差异发人深省：人类寿命的极限究竟是多少？人类能否实现长生不老呢？

《生命的时钟：生物学入门探索指南》

作者：刘锐

版本：中信出版社

2024年12月

人体中一定有控制衰老的“信号机关”

我们都知道细胞的发现，其实细胞也是有寿命的。人体内不同细胞的寿命各不相同。比如，小肠黏膜细胞的寿命是两三天，血小板细胞的寿命是7天左右，红细胞的寿命是120天左右，肝脏细胞的寿命约为500天，而神经细胞的寿命要长很多，会伴随我们的一生。

正常情况下，人类的面容和年龄是基本相符的，即便不时地出现一些所谓的“逆生长”现象，也大多与个人的心态、生活习惯、保健方式、化妆手段等因素密不可分。

从本质上讲，年龄的增长与衰老保持对应关系才符合自然规律。从呱呱坠地的孩童到两鬓如霜的老者，我们的容颜会逐渐发生变化，会长皱纹，会生白发，身体的机能也会退化，会出现驼背、行动迟缓、言语缓慢等问题。

《时间规划局》（2011）剧照。

在现实生活中，还有这样一类人，他们可能只有几岁或者十来岁，但是看起来就像七八十岁的老人，满脸皱纹，头发花白，甚至有的人还出现了驼背、走路蹒跚等问题，所以又被称为“10岁的老人”。其实，他们是早衰患者，他们具有一些共同的特征，如发育延迟、头发稀少、皮肤老化、头皮血管突出、骨质疏松等。他们正是含苞待放的年龄，为什么会出现衰老症状呢？

研究发现，早衰和遗传存在密切的联系。这些患儿一般在20岁之前就会死亡。有人做过比较，早衰患者每过一天相当于正常人过10天，就像《西游记》里描述的“天上一日，下界一年”。早衰的发病率在八百万分之一到四百万分之一，如果家族没有遗传史，除非发生基因突变，否则不必担心这种疾病发生在自己和孩子身上。

早衰给我们释放了一个重要的信号：人体中一定有控制衰老的“信号机关”，触碰这一机关就会开启人体的衰老进程。裸鼹鼠是一种形态丑陋的啮齿类动物，看上去就像生化灾难中的变异生物。由于长期生活在地下，裸鼹鼠的视力高度退化，几乎丧失了视觉。它的皮肤表面几乎无毛，身体两侧从头到尾长着40余根触须，用来辨别方向和寻找猎物。神奇的是，这一名不见经传的物种竟得到了科学家的高度赞誉：“它的基因密码可以揭开人类的长寿基因宝盒。”

裸鼹鼠的寿命可达30岁，大概是类似大小的家鼠寿命的10倍。30岁的寿命也许让很多人不以为意，但是如果换算一下，裸鼹鼠的30岁相当于人类的500岁。裸鼹鼠为何能如此长寿呢？科学家卡尔·罗德里格斯研究发现，裸鼹鼠的细胞因子具有保护体内蛋白酶的功能。人类在通过酶处理体内存在的垃圾，如代谢废物时，自身的蛋白质也会受到相应的损伤，最终导致细胞的死亡，就像日常的生活用品会出现磨损一样。裸鼹鼠的细胞因子可以有效地保护垃圾清扫工具—蛋白酶的活性，能延缓衰老的速度。

裸鼹鼠还有一个值得关注的特点，它从来不会罹患癌症。2013年，顶级学术期刊《自然》杂志上发表了一篇关于裸鼹鼠的论文。文章中指出，裸鼹鼠体内存在一种叫作透明质酸的物质，这种物质在细胞表面大量富集，使得细胞之间的联系变得相对敏感。当细胞接触过于紧密时，透明质酸就会发出指令，触发接触抑制，让细胞停止分裂，从而阻止了癌细胞的生长。

裸鼹鼠是科学研究的模式生物，科研人员对它的研究一直在持续。裸鼹鼠身上有许多秘密有待揭示，期待有一天，通过它的帮助，人类能获取千百年来一直渴望的“超能力”，实现人类寿命达到理论寿命的目标。

《时间之子》（2025）海报（局部）。

那么人类的理论寿命究竟是多长呢？根据目前流行的三种人类寿命的假说，包括生长期测算法、性成熟期测算法、细胞分裂次数与周期测算法，人类的理论寿命普遍被认为介于120～150岁。

海拉细胞是首个被培养的人类细胞株

海拉细胞源自美国黑人妇女海瑞塔·拉克丝。1920年，她生于美国弗吉尼亚州的一户烟草农户家。她一共生育了5个孩子。1951年1月，海拉在生完第五个孩子的时候发现自己的腹部出现了一个硬块。在约翰斯·霍普金斯大学医院就医的时候，医生发现她的宫颈处出现了一些紫葡萄大小的肿块，一碰就出血。同年10月，海瑞塔·拉克丝死于宫颈癌。医生将这种宫颈癌细胞取出并进行体外培养，结果发现这种细胞株不会消亡，可以无限地分裂下去。通常情况下，人类细胞在分裂50余次后就会消亡，而海拉细胞却没有任何消亡的迹象，这正是大家苦苦寻找的可以用来传代的细胞株！

全世界很多国家的实验室中都保存了这种细胞株，以作研究使用。根据初步的估算，海拉细胞经过70余年的复制和繁殖，分裂出的细胞重量已经超过5000万吨，体积相当于100多栋纽约帝国大厦。海拉细胞株为至少5项诺贝尔奖的成果做出过贡献，它也成了首个被培养的人类细胞株。

但是在现实生活中，有一些罹患癌症的病人会在不接受任何治疗的情况下奇迹般地康复，这究竟是为什么呢？关于此种原因，众说纷纭，但是有一点是可以肯定的，这些癌细胞被身体中的一些未知的神奇因子制伏了。这种神奇的因子就是我们身体中的免疫因子。癌症的致命之处在于两点，一个是缺少接触抑制，它可以随意生长，不受限制；另外一个就是可转移性。

什么叫接触抑制呢？这是正常细胞生长的关键特性。一旦这项本领出现问题，很多问题就“呼之欲出”了。其中最危险的是缺失了这项功能就会导致癌细胞没有限制地疯长。正常人的皮肤或者内部器官的表面如果出现损伤，我们的身体就会开始自我修复。随着皮肤的逐步恢复，伤口边缘收缩和拉合，一旦上皮细胞互相接触，就会触发细胞表面接触抑制的信号，生长就会停止，皮肤也会恢复往日的光滑。但是癌细胞不一样，其通常不存在接触抑制，能够无限增殖，逐渐向上方堆积，进而形成一个个鼓起的肿瘤。

《我的世界大电影》（2025）剧照。

癌细胞的另外一个重要特性就是可转移性。它可以在体内随着血液流动“四处游走”，找到合适的时机和地点就会穿破血管壁自由地着床生长。这也是到现在癌症让大家头疼的重要原因——我们无法预测和控制它的“四处游走”。面对日益高发的癌症，我们不禁去想，为什么现在这些疾病的发病率会这么高呢？是之前一直这样，还是随着经济和社会的发展逐渐变高的呢？

中国国家癌症中心发布的2022年中国癌症疾病负担数据显示，排在癌症发病率榜单前五位的是肺癌、结直肠癌、甲状腺癌、肝癌和胃癌。有两种癌症都和消化系统密切相关。这从侧面说明了罹患癌症与饮食习惯、食品安全等方面的问题高度相关。

也许有人会说这种现象是正常的，以前地球上没有这么多人，人口基数小，因此罹患各种疾病的人就相对少一些。这种说法有一定道理，但是从比例上看，现在人类患各种疾病的比例比以前要高得多，很多新的疾病或者是更加凶险的疾病逐渐出现，这与我们滥用抗生素有着很大的关系。各种含有添加剂的垃圾食品对人体的危害也不容小觑。

其实在我们的身体中，一直都存在着一些能引起细胞癌变的基因（也称原癌基因），这些基因伴随着我们从出生到死亡。

有这么多原癌基因在我们体内，为什么大部分人没有罹患癌症呢？这就不得不说到我们体内存在的另外一种基因——抑癌基因了。抑癌基因在控制细胞生长、增殖及分化的过程中起调节作用，具有潜在的抑制原癌基因表达的作用。然而抑癌基因在各种外界环境的刺激之下，包括辐射的刺激、化学药品的刺激、食物的刺激等，作用会被削弱，最终导致原癌基因的表达，进而使人罹患癌症。所以，外界环境和我们的身体素质是控制原癌基因表达或者不表达的两个关键因素。

癌症的发生是一个日积月累的过程，当我们知道身体中存在原癌基因和抑癌基因之后，我们就应该学会保护自己的身体，尽量不让外界的环境和不良的生活习惯影响我们的抑癌基因。

我们已经找到延长寿命的重要方法

人类一直渴望获得长生不老的能力。

2009年10月5日，在瑞典的卡罗林斯卡学院，诺贝尔委员会把诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的三位科学家：旧金山大学的伊丽莎白·布莱克本、约翰斯·霍普金斯大学医学院的卡罗尔·格雷德和哈佛大学医学院的杰克·绍斯塔克，以表彰他们在癌症和衰老研究方面做出的贡献。他们三人的主要研究对象是端粒。什么是端粒呢？它是染色体两臂末端由特定的DNA重复序列组成的结构，能使正常的染色体端部间不发生融合，确保每条染色体的完整性。

早在20世纪30年代，赫尔曼·缪勒和芭芭拉·麦克林托克就分别以果蝇和玉米为材料，各自独立发现了端粒这种结构的存在。在此后30多年的时间里，有关端粒的研究几乎处于停滞状态。20世纪70年代初，DNA聚合酶的发现以及对其功能的研究使得人们再次将目光聚集在端粒这一不起眼的结构上。

布莱克本在研究中发现了一种奇怪的现象：四膜虫的端粒是由“TTGGGG”这样完全重复的序列组成的，但该序列没有记录任何遗传信息。在体外培养的细胞也存在这一奇怪的现象，端粒的长度会随着细胞分裂次数的增加而逐渐变短，这说明端粒的长短与细胞的寿命有着直接的联系。

布莱克本的研究得到了绍斯塔克教授的关注。当时，绍斯塔克正尝试在酵母细胞里建构人工线性染色体，希望它能够在细胞中进行复制。但在实验中，这些人工线性染色体在被导入细胞后很快就会和酵母细胞内的同源染色体发生融合，无法正常复制。于是，二人合作在导入的线性染色体两端连接上四膜虫的端粒序列，奇迹就此出现——人工线性染色体实现了在酵母细胞内的正常复制。该实验证明了端粒对染色体存在保护作用。

后来的研究证实，哺乳动物的端粒是由同样富含鸟嘌呤的重复序列“TTAGGG”组成的。人体染色体端粒中也有许多“TTAGGG”这样的序列，每次染色体的复制都会对这种短的重复序列造成磨损。当磨损达到一定程度，染色体的端粒便无法再保护染色体的完整性，细胞就会因为变得不稳定而死亡。

端粒在维护遗传物质的稳定性方面发挥着重要的作用。在每一个正常的人类体细胞中共有23对染色体、46个DNA分子、92个端粒，染色体上的端粒长度随着DNA复制的进行不断缩短，端粒中的重复序列（TTAGGG）随之减少。细胞每分裂一次，端粒都会有所磨损。就像一根铅笔，随着使用时间的延长，铅笔会逐渐变短。当端粒缩短到一定程度时，细胞就无法继续复制和分裂，转而进入衰老和程序性死亡阶段。因此，端粒的长度在一定程度上代表着细胞的寿命，端粒就是衡量生物寿命长短的分子钟。当然，物种不同、组织不同、个体不同，细胞的端粒长度也不尽相同。

有研究显示，端粒长度短于平均值的老人比端粒长度长于平均值的老人的寿命短4～5年，死于心脏病的概率高3倍。端粒最短者死于传染病的概率比端粒最长者高8倍。

如果说端粒的长度代表寿命的长短，那么端粒酶则控制着我们寿命的长短。端粒酶的主要作用是稳定端粒的长度，它可以将以自身为模板复制出的端粒序列添加到磨损后的端粒上，保持端粒原有的长度，这样就保证了复制和分裂过程能不断进行下去。

《约翰之子》（2016）剧照。

1989年，美国加州大学的分子生物学教授莫林在人类的宫颈癌细胞中发现了端粒酶。1994年，另一位生物学家康特尔在卵巢癌腹腔转移引起的腹水中检测到了端粒酶的活性表达，并同时证实这种活性不存在于正常的卵巢上皮组织中。这一发现仿佛往一面平静的湖水中投入了一块巨石，迅速激起了大家的研究热情。科学家们趁热打铁，明确了端粒酶的活性与肿瘤细胞的恶性程度是息息相关的。

2010年，美国哈佛大学医学院的肿瘤医生罗纳德·德宾霍在动物体内进行了一项大胆的实验。他通过激活端粒酶让老鼠“返老还童”。实验起初有一定的效果，但是不久他就发现很多实验小鼠由于端粒酶被激活，细胞发生了癌变。所以，从端粒酶的作用上来看，我们已经找到延长寿命的重要方法，但是如何在可控的范围内操纵和利用端粒酶依然是一项艰巨的任务。

对人类来说，衰老是一个由多方面因素综合作用的结果。无论是在贫穷落后的古代还是在科技高度发达的今天，我们一直在寻找长生不老的秘方，也一直幻想着能够永生。然而人类长生不老的愿望很难实现，其中的原因林林总总，包括人类自身的生理极限和环境承载力等。

首先，我们体内的遗传物质在复制过程中难免会有错误产生。有的错误会被人体的自我修复机制纠正；有的错误不是出在编码重要蛋白质的基因上，所以不会对我们产生重大影响。但是随着人类的年龄增长，复制次数的逐渐增加，错误出现的概率会逐渐增大，出现遗传突变的概率也会增加。我们人体的纠错机制也会随着年龄的增长而逐渐退化。因此长生不老对人体来说意味着更多的突变和不确定性。

其次，从环境承载力的角度看，在我们尚未在外太空发现宜居的星球前，长生不老未必是一件好事。人口呈现指数级增长，很快就会达到环境承载力的上限。人类的生存需要一定的社会和环境资源，当矛盾不可调和的时候，就很有可能爆发战争、瘟疫……因此，不管是从人类自身的生理极限来说，还是从环境承载力的阈值来看，长生不老都不是一个很好的选择。我们要做的就是在有限的生命历程里活出属于我们的精彩。

本文选自《生命的时钟：生物学入门探索指南》，已获得出版社授权刊发。

原文作者/刘锐

摘编/商重明

编辑/何安安

校对/刘军