细胞上的死亡程序

来源 :科学大众·小诺贝尔 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong539
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  为什么生物都有所谓的“寿命”呢?有没有生物可以“长生不老”?
  我们大家总有一天会迎来死亡,这没有任何异议。而在动物世界里,无论是大象还是老鼠,随着时间的流逝,也终将迎来生命终结的一天。可是,把蚯蚓一分为二,就可以长出两条蚯蚓来,如果用这样的方式增殖,蚯蚓也会有“死亡”的时刻吗?
  科学家们一直研究着细胞层面上的“死亡程序”,力图在生物史的大框架中探求死亡的起源,并力求还原死亡的真实面目。
  我们年纪大了以后为什么会死呢?现在就让我们直奔这个生物宿命的谜底吧!
  通过分裂再生的生物,可以“长生”吗?
  涡虫的身体即使被切断,还是能够再生并变成新的个体。草履虫除了自身能分裂繁殖,它还能够与别的个体合并,互相交换遗传因子,然后作为新的个体重新获得生命。大肠菌,只能够分裂繁殖。
  生物世界中,寿命长短有巨大的差异
  加拉帕戈斯象龟能够活170年,但是蜜蜂却只能存活11个月,生物的寿命长短有很大差异。(注:本篇文章中提到的寿命,是每种生物的最长寿命。)
  身体里的两种“寿命”卡
  生物死亡的原因各种各样:有的是被其他生物吞食掉;有的是因为受到外伤;有的则是因为生病。不管是哪种原因的死亡,对生物本身而言,“死”就是“体细胞”的死亡。
  体细胞是一个相对于生殖细胞的概念。在高等动物体内,除了精子、卵细胞以及它们的母细胞之外,其他细胞差不多都是体细胞。
  体细胞最初是从受精卵分裂得到的。一个成人体内平均有60兆个(1兆=1万亿)体细胞。当这么多数量的体细胞死亡时,我们自然也就会死亡。
  关于细胞的死亡方式,分为“坏死(事故死)”和“凋亡(自然死)”两种。事故死是指因外伤或者营养不足导致的细胞死亡,而自然死就是指细胞的自然死亡。我们人类每天都会有3~4亿个细胞自然死亡,但同时,人体内又有差不多数量的新的细胞产生,所以这对人并没有什么影响。
  按照细胞凋亡(自然死)的结构特点,我们可以把体细胞大概分为2大类。第一类是跟大脑的神经细胞和心脏的心肌细胞相似,它们伴随我们人类从出生到死亡,一旦发育完成再也不会增殖。(脑细胞处在一种连续不断地死亡且永不复生增殖的过程,死一个就少一个,直至消亡殆尽。这是一种程序性死亡,也叫凋亡。)它们不进行细胞分裂,通常寿命比较长。跟我们人类一样,可以有长达100年左右的寿命。这种类型的细胞,很像我们平时使用的限时卡(月卡、年卡之类),可以长时间利用,但到了期限后就会自动停止。
  还有一种体细胞,比如皮肤的细胞,它们能够频繁地进行更新再生。人体皮肤细胞每4个星期就要更新再生一次。这种细胞的寿命,不是根据时间决定,而是由分裂的次数来决定。1个细胞分裂成2个,2个分裂成4个,4个分裂成8个,反复持续进行,大概要分裂50~60次。我们把这种类型的细胞比喻成“计次卡”。
  精心设计的“死亡程序”
  “年卡型细胞”和“次卡型细胞”这两种细胞的死亡模式是不一样的。那这两种模式又是如何进行的呢?接着来认识我们身体里精心设计的“死亡程序”吧。
  “次卡型细胞”:死亡只是为了更好地再生
  “次卡型细胞”的死亡,英文名称是“apoptosis”,意思是细胞凋亡。
  凋亡是希腊语,意思是树叶、花朵凋落。细胞凋亡是一个主动的过程,它不是病理条件下自体损伤的一种现象,而是为了更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。这就像秋天到了,很多树叶会掉落下来,这不是生命的结束,而是为了整棵大树更好地度过冬天。
  细胞凋亡的诱因是细胞的老化,以及荷尔蒙、病毒、放射线等各种各样的刺激。
  受到刺激的细胞,会使“细胞凋亡蛋白酶”活性化。细胞凋亡蛋白酶会切碎并摧毁细胞内的蛋白质,并将细胞染色体的DNA降解成一段一段的。DNA被片段化后,细胞就无法恢复正常的机能。也就是说,此时,细胞已经快要死亡了。
  细胞最终会变成一个个碎片,被相邻的细胞或者巨噬细胞吞掉。这个过程所花的时间只有2~3个小时,非常迅速。
  脑细胞和心肌细胞伴随着我们一生
  和“次卡型细胞”的死亡方式不同,脑神经细胞和心肌细胞等有另外一套系统来保持生命——自然死亡。
  虽然现在对脑神经细胞死亡的全部过程还有很多未知,但可以确定的是,最终脑神经细胞只是收缩,并不会变成一个个小碎片。
  脑神经细胞一旦成熟后就不再进行自我更新,它的死亡直接关系到人体的死亡。所以,脑神经细胞死亡不是为了保全生命的死亡形式,而是直接关系人体生命终结的死亡方式。
  生物在塑造自身形体的时候也会利用到细胞的自然死亡。首先塑造出细胞的形状,然后部分地利用自然死亡的方式对细胞进行“削减”。人的手指就是其中一例。在胎儿时期,手指和手指间的细胞就是通过自然死亡的方式消失掉的。
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