王曉東：細(xì)胞死亡是生命的一部分
講者 | 王曉東
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今天非常高興，也有點(diǎn)忐忑，來到墨子沙龍因為我平常也很少有機(jī)會面對這樣的觀眾來介紹我們的工作。當(dāng)時請我的時候，我還猶豫了很久。不過后來還是想借此機(jī)會，給大家介紹一下我們研究的細(xì)胞死亡，它的意義到底是什么，我們?yōu)槭裁囱芯窟@樣的一個死亡的現(xiàn)象。
定義死亡我認(rèn)為一個最美好的描述，就是泰戈爾講的這兩句。“生如夏花之絢爛，死如秋葉之靜美”。我們研究的細(xì)胞凋亡，它的英文叫Apoptosis。它的英文來源是希臘文，就是秋天的樹葉落在了地上。
有兩層意思。一層意思是說這樣的一個死亡的過程，它是一個自然的過程，它是大自然里面整個生命系統(tǒng)的一個很重要的過程。另外，這個過程是自然界的一個生命過程，它也是生命的一部分。這個過程就像我們所有的生命活動一樣，是一個精細(xì)的、由生命物質(zhì)來控制的過程。
在這個過程中，控制它的也許沒有潘老師研究的量子通訊那么復(fù)雜，但是本身也是一個非常精細(xì)的由蛋白質(zhì)組成的分子體系。
我先給大家展示一下細(xì)胞凋亡的具體形象（上為截圖）。這一個個像紐扣一樣的東西，就是人的癌細(xì)胞。把它培養(yǎng)在一個培養(yǎng)皿上，我們在顯微鏡上看到它，就像這樣的紐扣一樣。這樣的細(xì)胞是活的細(xì)胞?，F(xiàn)在給它一個凋亡的刺激，就看到這些細(xì)胞像瘋狂的在舞蹈一樣，最后從一個看著活得好好的細(xì)胞，變成了死細(xì)胞。
每一個細(xì)胞死亡的過程，都是一個很有序的過程。它是一個有序的過程，就說明我們一直想知道，這些死亡是不是真有一個生命的意義，我們有時候經(jīng)常把死亡跟生命的終結(jié)連在一起，其實我想告訴大家的，細(xì)胞的死亡在生命過程中有非常非常重要的意義。
在此之前，我想給大家稍微提一個事實。其實我們的生命體，每個人都是由很多很多的細(xì)胞組成的，如果說我們的生命是一座大廈的話，那么細(xì)胞就是組成大廈的磚頭。
我們這個大廈又是怎么來的呢？其實我們大廈都是從一個細(xì)胞，通過不斷地分裂和分化而來的。從顯微鏡下看到的細(xì)胞，就是受精卵，你爸爸來的精子、媽媽來的卵子結(jié)合了以后，結(jié)合成了受精卵細(xì)胞，這個細(xì)胞只能在顯微鏡下才能看到，這個細(xì)胞變成兩個細(xì)胞、三個細(xì)胞、四個細(xì)胞，逐漸分裂，最后變成了百億千億的數(shù)量。
另外，一個細(xì)胞在分裂過程中，從原來一個形狀，變成很多很多的形狀，這個過程叫做分化。很多的形狀累積就變成了人的樣子。我們不光像一個大廈一樣站在那不動，我們?nèi)诉€有各種各樣的活動，包括我現(xiàn)在跟大家講墨子沙龍，我的肌肉細(xì)胞、骨骼細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞都要不停地運(yùn)動和活動，這就組成了生命活動。
那么組成人體的各種各樣的細(xì)胞，是不是一成不變的？其實不是的，每天在我們?nèi)梭w的細(xì)胞，都有十億以上的細(xì)胞，最后凋亡了。我下面會給大家講幾個，大家其實在日常生活中都要遇到的，但是可能沒有想到這種細(xì)胞死亡，其實就是細(xì)胞的凋亡。
一個例子就是在發(fā)育的過程中，細(xì)胞堆積成一大堆細(xì)胞，最后細(xì)胞怎么成了一個形狀呢？這就像雕塑一樣，需要把各個細(xì)胞塑型，最后形成雕塑。這就是一個雕塑的例子，這是小鼠的一個爪子，它也像人一樣有五個指頭，這五個指頭在剛剛發(fā)育的時候，指頭之間都有蹼連接的。但這些蹼在小鼠發(fā)育到某一個時間，它會消失。
其實人也是這樣，胎兒在媽媽肚子里的時候，手和腳也是有蹼連著的，有的人即使生下來，這個蹼還沒有完全退化掉，那是因為細(xì)胞的凋亡還不完全。另外，其實胎兒在媽媽肚子里面的某一個階段，都還拖著一個大尾巴，這個尾巴沒有了，是因為這個細(xì)胞凋亡了。所以我們能夠成現(xiàn)在這個樣子，其實就像雕塑一樣，很多的部件通過細(xì)胞凋亡，把它塑造成了這樣一個形狀。
另外，如果在大太陽的時候，我們到外面去玩，去野營，去打球，回來會怎么樣？如果沒有涂很好的防曬霜，也沒有戴帽子，臉上會曬脫皮。脫皮就是皮膚的細(xì)胞被紫外線損傷了，損傷如果積累起來的話，那就不得了，最后會變成癌細(xì)胞，皮膚癌就是這么來的。脫皮本身就把那些有損傷，但還沒有損傷很厲害的細(xì)胞去掉，這樣細(xì)胞凋亡給我們做了一個很好的保護(hù)作用。
這邊我畫了一個肝臟的樣子，大家有沒有意識到我們身體里面的很多器官，是不斷再生更新的。但是我們長大以后，個兒也不會再長了，器官的大小也不會變化了，但是器官里面還有一些細(xì)胞的分裂，不斷分裂產(chǎn)生新的細(xì)胞，舊的細(xì)胞就會被消除掉。這個過程，也是一個凋亡的過程。
最后我放了一個血的圖片，為什么放血的圖片？其實身體的免疫系統(tǒng)里面，每天的細(xì)胞凋亡是很多很多的。
我給大家舉一個例子，小朋友發(fā)燒了，去醫(yī)院要看白血球有沒有高，白血球很高，說明受感染了。什么叫感染？就是身體被外來的病毒、病菌侵蝕了，進(jìn)到身體里面。那么我們的免疫系統(tǒng)就像警察部隊，就開始要對這些侵犯的外來敵人進(jìn)行斗爭。那么這些警察一下子數(shù)量會很多，白血球就是來對這些進(jìn)犯的敵人進(jìn)行斗爭的。但是敵人很快消滅了，發(fā)燒也退了，白血球的數(shù)目也降下來了。
那么白血球去哪了？它自己就凋亡了？如果這個細(xì)胞不能凋亡，有時候就會變成白血病了，大家知道白血病也是很嚴(yán)重的疾病。
所以細(xì)胞的凋亡，對于我們維持正常的生命，是非常非常重要的。但大家也要記住，我在這里講的死亡，是在細(xì)胞水平的。
有一次在美國，我們研究細(xì)胞凋亡發(fā)了一篇文章，有記者來采訪，想報道我們這篇文章。我當(dāng)時就講了一句話，Death is a part of life（死亡是生命的一部分）,結(jié)果這句話發(fā)了以后，收到了一個電話。電話里說你這句話說的太好了，我們能不能引用你。我說你們是誰？他說我們是美國自殺協(xié)會的。我說千萬不，別搞錯，我講的是細(xì)胞水平的，因為身上細(xì)胞成千上萬，十億百億千億萬億，死幾個沒關(guān)系，你個人千萬不要這樣。你個體的生命是寶貴的，人的生命只有一次，應(yīng)該把它投入在無限的為革命的奮斗中。
細(xì)胞死亡是很重要的生命活動，是不是就全是好事？任何事情都有它的兩面。這些細(xì)胞死亡的程序，就像每個細(xì)胞里面帶了一個自殺炸彈一樣，如果這些程序在不想讓它啟動的時候啟動了怎么辦？
這是一個人大腦的切片，這一半是正常人的大腦，這一半是患老年癡呆病的大腦。這個患老年癡呆病的大腦，它的結(jié)構(gòu)是不是有很多空洞，那是因為組成這些大腦的神經(jīng)細(xì)胞，神經(jīng)元，很多很多都死掉了。那么它是怎么死的？我們現(xiàn)在還不知道，肯定是受到各種各樣的刺激，有各種各樣的說法，但是其實為什么會這樣還不知道。但是我們知道，它是跟年齡有關(guān)的。一般老年人活到八十歲以上，患老年癡呆，就是他的神經(jīng)元——組成大腦的神經(jīng)細(xì)胞很多會死掉。如果我們了解了它是怎么死的，是不是就可以人為干預(yù)，把它控制，這是我們研究細(xì)胞凋亡很重要的一個想法和動力。
另外今年，著名的物理學(xué)家霍金去世了。為什么人會變成了這個樣子呢？是因為他的運(yùn)動神經(jīng)元壞掉了，他得了所謂的漸凍癥。什么叫漸凍癥？大家知道運(yùn)動是由肌肉活動控制，那么肌肉活動是受神經(jīng)元控制的，如果肌肉是一個機(jī)器，神經(jīng)元就是管機(jī)器運(yùn)動的電路。神經(jīng)元莫名其妙死掉了，所以這一類病人，剛開始一般是腿慢慢不能動了。
大家如果知道霍金的故事，他二十幾歲就得了這個病，一般這樣的病在四年左右就會去世，因為它開始是控制大肌肉的神經(jīng)元不行了，慢慢地最后控制吞咽等等也都不行了，這個病是非常殘酷的疾病。說殘酷是因為，它漸漸的運(yùn)動神經(jīng)全部都沒有了，說話也不行了，霍金最后說話要靠動他的眼皮，來控制計算機(jī)合成。
神經(jīng)元的死亡確實還是有一定規(guī)律的。我見過霍金兩次，第一次見他的時候，他的手還能動，但是只能動一根手指頭了，后來最后一塊神經(jīng)元死掉了，就是控制眼皮的神經(jīng)元。但是為什么這類神經(jīng)元會死掉，我們現(xiàn)在還不知道。雖然幾年前冰桶挑戰(zhàn)，就是為了研究這個疾病募錢，但是募錢容易，這個病現(xiàn)在還不知道怎么治。
這是另外一種細(xì)胞死亡的方式。這也是一個大腦的核磁共振的照片。白的這一塊，這一塊神經(jīng)死掉了。為什么死掉，就是這個人得了中風(fēng)。中風(fēng)是給我們腦部供血的血管被堵上了，一堵上等于神經(jīng)元的營養(yǎng)被掐斷了，這塊神經(jīng)元就會死掉。
中風(fēng)現(xiàn)在是中國人死亡的第一殺手，最多的中國人死于中風(fēng)。為什么中風(fēng)會導(dǎo)致死亡呢？我們也不知道。如果我們了解了細(xì)胞的死亡，我們對很多現(xiàn)在還不知道該怎么治的，對人類健康有重大影響的疾病，也許就有一些新的辦法。后面還要跟大家講我們現(xiàn)在對細(xì)胞死亡的了解，現(xiàn)在到底有沒有什么進(jìn)步和辦法。
細(xì)胞凋亡的概念，其實可以追溯到1972年的一篇文章。其實所謂凋亡，這個概念應(yīng)該在人類的知識里面很久了，就像我剛才說，Apoptosis本身就是一個希臘文——樹葉掉下來，生命的循環(huán)。小朋友都熟知蝌蚪，蝌蚪變成青蛙的時候尾巴要沒了，它的尾巴其實是凋亡了。
這幾位科學(xué)家當(dāng)時觀察了這樣一個現(xiàn)象，這是掃描電子顯微鏡的照片。這張是我們的白細(xì)胞，淋巴細(xì)胞。這個細(xì)胞平常是圓圓的一個細(xì)胞，看起來像一個西瓜。旁邊是同樣的一個細(xì)胞，這個細(xì)胞就是在開始凋亡了。
通過一系列形態(tài)學(xué)的變化，就像從一個西瓜變成一串葡萄，這個過程就是凋亡的過程。但這幾位科學(xué)家，在觀察的時候，突然間有了一個理論上的飛躍。他說如果這些細(xì)胞死的時候，死的形態(tài)的過程都是相似的，那么這個過程是被一個程序來控制的。因為程序是一樣的，死亡的形式才會是一樣的。這樣的話，每一個活的細(xì)胞里面，是不是都有一個死亡的程序。這個事情在當(dāng)時是一個革命性的理念，經(jīng)過了很長時間都沒有被認(rèn)可。從1972年到1992年，二十年，這篇文章引用率也就差不多二十多次。
我自己的想法是，如果你的科研成果比別人領(lǐng)先八個月到兩年之間，你可以發(fā)文章。如果你比別人領(lǐng)先了十年，是不可能的，因為大家不會理解，大家需要時間。像這種細(xì)胞凋亡的理論概念，1972年提出來太超前了，很難被人理解。另外一個問題是，它畢竟是一個描述性的東西，形態(tài)描述的東西。同樣一件事情，不同的人看見了，描述是可以完全不同的。不知道最近有沒有人玩看顏色的游戲，一條裙子是藍(lán)黑的，但有的人看就是白金的。同樣一個聲音，有的人聽的是這個聲音，有的人聽到的是另一個聲音。所以我們所謂的眼見為實，其實是非常靠不住的。
對于我們學(xué)生物學(xué)的來講，讓我們很幸福的東西是什么呢？其實是遺傳學(xué)。我們研究細(xì)胞凋亡，最終的革命性的突破，是從遺傳學(xué)上來的。
那么遺傳學(xué)是研究什么呢？研究的是我們這個圖像上畫的東西。這是什么東西呢？是條蟲子，這個蟲子有多小？你肉眼看不見，它只有幾毫米，需要在顯微鏡下看。而且這個蟲子身體是透明的，你一眼能夠看穿它。它身體里面的每個細(xì)胞，都能夠在顯微鏡下看到，而且能夠數(shù)出來。剛才我說我們?nèi)梭w里細(xì)胞有百億、千億、萬億這個級別，這個蟲子才有多少細(xì)胞？1090個。但這個蟲子麻雀雖小，五臟俱全。有消化系統(tǒng)，也有生殖系統(tǒng)，而且這個蟲子生殖系統(tǒng)可高級了，雌雄同體，萬事不求人。
這幾位科學(xué)家當(dāng)時在英國劍橋大學(xué)，他們就研究這個蟲子，數(shù)這個蟲子的細(xì)胞。從受精卵開始時一個細(xì)胞，在發(fā)育的過程中，一變二，二變四，四變八，八變十六，每個細(xì)胞的分裂都給它畫出來，就像家譜一樣。但是這個蟲子的發(fā)育很簡單，它從受精卵開始發(fā)育，每個細(xì)胞在什么時候出現(xiàn)，在哪出現(xiàn)都是固定的。
當(dāng)時還有一個坊間的傳聞，這是個真實的傳聞。John Sulston這個科學(xué)家為什么要研究這個？當(dāng)時是六十年代末，七十年代初，John Sulston是一個英國的毛粉。因為毛主席說過，世界上的事情都是可以一分為二的，所以他就想用科學(xué)的方法證明這句話是對的。但到了原子粒子的地方，它就不成立了。我們的毛粉就想證明，在蟲子的發(fā)育里面可以發(fā)現(xiàn)，世界上的事情都可以一分為二。
在畫的過程中，他發(fā)現(xiàn)確實很多細(xì)胞都是一分為二的。但有的細(xì)胞，分化到一定的程度，一個細(xì)胞變成了兩個細(xì)胞，但是只有一個細(xì)胞還在，另外一個細(xì)胞分化出來以后就死了，所以它是一分為二，但是最后成了一。所以當(dāng)時他可能覺得毛主席的話，可能不全部是對的。
這個細(xì)胞死了，按說是一個很簡單的事情。但他注意到這個細(xì)胞在什么時候生、什么時候死是固定的，在什么位置上死也是固定的。好像這個細(xì)胞的命運(yùn)生下來，就是為了死，它活不到成體。
這給了科學(xué)家們一個研究的平臺，這個蟲子可以用來做遺傳學(xué)的研究，可以用來篩選基因突變的蟲子，看基因變化會有什么后果？比如應(yīng)該死亡的細(xì)胞，有了基因突變就不死了，那么這些基因是不是就是控制死亡的基因。如此的話這些細(xì)胞的死亡，就是程序性的、可控的凋亡，其實是由基因控制的。
這個研究就把這個概念完完全全地確定了，而且知道了哪個基因控制死亡，可以把這個基因拿出來，把這個基因激活，這個細(xì)胞就主動死掉，把這個基因失活，這個細(xì)胞該死的時候就不死。通過對這種蟲子的研究，把細(xì)胞凋亡真正地帶到了基因和分子的水平。
這些名字都是這類基因的名字，這些基因的名字中，正向符號說明這個基因是促進(jìn)細(xì)胞死亡的，負(fù)向符號的基因是抑制細(xì)胞死亡的。把一個個基因的關(guān)系找出來，就成為一個通路。就像寫計算機(jī)程序一樣，我們可以把基因之間的關(guān)系寫出來。
最后的結(jié)局是，在這個發(fā)育的過程中，1090個細(xì)胞中，131個細(xì)胞的死亡是被通路控制的。其實我們對蟲子沒什么興趣，蟲子跟我們的生活沒什么關(guān)系，但是我們發(fā)現(xiàn)蟲子里面發(fā)現(xiàn)的基因，在我們?nèi)死锩嬉捕加校m然它們的作用不完全一樣，因為蟲子只是一個很簡單的形式，而我們?nèi)耸菑?fù)雜的，但這些基本原理和基本零件是共通的，所以通過研究線蟲，我們就了解細(xì)胞凋亡確實有這樣一個程序。
但是這個程序，并不能告訴你這個程序是怎么運(yùn)轉(zhuǎn)的，只是告訴你這些符號。就像你在計算機(jī)里寫一個程序，A到B，B到C。但具體在計算機(jī)里面，硬件怎么工作的，你也需要完全了解。遺傳學(xué)的研究，可以給我們一個大概的框架，但沒有給我們具體的過程。這個過程需要怎么樣去研究？需要用生物化學(xué)的方法。
什么叫生物化學(xué)，很簡單。如果說人是由一個個細(xì)胞組成的，那細(xì)胞里面的生命活動，其實是由無窮多的蛋白質(zhì)組成的。如果說細(xì)胞本身是一個生命體，比如像一個汽車，那蛋白質(zhì)就是一個個的零件。怎么樣讓這些零件互相作用，才能把這個汽車開起來，這就是生物化學(xué)。
在細(xì)胞凋亡里，最后一個程序是激活Caspase。它是怎么激活的呢？我們把這個零件拿出來看，Caspase有兩個蛋白，像積木一樣搭在一塊。但是這個搭法，蛋白是整裝待發(fā)，沒有活性，就像一個剪刀，剪刀前面的刃是被纏住的。它激活的過程，就是把刃打開，變成這樣的形狀。
這里畫了兩個紅點(diǎn)，是這個蛋白的活性中心。用生物化學(xué)的術(shù)語來講，這個蛋白叫蛋白酶，蛋白酶是切割其他蛋白的一種蛋白，就是一把剪刀，可以把其他的蛋白切開。其實當(dāng)時施一公老師，他回國之前，一個很重要的工作，就是從原子的層面上解釋了蛋白酶怎么從一個非活性的、被捆住的剪刀，變成了一個能夠打開去剪別的蛋白的剪刀。
這個過程，是我們實驗室主要的工作。我們不光是研究“剪開”這個最后的過程，表現(xiàn)在最右面。其實剪開的過程，有一系列具體的程序。具體的程序我就不跟大家敘述了，我只跟大家講一件事，就是這個程序的啟動，是從細(xì)胞里一個叫線粒體的細(xì)胞器開始啟動的。
最近科學(xué)院有一個很重要的工作，叫克隆猴。什么叫克隆猴？就是從身上隨便拿一個細(xì)胞，把它的細(xì)胞核放到一個卵里面，它就發(fā)育成另外一只猴。但這只猴不經(jīng)過爸爸媽媽交配的過程，它的DNA跟供給的DNA是完全一樣的，所以叫克隆。
所以每一個細(xì)胞，確實都有變成一個完整生命體的能力。細(xì)胞里面還有各種細(xì)胞器，細(xì)胞器是什么？如果一個細(xì)胞是一個汽車，細(xì)胞器就是它的發(fā)動機(jī)、它的剎車。那么線粒體，就是細(xì)胞的發(fā)動機(jī)，它是給細(xì)胞提供能量的。
我們之所以能夠活著，最重要的是什么？吃飯嗎？喝水嗎？都很重要。但是更重要的是氧氣。因為如果憋氣的話，一般人來講，憋氣四分鐘就會造成永久性的腦損傷，腦細(xì)胞供氧不足了，它自己就會死。我們呼進(jìn)去的氧氣，其實都送給線粒體了。線粒體用氧氣，就像咱們燒鍋爐燒煤氣一樣的原理，吃進(jìn)去的東西給它燒了，給我們提供能量。
線粒體是給細(xì)胞提供能量的，但我們發(fā)現(xiàn)它不光提供能量，對細(xì)胞的凋亡也有控制。用這個方法，給大家展示一下凋亡如果出問題，會有什么現(xiàn)象。這幾個符號，都是在凋亡過程中起作用的蛋白，把這一個個基因特意從小鼠的基因組里拿掉，小鼠一般出生前就不行了，或者出生以后就會死掉。正常小鼠的頭是平平的，但這些小鼠好像頭長了角一樣。它不是角，是因為神經(jīng)元太多了。
其實人腦里面的神經(jīng)元，在出生前已經(jīng)死了一多半了，人腦形成就像搭計算機(jī)一樣，每個神經(jīng)元要互相連起來，在搭的過程中，有的零件不用了，一定要凋亡，如果它不能凋亡，就堆起來太多了。所以腦子里面鼓出來的包，是沒有凋亡的神經(jīng)元。
另外，為什么線粒體會控制凋亡？右上角是細(xì)胞的形狀，紅的像蟲子一樣的東西，就是它的線粒體。線粒體跟細(xì)胞里細(xì)胞核的DNA，并不是生來就在一起的。它們以前是兩個不同的生物種，在原始的地球上只有單核細(xì)胞，只有一套DNA，像細(xì)菌一樣。但是在進(jìn)化的過程中，二十億年前左右的某一天，這兩個生命體走在了一起。也不知道是一個把另外一個吃了，還是一個感染了另外一個，反正是兩個走在了一起。
其實在地球上，這種事情每天也不知道發(fā)生多少次，細(xì)菌之間其實是可以互相吞掉的，一個細(xì)菌感染另一個細(xì)菌。但是那一次有一件奇妙的事情發(fā)生了，那就是這兩個走在一起，它共生共存了。其中一個變成了給另外一個提供能量的細(xì)胞器，另外一個就提供好多其他的服務(wù)。
這兩個個體走在一起，就像一個婚姻一樣。但是這個婚姻，一下子持續(xù)了二十多億年。如果沒有這一次婚姻的發(fā)生，我們地球上是沒有這些真核生物的，沒有我們這些動物，也沒有那些美麗的植物，只是我們?nèi)庋劭床灰姷倪@些簡單的生物。所以那一次的握手或者是什么，在地球生命進(jìn)化史上，是一個里程碑式的事情。而且到現(xiàn)在我們也不能理解，那一次的結(jié)合，為什么那么成功。按說這樣的結(jié)合會發(fā)生無數(shù)次，但是直到現(xiàn)在，這樣成功的結(jié)合，在地球上就發(fā)生了一次，演化出來我們?nèi)绱藸N爛的生命。
以前我們總認(rèn)為這個結(jié)合是個互利的過程，一個變成另外一個的能量提供者，另外一個替這一個保存了很多基因。但是大家從日常生活的經(jīng)驗中知道，如果一個關(guān)系是互利的，而且只是互利的，這個關(guān)系一般很難維持很長。因為環(huán)境會變。如果現(xiàn)在是互利的，那么一方的情況變了怎么辦？你的利比我的利不一樣了怎么辦？我想大家在生意場上，每天都能聽到這樣的故事，最后只能分手。但為什么這兩個這么多年都不分手？我們發(fā)現(xiàn)，其實它除了互利以外，還有一個很重要的關(guān)系，那就是離不開，離開了就要死的。這個過程很有意思。
這是感受線粒體損傷的一個蛋白，是人體里面的蛋白。下面這些蛋白，跟它長得很像，但這些蛋白是從植物里面來的。這些蛋白在植物里面做什么呢？防御外來侵染。比如這個樹葉白了，為什么會白？因為樹葉的這個地方被病菌感染了。植物也會被病菌感染，但它沒有人體的免疫系統(tǒng)，也不能跑，但植物進(jìn)化出來一套這樣的形態(tài)——局部的東西一受感染，它就會激活R-Gene，讓局部的細(xì)胞死掉，局部的細(xì)胞一死，感染它的東西也全部死掉了。
植物也用同樣的方法，防蟲子咬，蟲子一咬這個地方，植物就激活R-Gene，在蟲子下一步要下嘴的地方，把細(xì)胞誘導(dǎo)死亡了，蟲子再吃的時候，就是死的了。所以植物雖然不能走不能跑，但是它進(jìn)化出來了很復(fù)雜的防御系統(tǒng)。
人體像這樣的基因只有一個，植物有上百個，水稻就有四百多個這樣的基因。所以這些基因起什么作用？是防止外來的感染。由此類推就是線粒體，細(xì)胞能夠感受線粒體，引起死亡，其實還是一個很古老的防御系統(tǒng)，還是在防。所以線粒體跟細(xì)胞已經(jīng)結(jié)婚二十多億年了，還是把人家當(dāng)外人，但是這個防御的系統(tǒng)，進(jìn)化出來了凋亡的系統(tǒng)。
我們現(xiàn)在對凋亡系統(tǒng)了解了多少？我們對它的分子機(jī)制已經(jīng)基本上全部了解。意味著什么呢？意味著就像是一個計算機(jī)程序，我們已經(jīng)把它的每一個指令，基本上全部吃透了。吃透了有什么好處？我給大家舉一個例子。
這些符號就是細(xì)胞凋亡的指令，在這個線粒體上面，有兩個蛋白，叫Bcl-2和Bax，是控制線粒體凋亡的。我們現(xiàn)在知道這兩個蛋白怎么作用，根據(jù)它的作用，人類開發(fā)出了一種藥，是美國前十的一個制藥公司開發(fā)的。Bcl-2和Bax平常在一起時，細(xì)胞是活的。要把它打開，細(xì)胞就開始死。人們開發(fā)出一種藥物化合物，可以人工地把它打開。慢性淋巴瘤是老年人得的淋巴瘤，中國人與西方人相比得的不太多，在美國每年這樣的淋巴瘤，差不多是新生四萬例左右。
老年人得淋巴瘤，要用很毒的化合物把癌細(xì)胞殺，但老年人體質(zhì)比較弱，化療有時候?qū)λ纳眢w傷害蠻大的。這個藥物出來以后，就發(fā)現(xiàn)對這類淋巴瘤給這個藥物，可以誘導(dǎo)淋巴瘤特異地細(xì)胞凋亡，能夠非常非常快地引起它的細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡本身在人體天天都在發(fā)生，所以對人體沒有真正的傷害，而且它又是針對特定的腫瘤細(xì)胞的，所以這個藥物2016年下半年被批準(zhǔn)以后，現(xiàn)在非常非常好。
我們了解了細(xì)胞凋亡，現(xiàn)在要去做什么呢？就要去看各種各樣的疾病，像腫瘤，要看是哪一種腫瘤，看是哪個細(xì)胞凋亡通路不行了。還有退行性病變，就是細(xì)胞不該死的時候死了，那又是什么東西被激活，能不能特意地阻斷。
我們了解了細(xì)胞凋亡以后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的凋亡有很多形式。并不是每一個細(xì)胞凋亡，都像我剛才給大家展示的一樣。其中一個，我們最近發(fā)現(xiàn)另外一種細(xì)胞的凋亡，當(dāng)然它的名字現(xiàn)在不叫凋亡，大家看這類細(xì)胞的死亡。
剛才看的細(xì)胞凋亡像跳舞一樣的，一下子都縮成一團(tuán)，這個是像爆米花，一個個最后都爆掉了。這一類的細(xì)胞死亡，控制它的程序我們最近也解出來了。它的程序解出來，跟剛才說的根據(jù)線蟲研究的那些程序完全不一樣了。它的程序，是用這種圖式來表示的，具體我不仔細(xì)去講了。我只想跟大家說有兩個蛋白非常重要，來控制這類細(xì)胞死亡。一個叫RIP3，一個叫MLKL。關(guān)于這類細(xì)胞死亡，現(xiàn)在也有一種方法可以檢測它。
就像這種黃色的東西，是一個人的肝臟活檢的樣本。這個肝臟是怎么回事？是這個人吃錯藥了，吃錯藥一個很嚴(yán)重的常見的后果，就是造成肝損傷，因為肝臟是解毒的最重要的一個器官，有毒的東西在肝臟里面可以把它的毒性解掉排出去。如果解不掉的話，我們的肝臟細(xì)胞也會受損傷，損傷以后也會死，我們發(fā)現(xiàn)急性的藥物引起的肝損傷，就是通過這樣的一種細(xì)胞死亡的方式。那么這種細(xì)胞死亡的方式，還有什么其他的作用？
最后我想用十分鐘的時間，給大家講一個我們最近發(fā)現(xiàn)的很奇怪的事情。
這件事情用這張圖示表示，我給大家解釋一下。這個東西英文叫Seminal vesicle，中文翻譯成精囊腺，它是我們雄性生殖器官的一個腺體。這個腺體在老鼠體內(nèi)，給老鼠特別好的待遇，它差不多能活三年。但是一歲的老鼠已經(jīng)很老了，基本上相當(dāng)于六七十歲，那么一歲半的老鼠多老？一般說是九十多歲。
那么老了以后有很多很多的事情發(fā)生，比如最常見的，頭發(fā)白了，會發(fā)胖，行動會遲緩，當(dāng)然還有很多其他問題。但是在生殖系統(tǒng)上——雄性生殖系統(tǒng)上，老年人常見的是前列腺增生，前列腺是我們生殖系統(tǒng)里面的一個腺體，就像精囊腺差不多。精囊腺增生非常明顯，它可以從老鼠年輕的時候，一千毫克，就是一克左右，最后會到兩千三千甚至有的到五千毫克。老鼠一共才多大，結(jié)果老老鼠很大部分的重量，其實都是它精囊腺的重量。
這件事以前大家是知道的，但是很少有人研究它。為什么？因為沒有人研究老鼠，會給老鼠養(yǎng)老的。一般做完實驗，就把老鼠給處理掉了，就安樂死了。而且一般做實驗用的老鼠，都是年輕的老鼠，老鼠懷孕21天就生下來了。而且老鼠性成熟四周，一個月的老鼠就相當(dāng)于人的十五六歲了，八周已經(jīng)完全成年了，所以沒有人會養(yǎng)一年以上的老鼠，但是我們?yōu)槭裁磿B(yǎng)了一年以上的老鼠？是因為我們一個學(xué)生，他的一個課題，做著做著被別人發(fā)表了，我們做科研的人，最怕你做的課題你覺得進(jìn)展很不錯，被別人發(fā)表了，你等于白做了。因為科研只有第一，沒有第二。
來找我看怎么辦，因為學(xué)生都要畢業(yè)，我說他們沒有做壽命，他們也是做一個疾病，我們也是做一個疾病。雖然說疾病有關(guān)系，但疾病有到底沒有影響壽命，按說也沒有人這樣做，但為了救這個課題，我說你就看壽命吧，所以他就把老鼠養(yǎng)得很老很老，果然他研究的那個疾病跟壽命確實有關(guān)系。
他有一天告訴我，他說這些老鼠，我們把RIP3和MLKL這兩個基因，從小鼠的基因組里面拿掉，這些老鼠看著挺好的，也沒有什么別的問題，但是他老了以后，看著還很年輕，這是他的精囊腺，你看這些統(tǒng)計數(shù)字，把這兩個基因分別拿掉，他的精囊腺還跟年輕時候一樣小。而且老鼠看著也年輕，它的毛發(fā)看著也年輕，也不發(fā)胖，代謝也沒有降低。
我說這個有點(diǎn)意思，難道這兩個基因是控制衰老的？那么它看著年輕，我們都是成年人，我們說他還能干嗎？我們給每個雄老鼠配了兩個十周的年輕老鼠。結(jié)果你看這些老鼠，十四只老鼠還能產(chǎn)小老鼠的只有三只，這是16個月的老鼠，多數(shù)都不能產(chǎn)。但如果我們把這兩個基因拿掉， 80%的老鼠，還能產(chǎn)小老鼠。
那么我們知道了這兩個基因的效果，我們也開發(fā)了小分子的化合物——藥物。我們就喂這個老鼠，等老鼠長到一年的時候，衰老的癥狀開始出現(xiàn)了，我們就把藥放到老鼠的鼠糧里面，每天喂它吃。吃了三個月、吃了六個月。
你看吃鼠糧的，它的精囊腺還是跟年輕的時候差不多，沒有吃鼠糧的，它的精囊腺很多都已經(jīng)長大了。所以不光是去掉基因，我們用這種藥物，也可以來控制它。那么話說回來，這些吃藥的老鼠是不是還能干。十五個月的老鼠，我們這次有二十多只，沒有喂藥的老鼠，差不多還能生的也是在20%幾，那么吃藥的老鼠差不多還是在將近80%幾。所以不光是把基因去掉能夠達(dá)到效果，你給它吃藥也行。
這就是非常非常偶然的，我們發(fā)現(xiàn)這類細(xì)胞死亡——其實我們還知道到底是哪個細(xì)胞死了，其實是它的睪丸里面的干細(xì)胞死掉了——死的方式就是這個方式。如果我們把它的干細(xì)胞用基因敲除或藥物的方式維持住，就可以讓老鼠的衰老過程，可以大大減緩。細(xì)胞死亡在生活的過程中很重要，其實它在動物衰老的過程中，也起了很重要的作用。
為什么會這樣控制衰老，其實這個事情很容易理解。這些老老鼠，當(dāng)時我們這個工作做出來以后，我們的學(xué)生趕緊說能不能寫了就發(fā)表了。我說不行，你這個文章要發(fā)表了，我們研究所門口會被婦女協(xié)會包圍扔磚頭的。這些老鼠雖然還能生，但是它們生下來的小老鼠，非常的不健康。因為它DNA上面的損傷還在，我們只不過是發(fā)現(xiàn)，它在老到一定程度，確實是有一個主動的程序加快它的衰老。
其實大家想想，加快衰老是什么意義呢？其實很重要的意義，是讓這些DNA損傷多的生殖細(xì)胞，從大的生殖群體里面趕緊出去。這樣的話，作為一個群體，才可能有健康的一個后果。
所以我就說我們的學(xué)生，我說我們這個工作不急著發(fā)表，我們要趕緊把卵巢的衰老要趕緊做，所以我們現(xiàn)在實驗室主要的課題，都在做卵巢的衰老。因為我們知道其實卵巢的衰老，可能比那個更有意義。因為卵巢的衰老，至少在我們?nèi)死锩妫炔G丸的衰老，一是更早，再一個對社會的影響更大。
但是我想大家可能都知道這件事情，我們研究卵巢的衰老發(fā)現(xiàn)，卵巢的衰老太復(fù)雜了，非常復(fù)雜，比睪丸的衰老復(fù)雜很多。睪丸的衰老我們已經(jīng)了解得很清楚了，全部破譯了，我們甚至都可以用藥物去干預(yù)了。那么卵巢的衰老，我們雖然也有很大的進(jìn)展，但是現(xiàn)在還沒有辦法給大家匯報，因為還是太復(fù)雜了。但這是我們實驗室目前研究的一個重點(diǎn)項目。
我最后總結(jié)一下，從一九七二年開始，我們理解到細(xì)胞的死亡是有程序的，就像我們計算機(jī)里面的程序一樣?，F(xiàn)在經(jīng)過這么幾十年的研究，我們知道其實細(xì)胞的死亡，在高等動物里面，有很多很多種，有不同的程序，互相之間的程序還有交叉。那么這些程序的啟動，是和我們的生命活動、身體健康、衰老有著非常非常密切的關(guān)系。
所以我們在這個領(lǐng)域里面的研究，我們對它的了解和獲得的知識，其實還只不過是冰山一角，我們認(rèn)為還有很多很多的事情需要了解。我剛才跟大家提到老年癡呆，這個神經(jīng)元神經(jīng)細(xì)胞的死亡，這個細(xì)胞為什么死，我們到現(xiàn)在基本上一無所知，跟介紹的這兩類細(xì)胞死亡可能有點(diǎn)關(guān)聯(lián)，但是也沒有直接的關(guān)系。
老年癡呆可能是將來人口老齡化要面臨的一個很大問題，希望我們在座的，尤其是我們小朋友，將來如果有興趣、有能力，也從事生命科學(xué)的研究。至少我的兩個兒子都在研究生命科學(xué)，我就說到這，謝謝大家！
制版編輯：黃玉瑩 |
