盡管科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，但人類對(duì)自身衰老機(jī)制的了解仍然知之甚少，甚至連衰老是何時(shí)何處在體內(nèi)發(fā)生的都難以預(yù)知。眾所周知，胚胎早期發(fā)育具有一定的程序性。然而，與這種程序性形成鮮明對(duì)比的是衰老過程的隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性。衰老機(jī)制甚至一度被認(rèn)為是難以應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法來研究的。最近，美、日專家開始探索應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)研究衰老問題，并取得了一系列可喜的成果。
首先，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的小鼠突變種系，并將之命名為Klotho(克洛托是希臘神話中紡織生命之線的女神名字)。該種系的小鼠表現(xiàn)出一系列類似人類的早衰癥狀，如活動(dòng)減少、生育能力喪失、骨質(zhì)疏松、動(dòng)脈硬化、皮肢萎縮等。針對(duì)Klotho突變鼠的分子生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，上述表現(xiàn)型都是由于一條單基因的斷裂所致，該基因被命名為Klotho基因，編碼的是一個(gè)首次發(fā)現(xiàn)的胞外作用蛋白(即分泌蛋白，通過選擇性RNA導(dǎo)肽引導(dǎo)、蛋白水解酶的切割及其他修飾而分泌到胞外)。顯然，它與以前所發(fā)現(xiàn)的那些在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用而引起衰老的因子是截然不同的。進(jìn)一步的研究表明Klotho基因的作用必需由一種循環(huán)體液因子參與的信號(hào)途徑所介導(dǎo)。因?yàn)棰疟M管Klotho突變鼠表現(xiàn)為全身性衰老癥狀，但僅有有限的幾個(gè)器官能夠表達(dá)內(nèi)源性的Klotho基因；⑵將正常的Klotho蛋白注入有限的幾個(gè)器官中，就能有效地改善其全身性衰老癥狀。更進(jìn)一步地說，有理由相信Klotho蛋白本身就是一種抗衰老體液因子。值得注意的是，Klotho突變鼠是首次建立的動(dòng)物衰老模型，相信這一模型的出現(xiàn)能夠開創(chuàng)人類衰老研究的一片新天地。
其次，研究早已證實(shí)細(xì)胞水平的衰老(即細(xì)胞增殖能力的喪失)可歸因于線性染色體兩端端粒在每次復(fù)制時(shí)的磨損、縮短所導(dǎo)致。反之，在原核細(xì)胞中，依靠環(huán)狀染色體結(jié)構(gòu)和端粒酶的作用，每次復(fù)制后端粒并不縮短，反而有所延長(zhǎng)，從而使細(xì)胞能夠長(zhǎng)久地保持旺盛的增殖能力。為什么生物在向高等進(jìn)化的過程中會(huì)放棄具有旺盛增殖能力的環(huán)狀染色體而不得不選擇逐漸衰老的線性染色體呢？這個(gè)問題一直令人費(fèi)解。最近，科學(xué)家提出了一種嶄新的“代價(jià)假說”，認(rèn)為高等生物從無性生殖進(jìn)化到有性生殖，使得不同遺傳背景的遺傳物質(zhì)得以融合，增添了變異機(jī)會(huì)，造就了復(fù)雜的身體結(jié)構(gòu)，從而大大增強(qiáng)了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。
然而付出的代價(jià)就是衰老。一項(xiàng)以醇母菌為對(duì)象的研究有力地證實(shí)了這一假說。研究發(fā)現(xiàn)，在有性生殖特有的減數(shù)分裂中，線性染色體的結(jié)構(gòu)和端粒的存在起到了關(guān)鍵性作用。在減數(shù)分裂前期，所有端粒匯集于紡錘體極體(SPB)，然后在極體自發(fā)擺動(dòng)的帶動(dòng)下，與之相連的染色休也開始擺動(dòng)，從而使線性染色體完成正確的排列與配對(duì)，即染色體聯(lián)合過程，得以實(shí)現(xiàn)生殖細(xì)胞的正常生殖。在實(shí)驗(yàn)中，如果人為地以環(huán)狀染色體代替線性染色體，裂變的醇母菌交配時(shí)就不能產(chǎn)生正常芽孢，減數(shù)分裂過程被迫終止。從以上研究不難發(fā)現(xiàn)：線性染色體是生物進(jìn)化過程中選擇的一把雙刃劍，一方面它使高等生物具備了有性生殖的能力，另一方面也使高等生物不得不面對(duì)衰老和死亡。
