衰老，是每个人都会经历的，但它并不是每个生物都会经历的，有些动物就没有明显的老化，甚至越老越强。了解衰老，是科学地树立世界观必要的环节，它可以让我们更坦然地面对生命的最后阶段。

生命科学中有这么几个功臣，没有它们，可能关于细胞，关于基因的很多知识点，都会变得比现在更加错综复杂，没法理出头绪。

这几个功臣有一个特有的名字，叫做模式生物。

研究它们，比研究它们同科的其它物种要简单很多，规律也更容易显现出来。

它们都有什么特点呢？

比如说，非常有代表性，它一个就能代表一群。

比如说：

小白鼠就可以代表哺乳类动物；

拟南芥就能代表植物界；

果蝇就可以代表昆虫；

代表原核生物的模式动物，是大肠杆菌；

代表真核的单细胞生物的模式动物，是酵母菌；

代表小型脊椎动物的，是斑马鱼；

专门用来研究遗传跟发育的，是果蝇和线虫。

还有， 用它们做实验，对人、对环境都很安全。

除此之外， 它们必须生育能力强，一代与下一代的间隔时间短。

最最重要的是， 它们表达出来的性状非常明显，分析起来非常容易。

线虫

那今天，我们要说的就是线虫，它有一个独特的名字叫做， 秀丽隐杆线虫。

这种生物简直就是为生物学实验而生的，以至于这种生物在野生的环境下是一种什么生活状态，科学家们都不太了解。

在实验室里，它是被研究得最最最透彻的多细胞真核生物。透彻到，它身体上每一个细胞是什么，从什么发育而来的，每个基因的序列是什么，表达成什么，没有一丝一毫的遗落。

比如说现在我们就知道，它的幼虫全身一共有556个细胞组成，这些细胞在发育过程中，会有131个在半途中执行凋亡的程序，长大之后的成虫大约是1-1.5毫米。

它有两种性别，雄性的全身有1031个体细胞，雌雄同体的成虫全身有959个细胞，20°C 下的平均寿命只有3.5天。雄性的神经系统有383个神经元，雌雄同体的成虫神经系统有302个神经元，它们都有95个肌肉细胞。

而且不光是神经系统、肌肉系统的情况，线虫身体上任何一个细胞，最初是由哪个细胞分化来的，分化几次之后才停止，最终形成什么。6条在核内的染色体，还有一条线粒体基因组在线粒体中，这每一个基因在每一个细胞的表达量是多少，这些细节对科学家来说已经了然于胸了。

这1000个左右的体细胞谱系关系已经绘制成图。你可能都会惊讶，原来我们对一个生物的了解竟然这么细致，那最初是怎么测到的呢？

说来可能更惊讶了，其实纯是拼体力。

它是由英国科学家约翰·苏尔斯顿在1983年完成的，那个年代的仪器还不先进，它就是在显微镜下，凭借肉眼，从只有一个受精卵的阶段开始数，生生数出了1000多个体细胞，然后就把这些原始记录整理，画出了线虫全部的体细胞在身体上的位置，跟这些细胞分化的谱系图。

细胞谱系图就是详细描述细胞分化、死亡的图。

当科学家们把那131个在胚胎阶段凋亡的细胞定位之后，就去找这些细胞上大的基因跟其它没有执行凋亡程序的细胞上表达的基因。

那这两者基因的差异，就是引发凋亡的信号了。

后来还真的找到一些，比如像 ced3、ced4，给它们起名叫做死亡基因。

结果没想到，这几个基因在比线虫复杂得多的果蝇、小鼠，甚至拟南芥的身上也有。

再后来，在研究癌症的时候，发现这些基因在人体上也有。通过一些基因编辑技术，把人体内的这些死亡基因放入线虫的体内，取代它们原有的死亡基因，竟然一样也在线虫体内发挥着死亡的作用。

如果把死亡基因敲除掉，线虫胚胎发育阶段本该死亡的那131个体细胞就不会死亡了。随之而来的就是畸形的线虫。

在癌症病人的肿瘤组织中也观察到，这两个基因是变异的，所以癌细胞才不会凋亡，永远分裂下去。

危险的蛋白酶

细胞凋亡是由一类叫半胱氨酸蛋白酶执行的，现在这种酶一共找到14类，从最简单的酵母到人类，都可以在细胞的溶酶体里找到它们。 它的作用就是切断蛋白质，切断 DNA，就好像我们消化道里那些消化液一样，会把食物分解掉。

这种物质对细胞来说当然是很危险的，但它却是时时刻刻存在的，并不是说收到死亡信号才会特地地把它们制造出来，供细胞自杀用。

这一点很好理解，如果细胞面临的都是要自杀的境地了，那细胞内部合成蛋白质的功能还正常不正常，这就不好说了，这个时候再要求细胞生产特定的什么什么酶就不现实了，万一生产不出来呢？这个细胞不就不死了吗？但细胞不死，生物体就要提前死。

所以， 这类蛋白酶平时是以静默的方式存在于溶酶体当中的，只有信号物质出现，才会被活化，然后把整个细胞消化掉。 消化后留下的就是可供继续利用的原料跟营养物质。

比喻一下：

从 DNA 分子钟上看，这些危险的蛋白质，很可能早在20亿年前到15亿年前就出现在最早的真核生物的细胞内了。

生死之间一层膜

刚才说了，这个蛋白酶不是时刻都有活性的，那又是什么激活了它呢？

这个答案就是，线粒体。

这个发现是1995年公布在《临床医学期刊》上的，具体来说，当线粒体的膜上，就是之前我们说的那个150毫伏的电压消失之后，细胞凋亡就会开始了，脑袋上的这个剑就落下来了。

之前我们讲过，在呼吸过程中，线粒体膜上的呼吸链有 N 种工人负责传输电子，比如说复合体1、2、3、4，还有细胞色素 c，膜上的电压消失主要会造成细胞色素 c 从膜上释放到线粒体外部，来激活半胱氨酸蛋白酶。

如果一个细胞中的线粒体有足够多的比例都释放了这个分子到膜外，就会导致细胞内的溶酶体破裂，于是凋亡就开始了，不久整个细胞都会被消化掉。

细致地看，细胞色素 c 为什么就不能维持镶嵌在膜上的状态呢？

那是因为，这层磷脂被氧化了，线粒体的内膜没法固定它了，而外膜又出现了个大洞，于是本不该穿过去的大分子现在都可以漂走了。

如果把这个过程改成人工控制，我们提取了细胞色素 c，再注射到那些健康细胞里头，有一样会引发凋亡。

所以， 让细胞维持呼吸、维持生存，和导致细胞按步骤死亡，竟然都是同一个东西，就是细胞色素 c，区别只在它是在膜内还是已经游离出去了。

你看， 生死只相隔那个膜，5纳米的宽度。

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