沈聰
每逢新年,家家戶戶都會(huì)“辭舊迎新”:貼上新對(duì)聯(lián),換上新衣服,等等。關(guān)于人類的身體,也有這么一個(gè)“辭舊迎新”的奇特說(shuō)法:在7到10年間,你就可以獲得一個(gè)全新的身體。
仔細(xì)想想,似乎真的很有道理。從頭皮屑在空中飛揚(yáng)就能看出,在人的一生中,人體會(huì)生成大量新細(xì)胞替代死去或受損傷的舊細(xì)胞,舊細(xì)胞會(huì)以脫落等形式消失或離開人體。那么,當(dāng)新細(xì)胞完全取代舊細(xì)胞時(shí),我們就能獲得一個(gè)全新的身體。
事實(shí)果真如此嗎?我們先來(lái)看看新細(xì)胞是如何替代舊細(xì)胞的。要了解新細(xì)胞如何替代舊細(xì)胞,首先需要了解新細(xì)胞是如何形成的。
人體主要通過(guò)兩種方式產(chǎn)生新細(xì)胞。第一種是現(xiàn)有的細(xì)胞通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的分裂過(guò)程,原來(lái)的細(xì)胞分裂成兩個(gè)新細(xì)胞,它們基本上是原細(xì)胞的復(fù)制品;第二種方式是干細(xì)胞特有的。這些特殊的干細(xì)胞雖然遍布全身,但數(shù)量較少,如我們相對(duì)熟悉的造血干細(xì)胞,它們主要分布在骨髓中,只有少量存在于血液中。干細(xì)胞不僅能復(fù)制生成新的干細(xì)胞,還能制造出新的“特化”細(xì)胞,如紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等,它們都是具有特殊功能的細(xì)胞。而為了給新細(xì)胞騰出位置,舊細(xì)胞必然要死亡。
舊細(xì)胞常見的死亡方式是程序性死亡,這是一種由DNA控制的、主動(dòng)有序的死亡方式。在死亡過(guò)程中,DNA會(huì)指示細(xì)胞合成一系列特殊的“剪刀”酶,這些酶會(huì)“切割”線粒體、細(xì)胞膜等細(xì)胞成分;細(xì)胞成分被“切割”后壞死,其中,細(xì)胞膜失去控制水分進(jìn)出的能力,導(dǎo)致細(xì)胞脫水或膨脹;最終細(xì)胞萎縮或破碎,死亡。死亡后的細(xì)胞碎片,一般會(huì)被巨噬細(xì)胞或鄰近的細(xì)胞“吃掉”,以免影響其他細(xì)胞的正常功能,人體表面的細(xì)胞碎片則會(huì)脫落。
這種程序性死亡對(duì)生物來(lái)說(shuō)是十分必要的。例如,人類胚胎在發(fā)育過(guò)程中,最開始分化出的手指是相連著的,在細(xì)胞程序性死亡的作用下,手指之間的組織的細(xì)胞死亡,組織消失,手指才得以分開;蝌蚪變態(tài)成為青蛙時(shí),尾部細(xì)胞也會(huì)程序性死亡,造成尾部消失。
第一批新細(xì)胞接替死去的舊細(xì)胞后,繼續(xù)發(fā)揮作用。再過(guò)一段時(shí)間,第二批新細(xì)胞生成,第一批新細(xì)胞又被第二批新細(xì)胞替代,周而復(fù)始……由此看來(lái),細(xì)胞是有一定壽命的。
也許有人會(huì)這么想:既然細(xì)胞總是會(huì)死的,總會(huì)有新細(xì)胞完全取代舊細(xì)胞的一天,那時(shí)不就可以得到一個(gè)全新的身體了嗎?其實(shí),他們忽略了最重要的一點(diǎn):不同種類的細(xì)胞,壽命也不相同,有的細(xì)胞甚至?xí)惆槟愕囊簧?,不?huì)被更替。
細(xì)胞是人體的基本組成單位,約有200種不同的類型。每種細(xì)胞都有不同的功能,因此也有不同的壽命。通常來(lái)說(shuō),細(xì)胞的壽命取決于它們需要做多少工作。就像一輛汽車,在行駛過(guò)程中,輪胎的使用和磨損明顯要比變速器多,所以換輪胎的頻率比換變速器的頻率高。同樣道理,人體內(nèi)一些使用頻率高、磨損多的部位也需要比其他部位更早、更快地更新,才能維持人體的運(yùn)作。
比如排列在胃腸表面的一些細(xì)胞,由于不斷受到胃酸等腐蝕性物質(zhì)的侵蝕,通常5天左右就更換一次;皮膚是身體最外層的保護(hù)層,會(huì)有一定程度的磨損,為了維持最佳狀態(tài),皮膚的表皮細(xì)胞每?jī)傻饺芨鼡Q一次;血液中的紅細(xì)胞需要將氧氣輸送到全身各組織,壽命有4個(gè)月左右;相比較之下,脂肪細(xì)胞的使用率比其他細(xì)胞都要低,所以其壽命更長(zhǎng)。
也有一些細(xì)胞伴隨了人的一生,沒(méi)有被更替過(guò),比如許多神經(jīng)細(xì)胞,它們跟其他細(xì)胞的工作有很大的不同。神經(jīng)細(xì)胞的工作是接收并處理其他神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào),然后再把處理過(guò)的信號(hào)傳遞給下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞或神經(jīng)中樞,這意味著神經(jīng)細(xì)胞不像其他細(xì)胞一樣是一個(gè)一個(gè)排列分布在人體上的,它們“環(huán)環(huán)相扣”、互相連接,形成一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),這樣“環(huán)環(huán)相扣”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也是大腦工作的基礎(chǔ)。如果神經(jīng)細(xì)胞被更替,就必須先斷開“環(huán)”,這樣信號(hào)在斷開期間是無(wú)法傳遞的,屆時(shí)大腦將無(wú)法工作,你總不可能讓自己的大腦停止運(yùn)作一段時(shí)間,然后讓新的神經(jīng)細(xì)胞取代舊的神經(jīng)細(xì)胞吧!畢竟對(duì)人來(lái)說(shuō),大腦停止工作在多數(shù)時(shí)候就意味著死亡。因此,絕大部分的神經(jīng)細(xì)胞都不能被更替,如果大腦受傷,神經(jīng)細(xì)胞損傷或死亡,造成的影響將是永久的,比如目前無(wú)法根治的阿爾茨海默病。
因此,即使細(xì)胞發(fā)生替換,你也永遠(yuǎn)不是一個(gè)全新的你,當(dāng)涉及某些細(xì)胞時(shí),你會(huì)終生與它們“糾纏不清”。
(選自《大科技·科學(xué)之謎》2019年第9期,有校改)