【諾獎中的“基因”】
“生老病死”是所有生物都避不開的規律，或許這些現象過于“平常”，很長一段時間讓人們忘記了去探尋其背後的機制。直到20世紀70年代後期，伊麗莎白·h·布萊克本（elizabeth h. blackburn）通過研究發現，染色體的末端存在一個稱為“端粒”的dna片段，它能夠避免染色體之間的互相磨損、黏着，起到保護染色體的作用。然而，生物體細胞的每次分裂，都會使端粒變短。當端粒縮短到一定程度時，細胞不是死亡，就是停止分裂，進入休眠狀态。這個特性使端粒長度成為衡量細胞衰老的名額之一。在一些細胞中，一種叫做端粒酶（telomerase）的蛋白質能夠重新合成端粒缺失的部分；而在另一些細胞中，端粒則會持續縮短。2009年，布萊克本與她的研究所學生卡羅·w·格雷德（carol w. geider）以及傑克·w·紹斯塔克（jack w. szostak），憑着他們在端粒機理研究領域的傑出貢獻，共同獲得了2009年的諾貝爾生理學或醫學獎。那麼“端粒”是如何發現的？了解了它的作用原理，我們真的可以抵抗衰老嗎？
伊麗莎白·h·布萊克本
“池塘垃圾”
出生于澳洲一個醫生家庭的伊麗莎白·h·布萊克本從國小習優秀，中學畢業後，她獲得獎學金并進入墨爾本大學學習，于1970年和1972年先後取得生物化學的學士和碩士學位，随後用3年時間獲得了英國劍橋大學生物學博士學位，熟練的掌握了dna的相關知識。随後，她又奔赴美國耶魯大學和加利福尼亞大學舊金山分校開展博士後研究工作。在耶魯開展研究期間，她開始關注四膜蟲染色體的複制。她對染色體中端粒的功能非常感興趣。1980年，她碰到了同樣熱衷于研究端粒的傑克·w·紹斯塔克，他們開始合作研究。随後1984年，伊麗莎白和她的研究所學生卡羅·w·格雷德共同發現了端粒酶，并且發現端粒酶可以修補細胞分裂過程中端粒缺失的部分，端粒酶很大程度上決定了細胞是否能夠繼續複制，是細胞維持“生命力”的關鍵。1975年到1984年這将近10年的研究，最終讓她成功的發現并揭示了端粒酶的功能，但中間有數不盡的困難，讓伊麗莎白和她的實驗室成員吃盡了苦頭，她戲稱四膜蟲為“池塘垃圾”。
伊麗莎白的發現具有很重要的意義，多項研究顯示，通過對端粒長短的檢測，不僅可以預測患心血管疾病、糖尿病、阿爾茨海默病和某些癌症的風險，甚至能夠預測個體死亡的風險。比如，加利福尼亞大學舊金山分校的瑪麗·沃萊（mary whooley），對780名60歲及以上的老人進行了4年的跟蹤調查。結果證明，端粒的縮短确實是影響死亡率的一個風險因子。美國猶他大學的遺傳學家理查德·考森（richard cawthon）對143名研究對象進行了一項長達15~20年的研究，也發現端粒較短個體的死亡率是端粒較長個體的兩倍。
端粒酶保護下的染色體
“長壽建議”
圍繞端粒及端粒酶有很多有意思的後續研究，本文整理了3則與端粒和壽命相關的研究。
（1）端粒更青睐某種類型的運動。2015年德國科學家的研究顯示：類似舉重這樣的運動并不會對端粒酶有任何影響。但一周3次45分鐘左右的快走或者其他輕量有氧運動可以使端粒酶的活性提高2倍。此外，10分鐘的熱身，随後3分鐘快跑-3分鐘休息（4個循環），緊接着10分鐘的休息，一周3次，也能達到上述效果。
（2）多吃魚、海帶、亞麻籽油有助于保護我們的端粒。2010年美國加利福利亞大學的科學家測定了600餘位中年心髒病患者體内的Ω-3脂肪酸（omega-3s）含量，結果顯示，omega-3含量越高，随後5年端粒的長度也越長。其中端粒更長的心髒病患者的死亡率明顯低于端粒短的患者。
（3）憂郁和焦慮會使你的端粒變短，但冥想有助于端粒的恢複。2014年對3000名荷蘭人的研究發現，抑郁時間越長，抑郁程度越高，患者的端粒越短。随後，2015年一項樣本量更大的研究（12000名中國女性）的研究結果顯示，長期壓抑的女性的端粒長度明顯短于不壓抑的女性。有趣的是，多項研究指出冥想可以明顯提高端粒的長度。伊麗莎白曾經做過如下實驗：她将志願者送到美國北科羅拉多的一個康複中心，并讓他們進行3個月的冥想訓練，随後測量了他們的端粒長度。結果顯示，參加冥想的志願者的端粒比沒有參加冥想的志願者的端粒長度高出30%。
冥想可以“保護”我們的端粒
由此可見，科學家們已經在端粒縮短與疾病風險之間建立起了具有統計學意義的聯系，相信不久的将來，我們能夠更充分地利用這些科技知識為人類的健康生活提供服務。
出品：科普中國
作者：徐樂天（湖北大學生命科學學院副教授）
監制：中國農學會 光明網科普事業部