从细胞死亡过程看死亡的定命

 

 

 

文/林伟雄

 

 

 

生命和死亡一样好像是自然界的必然规律。我们的祖先在地球上生存过,又死去了。我们也会如此。

从医学角度看,人的死亡可以归因于物质世界可见的饥饿、疾病、衰老、或意外等等。由于有了这些可确定的死亡原因,导致医学技术的相应发展,以对付这些致死的疾病。这样是不是说,科学发展到一定程度,我们能治好一切的疾病,克服死亡呢?如果这样,圣经所说的“按着定命人人都有一死。”(希伯来书9:27)不是成为妄言了吗?事实并非如此!因为科学研究的结果表明,生命的终结并不是疾病→死亡这样简单。

我们知道,细胞是生命的最基本单位。每个细胞里都有着生命的基本成分,包括作为遗传物质的DNA,执行功能的RNA及蛋白质,起屏障作用的脂质,以及作为化学反应场所的溶液。这些成份巧妙地结合在一起,组成了从最简单的单细胞生物,如细菌,至极为复杂的多细胞生物,如人。按细胞的平均体积计算,人体内每克软组织约含有十几个细胞。人体内的细胞不但数目众多,而且都有着十分精确的分工,有主管发号施令的神经细胞,有执行命令的肌肉细胞,有主管免疫力的白血球细胞等等。这些细胞的分化程度(特殊性)及其再生能力,各不相同。像神经细胞、心肌等是高度分化,无再生能力,且其功能无法被其他细胞所代替;造血和纤维细胞就有较强的再生能力。由于人体是由多种细胞组成,人的死亡也不是所有的细胞死亡,而是因为少数细胞停止功能引起的,或是脑或是心肌细胞,因它们不具再生能力,且不为其它组织代替。

在过去很长的一段时间,我们一直以为所有的细胞死亡都是不正常的,都是因为细胞受到急性或慢性的伤害,或是因为细胞内调控机构失灵,导致代谢紊乱而死,所以会以为如能防止这些情况发生,仍可防止死亡。但事实上,并非如此单纯。上述的原因只是我们在疾病过程较常观察到的现象,也就是在细胞受到各种伤害时,首先出现能量代谢的紊乱,然后细胞的功能及整体性不能维持,细胞会解体,释放出细胞的内容物,引起炎症反应,然后白血球来收拾残局,清整干净。再由纤维组织充填缺损,作为细胞坏死的印记。

并非所有的细胞死亡都是伤害→坏死的结果。事实上,在胚胎发育过程中,很多细胞会在发育过程中死亡,不留下任何炎症记印,为什么呢?研究结果表明,这时候细胞的死亡过程通常是先排出一些水份,体积皱缩,然后被周围的吞噬细胞清除。科学家将这种过程称为计划死亡(programmed cell death or apoptosis)。这种细胞计划死亡与伤害性坏死截然不同。我们可以将其特点归类如下:

 

 

 一、它是一种主动过程

 

每个细胞都有一套能量代谢系统,将燃料(糖、脂肪等)氧化。这种过程中产生的能量则被用于维持细胞内环境的稳定,及细胞内一切合成代谢。当我们用某些药物抑制了细胞腺粒体的功能,或用另外一些药物,如Actinomycin D(抑制RNA合成)或Cycloheximide(抑制蛋白质合成)来抑制细胞的合成代谢后,计划死亡的过程就会中止。由此可见,细胞计划死亡中需要正常的能量及合成代谢,而不是能量或合成代谢障碍的结果。上述证据让我们看到它是主动过程,是细胞功能的一部份。

 

 

二、计划死亡是一个特异过程

 

在这个过程中,细胞所经历的形态及功能的变化都只能导致细胞的死亡,而不会出现于其它的生长或功能状态之中。首先是遗传物质DNA的变化。在计划死亡过程中,细胞内一种特殊的DNA内切 会被激活,将DNA縺切成180-200碱基长短的碎片。由于每个基因通常由数千碱基组成,切成这样的碎片后,细胞就会永久性地失去遗传物质了。其次是蛋白质的改变。通常在细胞坏死过程中,细胞内的蛋白消化 被激活,加快细胞解体。但在计划死亡过程中,被激活的却是一种谷胺纤转移 ,将细胞内的蛋白质连结成网,使它们失去各自的功能,却增加细胞的稳定性,使之不致解体。同时,细胞膜上的泵细胞外排出水份使体绩缩小;细胞膜表面则出现新的糖蛋白,以致被吞噬细胞辨识,清除。上述这几个过程都只有在细胞死亡过程中才起作用,由此可见是为细胞死亡而设计的。

 

 

三、计划死亡是在基因库里预定的

 

研究蛲虫神经系统的科学家发现,蛲虫的成虫有着完全一样的神经系统——从总数目到它们的分布。每一条蛲虫产生671个体神经细胞,其中113个会在蜉化过程中死亡。只要在蜉化过程中的任何阶段解剖一个蛲虫胚胎,都可以100%地预测那一个神经元将继续分裂,那一个会停止分裂,那一个将要计划死亡。可见计划死亡过程完全是在基因库中预定的。

苍蝇在从幼虫(蛹)变成蝇的过程中,其身体结构及机能都要在很短时间内发生剧变。某些节段的神经、肌肉要在36小时内完全萎缩。有趣的是,虽然这些快速萎缩的节段的肌肉及神经细胞同时死亡,却不是互为因果。如果通过实验手段阻断其中一种的死亡,另一种组织的计划死亡并不受影响。由此可见,在苍蝇的基因库里预定了各种不同组织的发育及死亡过程。虽然不同的组织有不同的命运而去发育或死亡,但总含起来却那样有意义。就如交响乐团里各个乐师只是根据自己的乐谱去演奏,但由于作曲家的才能,使每个乐师的演奏都能融合成总谱的旋律。

在脊椎动物的神经系统里,发育过程中所产生神经细胞有40%至85%要在胚胎阶段死亡。例如,在鸡胚翅膀发育过程中,翅膀后部有一组细胞会在一定时间计划死亡。如果在3天之前(这时这些细胞的功能、形态都完全正常)把这组细胞移植至培养皿或其它部位去,3天后这组细胞仍然会经历计划死亡。由此可见,细胞的计划死亡是受一个“生物钟”控制的,而非取决于环境。

实际上,细胞的计划死亡不但存在于胚胎发育过程中,就是在我们的日常生活中都不可缺少,如表皮的不断角化,消化道上皮每数天一次的更新,红血球在血中的寿命约有120天,等等。除了少数高度分化而又不具再生能力的组织细胞(如心肌、神经元)以外,人体内大多数的组织细胞每天都在经历这种计划死亡。实际上,上述证据让我们不难得出这样的结论:人体内所有的细胞都会经历计划死亡,因为它们都是从同一个受精卵细胞中衍生出来的,所以都承受同样的基因库,包括主管计划死亡的所有基因,只是由于不同的基因被选择性地表达,使它们有了回然各异的特性和命运。但是,即使是不能再生的细胞,也同样会领受计划死亡,因为在发育过程中,它们的部份同类也经历了这样的命运。在我们的身体里的神经元,心肌细胞没有常常被观察到这种现象的原因,可能是它们的“生物钟”所预定的时间,尚长于我们生活在疾病、意外满布的环境中所能活出的寿命,而不是这个“生物钟”被取消了。

这些研究的结果可以使我们对生命的起源和归宿有更多的了解。虽然上帝藉着圣经明明地告诉我们,人从何而来,又归何而去,但由于人心要背向神,不愿相信自己是被造之物,所以想出各种理论来否认神的创造。达尔文的进化论就是这样的产物。但苦于缺乏科学证据,只好不断修改其假设的进化机制。传统达尔文的“使用引起进化”被否定后,引出新达尔文主义的“基因突变,自然选择,逐渐完善。”细胞计划死亡则是“逐渐完善”的一大障碍,因为这个机制的唯一作用  导致细胞死亡  的产生,必须有一套完善的调控系统同时存在,否则就会立即死亡、夭折,根本不可能有机会等待“逐渐完善”。而论到为什么生物会有这种致死的机制时,相信进化论的科学家则将之勉强解释为“一种为适应种族延续需要而产生的进化设计。”如有设计,怎能没有设计师呢?

只有回到圣经,才能找到这一切的答案,因为“罪的工价就是死”(罗马书6:23)。上帝让我们在地上仍有这样的生命,使我们有机会认识祂、归向祂。但同样也应知道,死亡既然命定,若想靠人的力量、智慧征服它,我们的努力全是徒劳的。那么我们的希望在那里呢?只有回到圣经,与上面同一节经文里,神明明白白地告诉我们,“唯有神的恩赐,在我们的主基督耶稣里,乃是永生。”不但是灵里面的永生,而且是再造后的身体的永生。那时,“不再有死亡,也不再有悲哀、哭泣、疼痛”(启示录21:4)。神既有如此智慧创造宇宙万物,以至连祂的独生子耶稣都可以为我们舍弃,又让祂从死里复活,显示出祂战胜死亡的大能,我们为何不能相信祂会给我们预备完美无缺的身体呢?因为在祂无所不能。

 

作者来自大陆,在美国纽约州立大学获药理学博士,现于杜克大学内科任驻院医师。本文由北卡州杜兰教堂山华人基督徒团契供稿。

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