端粒，看好了，别丢了

话说端粒这个概念早在七八十年前就诞生了，那时的人们观察到如果细胞核中的染色体失去了末端这一坨（knob），就好像没盖盖儿的胶棒，容易粘在一起，或者干脆折掉，然后细胞也遭殃了。至于端粒为什么能起到这种效果，不得而知。

此处快进五十年。诺贝尔奖得主Elisabeth Blackburn还是一名初出茅庐的助理教授，整天和一些名叫“四膜虫”的小生物打交道。四膜虫通体透明，一身只有一个细胞（和你自己比比，你一身有10^13—10^14个细胞！），一辈子的使命就是在水里不停地游来游去，边游边张着大嘴，把一路能吃的全扒拉到嘴里去（下图，是四膜虫在追吃可怜的大肠杆菌）。这位EB.教授把可怜的四膜虫捣烂，取出染色体，把末端的碱基全破译出来（相当于上图黄色部分的DNA序列）。她发现这些末端只是TTGGGG这样一段序列的不断重复，却并不记录任何遗传信息。这难道就是“端粒”的全部秘密么？好奇怪啊！

故事本可以就此打住，可是科学史上从来不乏幸运时刻——EB.教授在开会的时候同另一位Jack Szostak教授插科打诨，JS教授哭诉说：“科学难做！酵母不听话，我把Z喜爱的DNA塞给它们，结果不一会儿就被这些酵母给弄光了……”EB.教授头脑风暴了一下：“咦？不如把我新发现的末端奇怪序列安在你Z爱的DNA两端试试？”结果JS教授Z喜爱的DNA在酵母中保住了，屡试不爽。

我们得到了什么结论？一条DNA两端的特殊重复序列——端粒，可以守护整条DNA！看，如果你早明白这个道理三十年，你也可以拿诺贝尔奖，真是失之交臂。

什么DNA啊，序列啊，如果上边这些复杂玩意儿你都没明白，那也不要紧！

这么说吧，端粒之于染色体，好像鞋带两头儿的小塑料套和一根美丽鞋带的关系。如果没有小塑料套，由几股绳编起来的鞋带儿就要散架（下图）；同理，如果没有端粒，你的染色体就劈叉儿、磨秃。你说这么重要的东西值不值一个诺贝尔奖？

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端粒酶不是倒霉的总被碾碎的四膜虫的专利，你的细胞核里也有。它们为你的染色体续上端粒，就保护了你的染色体，你的细胞，也就是整个的你。

“What’s my age again？”

相信许多人在开心网上都玩过“你的真实年龄是多少？”的小测试。人们总是希望游戏算出的“真实年龄”比他们的生物学年龄小。实际上，你再怎么装嫩，再怎么整容，生物学年龄也无法掩饰，它早就被端粒写进了你的每个细胞里！

Z早发现这个秘密的人竟是一位对端粒听也没听说过的苏联生物学家AlexeyOlovnikov，当然这不怪他，那时EB.才本科毕业，C.G.才上小学，四膜虫还在水中畅游。在一个莫斯科郊外的晚上，A.O.教授在站台上等地铁，他看到乘客总是在列车中段上下车，而因为司机不够专业，地铁的末节车厢恨不得都藏在隧道里（不像北京，所有车厢的门都能对准地上贴的小箭头）；如果车启动时末节车厢脱钩，前边准是嗖嗖跑掉，根本不会注意到车厢都丢了（如下图），这个地铁系统，真糟糕！走神不忘老本行，A.O.转念一想：没准细胞分裂就像每次列车停站；染色体末端不携带遗传信息，好像没有乘客的末节车厢，每次停站可以允许丢掉一点；可要是丢的次数多了，总有一天细胞会受不了的——好像把中间有乘客的车厢也给丢了。他提出一个特别有前瞻性的假说：有多少“末节车厢”可以丢，决定了车能停靠几次；而染色体有多长的末端可以丢，Z终必然决定细胞能分裂多少次。有点悲观……从乐观的角度考虑，有一个可供丢失的末端，不正起到了保护染色体的作用么。

你看，学习了前边的内容，连你都能把列车停站的故事翻译成现代生物学语言——端粒的长短预示了细胞寿命。这就是为什么，细胞不能无休止地分裂下去，换句话说：你我一定会一起慢慢变老，这是无法逃脱的宿命。

当然，用丢掉末节车厢来说明衰老，这只是理论猜想。1986年，人们第一次获得了实验的间接论证：科学家发现，精细胞里的端粒比成人身体其他细胞的端粒都长，这说明和需要保持生机的细胞比起来，年老色衰的体细胞的端粒确实是变短了（Thank God…体细胞老就老吧，精细胞还要去制造下一代呢。By the way，想不想生下个真实版本杰明·巴顿？）。你没有忘记此前一年发现了端粒酶的C.G.吧，此时的科学家，“站在前人的肩膀上”，就得出理所应当的推测：在端粒长长的生殖细胞里，端粒酶必定非常活跃，这在后来被证明是真的。

继续努力！证明端粒长短和人的衰老相关的实验结果频频传来。下边这幅图总结了人细胞中染色体端粒长短随着年龄的变化趋势，很明显，平均来说，人年龄越大，端粒越短。实际上，今天的科学家已经能够通过测量端粒长短，来判断死得面目全非的人的岁数了

端粒长度，正如你寿命“生物钟”的指针。

至于端粒特别短为什么和细胞衰老有关，如今列车丢车厢的故事只能用来自娱自乐，取而代之的是一些听起来毫无游戏精神的模型。一个说：如果染色体的端粒短到特别短，“关键短”（criticallyshort），那细胞就会把这条染色体当作DNA损伤来处理，细胞想：“我的DNA都坏了，如果我复制我自己，人体主人不是就多了一个像我一样的坏细胞么。牺牲小我，我自杀！”然后它就不再增生，然后它死了。另一个模型说：端粒附近一带本来是鞋带头儿区域，是被禁锢住的，磨短了，只好向前多禁锢一点，前边本来是有用的区域，携带了遗传信息的，你把它禁锢住，细胞当然就不干了。

说到这里，你是不是在犯嘀咕：细胞里明明有端粒酶，为什么新生成一个精细胞，染色体的端粒就毫无差池地保持，而生成一个体细胞，端粒却会缩短？