秋天是枫叶的季节。在整个夏天,炫耀着青枝绿叶形成茂密树林的树木们,也开始一个个变换叶子的颜色。枫叶使尽全力奉献出最后的绝美景色,之后则成为落叶掉落下来。我们看到落叶很凄凉,但这却是为树木过冬而做准备的过程之一。天气转冷后,树木就无法获取充分的水和营养。因此使叶子掉落,为下一年春天做准备。因为落叶空出了位置,到了春天后就能再生长出新芽。

然而,在我们身体里也有与秋天落叶相似的现象。那就是“细胞凋亡apoptosis”即细胞的有序死亡。Apoptosis(细胞凋亡)一词来源于希腊语中描述植物的绿叶枯干凋谢或花瓣凋零模样的词汇。如同树木主动掉落自身的树叶去为春天萌芽开花做准备一样,为了整个生命体,细胞主动选择的、有序的死亡,就叫做细胞凋亡。
因烧伤或跌打损伤等环境因素导致的细胞坏死叫做necrosis,这与细胞凋亡不同。如果将细胞凋亡比喻成掉落的枫叶,细胞坏死则相当于是因缺乏水或营养而变成褐色死去的叶子。烧伤或跌打损伤时淤青变色的部分就是细胞坏死的部分。
细胞凋亡与细胞坏死的消亡过程有着显著的区别。若形成细胞坏死,就会因环境变化,细胞内部的渗透压差增加,细胞外部的水就会急剧流向细胞内,使细胞体积增加,细胞器增大。最终造成细胞膜破裂死亡。这时细胞内物质会溢出引发炎症,危害到周围的细胞。
与此相反,细胞凋亡是由隐藏在细胞内的特殊的蛋白质与基因引发的作用。也就是细胞内部的器官引发,而这项程序记录在基因上。人体中细胞的有序死亡与很多基因有关,但其中起到最关键作用的是p53基因。人体内23对染色体中的第17号染色体上的p53基因会在细胞的DNA严重受损时,启动细胞凋亡。
细胞为了整个生命体而选择细胞凋亡。从一个受精卵开始重复着增殖和分化,形成组织和器官的分化过程中,在特定的时期,要有一定数量的细胞消亡才能形成生命体的形态。在这过程中去除非必需细胞的过程叫做细胞程序性死亡PCDrogrammed Cell Death,这可以通过蝌蚪成为青蛙时尾巴消失的现象来举例说明。形成蝌蚪尾巴的细胞按照基因中编好的程序,在特定时期启动细胞凋亡的过程。人的手指也与此相同。母胎中的胎儿起初的手脚都是像铲子一样圆乎乎的形态,之后随着手指和脚趾之间的细胞消失,才形成了十个手指和脚趾的模样。

像蝌蚪的尾巴细胞会有序死亡一样,损伤的细胞也会自动消亡,这也叫做细胞凋亡。细胞严重受损,可能会变成癌细胞时,为了保护全体,细胞会主动选择消亡。因放射线、化学物质、病毒引发细胞基因严重变形时,会在给其他细胞带去影响之前启动细胞的有序死亡。
与细胞坏死不同,启动细胞凋亡后的细胞会萎缩,细胞核内部的DNA会有规则地断裂,细胞核会凝缩。这是为了在消亡过程中最大限度的不伤害到周边细胞。有用的物质会留在细胞膜袋子里并传递给周边细胞,剩余的部分则形成凋亡小体。随着这些凋亡小体被邻近的巨噬细胞吞噬,这一系列的过程就结束了。
但是细胞凋亡程序出现问题的一些细胞也会变成癌细胞。癌细胞有着非正常增殖的特征。正常的细胞会增殖一定次数,之后便不再增殖,但与此相反,癌细胞会独吞周围的氧气和养分并不断增殖。因此邻近的正常细胞就会因缺失养分形成细胞坏死。出问题的细胞不仅会杀死邻近的细胞,还会移动到其他地方。直到夺走个体生命为止,癌细胞会不停增殖。
正常的细胞在培养基中最多分裂50次后就会启动细胞凋亡。与此相反,完全丧失细胞凋亡能力的癌细胞,只要周边环境符合条件就会无限增殖。取了宫颈癌患者的癌细胞培养出的“海拉HeLa细胞”在其主人亨丽埃塔·莱克斯死亡60年后的今天,也在不断地增殖,如今已经培养出了约5千万吨。人们为了消除那些逃避凋亡的癌细胞,想通过这样的原理来研究借助放射线或化学物质等各种方法诱导癌细胞形成细胞凋亡的治疗方法。
应当消失的细胞如果一直存在的话,就无法形成完整形态的组织器官。若是这样,胎儿就会患上手指连在一起的并指症,青蛙则会带着蝌蚪的尾巴生存。血液中还会溢满失去功能的红细胞。现代人最惧怕的疾病之一的癌症,是因自身的细胞失去了细胞凋亡的过程而渐渐地发展为癌细胞。如果不形成细胞凋亡,我们体内的正常细胞最终会变成癌细胞,夺走我们的生命。我们是否也在费尽力气紧抓住该丢掉的东西而不肯放开呢?现在该是我们向身体内的程序,学习清空智慧的时候了。
- 参考
- 《万物的死亡-回顾生命和死亡》(奥巴拉·希德奥著)
- 《生命的美学-在某个生化学家的角度看待的生命》(朴尚哲著)
- 《细胞们的叛乱》(曼普雷特·里茨著)