細胞休息得好,壽命便會延長
Galen教授之所以挑選能讓酒和面包發酵的酵母菌作為基因研究的對象,是因為知道在酵母菌中發生的變化,在其他動物的細胞內也會發生。
酵母菌是一種結構非常單純的菌類,與此相對,人類是一種非常復雜的生物。由于在酵母菌中發生的反應同樣也會在人體中出現,由此,我們可以通過觀察、研究較為單純的酵母菌來類推人體的反應過程。
例如,發現癌細胞是由于細胞分裂周期混亂而造成的,并因此榮獲諾貝爾獎的科學家也是一名酵母菌研究者。由此可見,酵母菌的研究還可擴展到人類的癌細胞領域。因為酵母菌和人體細胞的共同點在癌細胞的研究領域也是相通的。
以上的酵母菌的特點,是酵母菌被選為基因工程學研究對象的理由之一。
其次,酵母菌的壽命非常短,一般在40~60個小時。在此期間,酵母菌的母細胞制造出20個子細胞。
那么,在酵母菌的基因中,是哪個基因決定了壽命的長短呢?
Galen教授關注的是,一種被稱為沉默信息調節器(silent information regulator)的基因。我們可以把它翻譯為“規定沉默信息的部分”,簡稱為“Sir”。
Silent這個單詞的意義非常重大。酵母菌停止活動(出芽、分裂)的狀態表現為“沉默、靜止”,維持并控制這種狀態的基因就是Sir。
調控“沉默(靜止)的狀態”為什么會那么重要呢?因為不僅僅是人類,甚至是所有的生物,這種“沉默(靜止)的狀態”都是延長生命的關鍵所在。
簡而言之,如果能夠調控“沉默(靜止)的狀態”,就掌握了延長壽命的最關鍵的那把鑰匙。
Galen教授的研究團隊將出芽酵母放在冰箱中冷凍2~3個月,再將存活下的酵母菌取出。
沒有食物營養,還被冷凍在冰箱里面(低溫環境),對酵母菌而言是一種生存困難的惡劣環境,在這種條件下還能存活的酵母菌,就是保持在“沉默(靜止)狀態”的酵母菌。
給這些存活下來的酵母菌以營養和食物,會出現兩種分類,一種是出芽的,一種是不出芽的。出芽酵母菌上出現的就是長壽基因。
我之前已經提到過,出芽酵母就是“母”酵母菌制作出“子”酵母菌,每一次制造“子”酵母菌的時候,“母”酵母菌中都會生成環狀DNA,所謂環狀,就是DNA呈環狀排列。
每制造出一個“子”細胞,“母”細胞中就出現一個環狀DNA。
這種環狀DNA達到20個的時候,酵母菌便迎來了生命的終點。
“母”酵母菌為了制造“子”酵母菌,進行DNA的復制。而環狀DNA是制造子細胞不需要的、多余的DNA。因為生成了環狀DNA這種無用的DNA,造成必要基因的復制無法實現,從而影響了自身的生存,導致母細胞的衰老(圖1)。

圖1 出芽酵母的出芽與環狀DNA的增加的關系
但是,如果某種基因活躍,環狀DNA就不會出現在“母”酵母菌中。那么,出芽酵母菌的壽命便能延長30%左右。而這種活躍的基因就是Sir(silent information regulator)基因的一種,叫做“Sir2”基因。