表演明星的时代是一个商业秘密,而人类细胞的时代是一个科学秘密。

但是你知道吗?不是你身体里的所有细胞都和你一起出生。

血液中的中性粒细胞可能是昨天出生的。舌头的味蕾细胞大约在十天前诞生。肝细胞是一年前诞生的。你肚子下面的脂肪细胞已经和你生活了很多年。难怪人们经常抱怨减肥太难了。

多年来,科学家们一直认为人体皮肤、血液和粘膜中的细胞在不断更新,而大脑皮层中的神经细胞则没有更新,并且从你出生起就一直在跟踪你。

就像在大学里,学生(皮肤细胞)总是一个接一个地年轻,而教授(神经细胞)却一年又一年地变老。

我们如何测量细胞的年龄?

为了探索细胞的年龄,科学家像侦探明星时代的狗仔队一样,追踪各种细胞从出生到死亡的过程。

最简单的“追踪”方法是给细胞染色,观察有色细胞能存活多少天。

你可以做一个小实验:在你手臂的皮肤上涂一些紫色或染发剂。由于皮肤表层是由死皮细胞堆积而成,一旦被感染,颜色不会褪色。经过几天的观察,颜色会变得越来越淡,最后完全消失。

这是因为皮肤表面的细胞不断脱落,并由表皮下的新细胞补充。染色的旧细胞脱落,变得越来越少,皮肤颜色变得越来越浅。

这种方法可以用来测量皮肤的年龄。一半的染色细胞大约需要十天才能脱落。

从这个意义上来说,星星的年龄和你脸上的颜色值主要取决于脸上皮肤细胞的年龄,也就是说,大约十天。

因此,一些护肤产品会侵蚀表面死细胞的功能,加速下面新细胞的生长,补充表皮,从而让你看起来更年轻。

使用上述类似的标记方法,我们也可以测量旧细胞的细胞年龄。

我们知道细胞中的遗传密码DNA是在细胞出生时合成的。如果允许细胞合成带有标记的DNA,然后测量标记的DNA在细胞中存在多长时间,我们就可以得到细胞的真实年龄。

尽管这种方法成功地测量了许多细胞的年龄,但在测量脑细胞的年龄时遇到了障碍。

也就是说,即使我们有一种无害的方法来标记胎儿脑细胞,当观察者死亡时,我们怎么能等70到80年来观察标记的DNA呢?

即使一些研究人员愿意做这个难题,实际的困难也太大了,因为研究人员通常无法在比他们年轻几十年的观察者面前生存,他们会先死去。

因此,脑细胞长寿的想法一直只是一个。尽管有间接的证据,但它从未被实验直接证实。

原子弹能测量细胞年龄吗?

测量脑细胞年龄的方法长期以来一直困扰着科学家。出人意料的是,这个问题很容易被一个聪明的瑞典女科学家克斯汀·L·斯伯丁解决。

她的方法是使用几十年前在冷战中爆炸的原子弹。

原子弹在大气中爆炸,核反应释放的大量热中子将空气中的氮-14转化为碳-14

正是因为原子弹的爆炸带来了碳14,细胞中标记DNA的理想方法才得以实现。

我们生活中到处都需要碳。米饭和馒头都是碳水化合物。肉中的脂肪和蛋白质也是碳氢化合物、氧和氮的化合物。

DNA是细胞的遗传物质,是生命中最重要的战略物质。因此,必须使用最常见的材料,这些材料可以由细胞自行合成。当然,这些最常见的物质是碳、氮、氢和氧。

地球表面的碳主要是碳-12、碳-13和极少量的碳-14。

所谓的碳-12、13、14是指其原子核中质子数的差异:碳-12包含6个质子,13是7,14是8。碳-14是由来自太空的宇宙射线产生的:在距离地球表面9000-15000米的外层大气中,宇宙射线的能量将驱使中子进入氮核,氮核将继续转变成碳-14。

由于宇宙射线的水平基本上是稳定的,自然界中碳14/12的比例在数百万年里保持不变,大约是一万亿分之一,也就是说,每一万亿个碳12原子中会遇到一个碳14原子。

事实上,当生物使用碳时,它们不能完全区分碳12或碳14。

但是到了1945年,人类爆炸了第一颗原子弹,原子弹产生的大量中子在大气中产生了大量的碳14。

这样,在每个原子弹爆炸后,全球碳14/12比率将会上升。从1950年到1963年,美国和苏联在大气中爆炸了数百枚原子弹,形成了碳-14/12比率峰值(图1)。

1963年,美国、英国和苏联同意共同停止大气层中的核试验。这样,大气中的碳14/12在1963年达到峰值,然后比例开始逐年下降。

这样,从20世纪50年代到2000年,大气中的碳14/12每年都不同。从1953年到1963年,这一比例迅速上升,然后缓慢下降,形成了一个“炸弹高峰”。

“炸弹峰值”,由于大气中核试验产生的大量反射碳,空气中碳的比例14/12逐年变化,并在1963年美苏达成禁止大气核试验的共识后逐年下降。

我们吃的食物是由当年大气中的二氧化碳构成的。同样,每年人体内新生的细胞都会从当年的食物中合成出脱氧核糖核酸。

这样,由于空气中的碳14/12比率逐年不同,新生细胞的DNA中的碳14/12比率也波动。哪一年电池中的碳14/12的比例与空气中的碳14/12的比例完全相同。

例如,如果你想测量一个50岁身体捐赠者的神经细胞的年龄,你只需要测量碳14/12比例的DNA,然后在炸弹峰值表中检查它。

如果发现它与50年前(1967年)大气中的碳14/12相同,这意味着这些细胞诞生于50年前,与人类年龄一致。

相反,如果测量供体皮肤细胞中的DNA,就会发现它与供体死亡年份(2017年)空气中的碳14/12比率一致,这表明大脑皮层神经细胞出生时皮肤组织在不断更新。

牢房死了,然后呢?

克里斯·博丁测量脑细胞的方法太聪明了。前面提到的先给婴儿做标记,然后在他死后测量的困难完全解决了。

再一次,一个看似不可能的科学答案很容易被一个想法给出一个满意的答案:生命是100岁,大脑皮层的许多神经细胞也是100岁。

大脑皮层中的一个神经元比另一个死得少,这难道不是一件非常悲观的事情吗?

然而,随后的研究发现,大脑中一些非常重要的细胞在不断再生。

使用同样的碳14/12方法,Chrysbaldin的团队发现海马体中实际上有非常活跃的神经细胞再生,这是人脑中的一个重要结构。

我们知道海马体对记忆非常重要。没有海马的人的记忆只能持续不到15秒。然而,Chrysbaldin的团队发现,人们的海马体每年更新1.75%,因此大约三分之一的神经细胞可以在一生中更新。

尽管大脑中的神经细胞寿命很长,但大脑中的神经胶质细胞会不断再生,平均寿命约为2年。

这些神经胶质细胞维持大脑组织的生态,提供营养,清除垃圾和修复损伤。当有感染或损伤时,神经胶质细胞会移动并做好防御和修复工作。

因此,从这一点来看,很难减肥,主要是因为脂肪细胞寿命很长,成人脂肪细胞的数量是肥胖和瘦的主要因素。

克丽丝·鲍尔丁的团队发现,不管你现在是在减肥还是在增重,你体内的脂肪细胞数量基本上是一样的。因为体内脂肪细胞的数量是由童年和青春期决定的,成年后每年只有10%左右的变化。

这样,当你试图减肥时,每个脂肪细胞都会变瘦,而一顿大餐会让每个脂肪细胞变胖。

根据这种说法,童年时吃小块脂肪相当于为你的余生埋下一颗健康的定时炸弹。因为心血管疾病、糖尿病和癌症与肥胖密切相关,所以你成年后减肥的努力程度不如童年时远离可乐和果汁等软饮料。

研究人类细胞的年龄不仅满足了科学家的好奇心,还为医疗保健和药物开发带来了许多意想不到的好处。

人类社会的和平发展必然导致社会老龄化。长寿细胞是否有生命极限,短命细胞被人体快速更新的能力是否有自身的极限,都是尚未解决的问题。

不幸的是,所谓的“炸弹高峰”在21世纪几乎已经稳定下来,用克里斯汀方法测量的“90后”和“00后”体细胞的年龄不够敏感。科学家必须通过寻找新的方法来继续他们在这个领域的研究。