想想細胞和複雜生物生存時面對的挑戰，是了解「棄車保帥論」的最好方式。
細胞經常遭到各種傷害：DNA突變、蛋白質損壞、高度活躍的自由基分子破壞了膜狀構造等。生命需要持續複製和轉譯遺傳資訊，而細胞內負責這些功能的組件雖然精良，但不完美。在所有的挑戰下，生殖細胞能夠不死其實相當令人驚歎。
活細胞經常面對破壞的威脅，生殖細胞也不例外，它們沒發生災難性錯誤而滅絕，一方面除了它們有非常複雜的細胞維護和修補機制之外，另一方面更可透過連續多次的競爭來篩除重大錯誤。精子數量龐大，但通常只有品質好的精子才能讓卵子受精；可以形成卵子的細胞，數量也遠大於真正排出的卵子。嚴格的品質管制淘汰了不合格的細胞，即使有任何錯誤避過了層層檢查關卡，仍有天擇做為最後仲裁者，判定個體是否為最適者，能將它們的生殖細胞系經由後代而傳遞。
美國演化學家威廉斯（George Williams）曾指出，從一個受精卵長成一個複雜生物體是一項神奇的工程，相對而言，要維持這個身體無限期運作下去應該簡單多了。事實上，有些多細胞生物確實沒有老化這回事，例如淡水水螅就表現出驚人的生存能力。淡水水螅似乎不會老化，因此就算是活得比較久，也沒有死亡率增加或生殖力降低的現象；如果不小心被切成碎片，似乎還能從一塊小碎片重新長出完整的身體。水螅長生不老的秘訣很簡單，它的生殖細胞遍佈全身，如果到處都有不死的生殖細胞，只要沒受傷或被捕食，水螅個體就可以一直活下去。
然而大多數多細胞生物的生殖細胞都只能在生殖腺中找到，那裡是精子或卵子形成的地方。這種安排享有很大的優勢，在漫長的演化史中，其他細胞得以不受束縛，發展成為神經、肌肉和肝臟等特化細胞。要形成任何複雜的生物體，無論是三角龍或人類，都需要這些特化細胞。
這種分工合作對生物的老化和壽命有深遠的影響，一旦特化細胞放棄了延續物種的角色，也就放棄了永存的需求。等到生物經生殖細胞將遺傳物質遞交給下個世代，這些體細胞就可以功成身退。
最後的折衷
究竟這些特化細胞能夠生存多久？也就是說，我們和其他複雜生物可以活多長？答案取決於該物種的祖先在演化時所面對的環境威脅，以及維持身體良好狀況所需消耗的能量。
自然界中的生物大多年紀輕輕就死於意外、遭到捕食、感染疾病和飢餓。例如野生小鼠的生存環境非常險惡，很快就會喪命，很少有野生小鼠活過一歲；相對的，蝙蝠因為能飛，生存環境較安全。
然而維持身體運作的代價高昂，生物可取得的資源往往有限，在每日攝取的能量中，有些用於生長、有些用於體能活動、有些用於繁殖、還有些能量以脂肪的形式儲存，以備食物不足時所需；然而能量消耗最多的，是修補生物活著的每一秒鐘體內產生的無數錯誤；另一個大宗項目是遺傳密碼的校對，遺傳密碼參與了蛋白質及其他重要分子的合成；最後，還要分配一些能量給廢物處理機制來清除分子殘屑，這個工作也非常耗能。
這就是「棄車保帥論」可以解釋的地方。這個學說的假設是，演化中的物種必須找到一個折衷點。如果環境因素讓個體在預期時段內死亡，就沒有必要投資在個體無限期的生存上，這就像人類在製造日用品（例如汽車或大衣）時的考量一樣。要延續物種，基因組只需要在某一期限內維持個體的健康，讓繁殖能夠成功即可。
我們的身體在生命的每一個階段，即便是在最末期，都努力求生存。也就是說，老化和死亡並不是內定的程式，生存才是。但是在龐大的天擇壓力下，為了物種的永續，身體優先選擇生長和繁殖，而不是建造一個可永存不朽的軀體，因此老化是一生中各種分子和細胞損傷因為失修而累積的結果。
雖然沒有任何生物的「軟體程式」會指定物種的確切死亡時間，但有越來越多證據顯示，某些特定基因會影響壽命。1980年代，強生（Tom Johnson）和克拉斯（Michael Klass）在研究微小的線蟲時，發現了一個會影響壽命的基因，當這個名為age-1的基因突變時，線蟲的平均壽命增加了40%。在那之後，其他研究人員又發現了許多可增加線蟲壽命的基因，在果蠅和小鼠等動物中也找到了類似的突變。
那些能延長壽命的基因大多會改變生物的代謝，調整維持身體功能所使用的能量。研究人員發現，這些基因經常與代謝調控樞紐：胰島素的信號傳遞有關。那些構成胰島素信號傳遞路徑的分子交互作用，可改變其他數百個基因的活性，而那些基因又參與了維護和修復細胞的精密機制。看來想延長壽命，要改變的正是那些我們知道可保護身體、避免傷害累積的程序。
生物攝食量也會加快或減慢代謝。研究人員在1930年代就驚訝地發現，實驗室的齧齒動物吃不飽時，壽命反而會延長，這是調整代謝會影響損傷累積速度的一項例證，飲食受限讓小鼠加強各種維護和修補系統的活性。乍看之下，食物不夠的動物卻花更多能量（而不是更少）在維護身體，似乎很奇怪，但想想饑荒期間並不是繁殖的好時機，有證據顯示，在饑荒時有些動物傾向停止生育，將大部份能量轉用於維持細胞上。
挨餓就能長壽嗎？
限制攝取熱量可能延長壽命的概念，吸引了追求長壽的人，但希望經由挨餓而多活幾年的人要注意了，這樣的機制並不一定適用於人類，因為人類的代謝原本就較慢，和那些已驗證會採用這策略的生物有很大的差異。
科學家確實可大幅延長蠕蟲、果蠅和小鼠的壽命，這些生物的壽命短、代謝快，迫切需要控制代謝來快速適應變化的環境。以線蟲為例，那些明顯影響壽命的突變，都是讓線蟲能在惡劣環境下啟動抗壓機制，長期支撐下去以找尋較佳生存條件。人類在代謝控制上可能沒有這樣的彈性，那些自願限制飲食的人，雖然會看到立竿見影的代謝效應，但唯有時間能告訴我們，在忍耐多年的飢餓之後，這個策略對防止人類老化（特別是延長壽命）是否有益。然而老人學研究的目標一直是改善晚年的健康，而非追尋像神仙般的長壽。
另一個非常明確的事實是，那些壽命較長的線蟲、果蠅和小鼠仍會老化，牠們體內的損傷還是會累積，最後讓身體的運轉停止。因此我們若想「安享」晚年，可能得從其他地方著手，像是如何限制或逆轉累積的損傷，才能避免這些傷害引發老年時的衰弱、失能和疾病。這個目標是艱鉅的挑戰，需要更多跨領域研究的通力合作。
答案可沒有那麼簡單！
老化是一個複雜的過程，影響了身體所有的層面，從分子、細胞到器官。一般說來，損傷會隨年歲累積，而且不同細胞類型累積速度不一（視該類型細胞修復機制的效率而定），但傷害可能隨機發生在任何細胞之上，而且即使同一個生物的同類型細胞，兩個細胞受損的程度也會有差距。因此每個人都會老化、死亡，但過程可能差異頗大，這也再次證明老化並不是因為遺傳程式指定了何時開始衰弱死亡。要了解老化、進而能以適當專一的方式來停止或減緩特定細胞的死亡，我們需要知道在細胞層次造成老化的分子缺陷，這些傷害累積多少才會讓細胞失去功能？在特定器官內有多少細胞損傷會讓器官表現出病徵？如果我們認為某些器官較重要，我們如何達成必要的準確性？
或許，我們可以透過調控細胞防止傷害累積的重要機制來對抗老化。當細胞耗損太嚴重時，自殺是可能的反應之一。科學家一度認為，細胞凋亡（apoptosis）這個細胞自殺的過程是老化遵循遺傳程式的證據，在衰老的組織中，細胞自殺的頻率增加，而這個過程確實會造成身體的老化。但我們現在知道，細胞凋亡主要是一種生存機制，是為了防止那些受損細胞（特別是轉變為惡性細胞）傷害身體的手段。
細胞凋亡常見於老器官，只是因為那些器官的細胞遭受較多的破壞。不過我們必須記住，在自然狀態下，很少動物能夠活到老。細胞凋亡的演化是為了解決年輕器官中的受損細胞，因此需要淘汰的細胞數目很少。如果太多細胞死亡，器官就會衰退或衰竭，因此細胞凋亡有利有弊，利的是它可消滅危險細胞，弊的是它有可能除去太多細胞。自然界比較重視年輕動物的存活，而不是應付老年的衰退，因此晚年時的凋亡不見得都是必要的。研究人員希望在某些疾病情況下，例如中風，能夠抑制受損較輕微部位的凋亡，減少死亡的細胞，幫助康復。
除了死亡外，原本能夠分裂繁殖的受損細胞還有另一條較溫和的路可選，那就是停止分裂，或稱為複製老化（replicative senescence）。現在任教於美國加州大學舊金山分校的黑弗利克（Leonard Hayflick），在50年前發現細胞在分裂一定次數後會停止分裂，這個上限稱為「黑弗利克極限」。後來的研究顯示，當保護染色體兩端的端粒（telomere）縮得太短時，細胞通常會停止分裂。但細胞老化如何發生，還有許多細節有待釐清。
最近我和同事有個有趣的發現：每個細胞都具有極複雜的分子系統，監控著細胞核和粒線體（細胞產生能量的胞器）內DNA損壞的程度，當損傷超過某個臨界點，細胞就會將自己封鎖成絕不再分裂的狀態，但是仍然繼續執行著有用的功能。就像凋亡一樣，自然界偏好年輕者生存，這也意味並不是所有的封鎖都是絕對必要的。但如果我們想打開這些封鎖，在不引發癌症的情況下讓老化細胞恢復一些分裂能力，就需要深入了解細胞老化的機制。
這類研究需要跨領域的團隊合作，包括分子生物學家、生化學家、數學家和電腦科學家，還需要先進的儀器來拍攝活細胞的損傷。這些發現會帶領我們到哪裡，還不清楚，但經由這些研究發展，我們希望能找到以全新方式對抗老年疾病的藥物，縮短生命末期承受慢性疾病的歷程。然而這類基礎研究相當困難，我們可能要等好幾年、甚至幾十年，才能見到藥物上市。
利用老化科學來改善生命末期的品質，可能是醫學領域面對的最艱鉅挑戰。儘管那些做著長生不老之夢的人宣稱，熱量限制或膳食補給品（例如白藜蘆醇）能延長壽命，但真正的方法可能沒那麼簡單，我相信我們有能力、也一定會發展出讓生命末期較舒適的藥物，但是當死亡來臨時，每個人仍得獨自面對並接受生命難逃一死的事實，這更加強了我們應認真生活的理由，善用我們活在世上的時間，因為沒有任何神奇的長生藥能救我們。
（本文原載於科學人2010年第104期10月號）
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