生物分子自然交联学说

生物学术语

生物分子自然交联学说是一个衰老及其分子机理和相互关系的学说。由我国科技工作者张先凡先生提出，其阐述这一学说的主要论文“试论生物表型变化与分子交联”发表于《生物科学进展》1997年第一卷第一期，此后曾参加1998年第十八届国际遗传学大会，在学术界产生了深远影响。

内容

衰老的“生物分子自然交联学说”认为：生物衰老的根本原因是各种生物大分子中化学活泼基团相互作用而导致的进行性分子交联。该学说在论证生物体衰老的分子机制时指出：生物体是一个不稳定的化学体系，属于耗散结构。体系中各种生物分子具有大量的活泼基团，它们必然相互作用发生化学反应使生物分子缓慢交联以趋向化学活性的稳定。而随着时间的推移，交联程度不断增加，生物分子的活泼基团不断消耗减少，原有的分子结构逐渐改变，这些变化的积累会使生物组织逐渐出现衰老现象。基因 DNA的这些变化一方面可能会表达出不同活性甚至作用彻底改变的基因产物，另一方面还会影响RNA聚合酶的识别结合，从而影响转录活性，表现出基因的转录活性有次序地逐渐丧失，促使细胞、组织发生进行性和规律性的表型变化乃至衰老死亡。生物分子自然交联说论证生物衰老的分子机制的基本论点可归纳如下：其一，各种生物分子不是一成不变的，而是随着时间推移按一定自然模式发生进行性自然交联。其二，进行性自然交联使生物分子缓慢联结，分子间键能不断增加，逐渐高分子化，溶解度和膨润能力逐渐降低和丧失，其表型特征是细胞和组织出现老态。其三，进行性自然交联导致基因的有序失活，使细胞按特定模式生长分化，使生物体表现出程序化和模式化生长、发育、衰老以至死亡的动态变化历程。

意义

支持该学说的证据主要来自一些生命现象，同时，运用这一学说可以解释现有的许多生命科学疑难问题。研究者举例说：胶原的衰老是因为胶原分子随时间的推移发生进行性交联键合，于是胶原长度缩短，变得坚韧，失去膨润能力，结构晶体化，活力减退。又如各种动植物组织从年幼到年老的进程中，其坚韧程度逐渐增加；细胞核染色质由疏松、均匀、细致逐渐变得粗糙、致密和凝缩，在细胞生命的后期，细胞核的许多区域完全异染色质化，体积明显缩小；再如人类毛发的变化，随着年龄增长，人的头发会逐渐地由黑变白而难以回复，黑发和白发的不同点主要是白发不含黑色素，这表明有关细胞合成毛发黑色素的基因随着年龄增长丧失了活性。研究者根据这一机理在论证肿瘤起源时说：肿瘤的起源是抑制细胞增殖比促进细胞增殖基因先失活，促进增殖的基因失去应有拮抗，使相应细胞过度生长和增殖的结果。同时还指出：抗癌基因的缺失或丧失原有功能的基因突变具有相同的生物学效应，这是致癌因素多元化的内在原因。

另外，一些抗衰老研究实验也说明延缓生物分子的自然交联能有效地延缓衰老进程，例如：金属离子，特别是重金属离子具有交联作用，它能促进生物分子的交联并加速这一进程，将金属离子螯合或络合起来，继而将它们排出体外，便可以有效延缓衰老：老年学者，兰辛和辛柯克在20世纪40年代和80年代曾分别用柠檬酸盐这种络合剂来排除动物体内有害或过剩的金属离子，成功地使受试轮虫寿命延长了50 %和51.7 %。另据试验，乳酸是生物机体内的天然整合剂，可以除去神经系统中有害金属离子。乳酸是生物机体疲劳时的产物。体育运动和劳动有助于健康和长寿，乳酸的作用被认为是重要原因之一。乳酸这种廉价的有机物是很有发展前途的抗衰老药剂。

缺陷和希望

但是，自然交联学说没有提出分子交联导致衰老的直接依据，也未能提供用分子交联方法建立的从生长、发育到衰老死亡的实验模型。不过，衰老的其他学说同样也不能提供实验模型和直接依据；相比之下，生物分子自然交联学说显得相对科学和完善：新近出版的《中国医药科学》杂志（总第20期）发表的衰老理论与学说一文中，对衰老领域的各种理论学说进行了全面系统的评价，认为生物分子自然交联学说是衰老理论的优势学说，并且用生物分子自然交联学说解释了多种生命现象和其他衰老学说十余种，它可以将各种衰老学说联结成一个整体。

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