一次與百歲老人的偶遇，點燃了一位博士生對人類演化和長壽之謎的好奇。當(dāng)他與導(dǎo)師仔細(xì)分析了許多長壽老人們的DNA之后，開始懷疑DNA可以解釋長壽原因的傳統(tǒng)認(rèn)知，于是幾位中國科學(xué)家頂著壓力決定硬闖科研無人區(qū)，經(jīng)過20年的摸索，最終取得了開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)，摸到了一頭當(dāng)初不知道存在與否的“大象”的一部分。

撰文 | 黃雨佳

2004年，26歲的孔慶鵬正在中國科學(xué)院昆明動物研究所張亞平院士組讀博，研究人類的起源演化。一次，在他跟隨導(dǎo)師在云南騰沖開會的間隙，他們偶然遇見了一位正在散步的老太太。簡單攀談之后，他們才得知，眼前這位精神矍鑠的老人，年紀(jì)竟然已經(jīng)超過了100歲。

孔慶鵬的心中萌生了好奇。他那時正試圖從基因組角度研究東亞人群的演化起源，此刻站在這位百歲老人面前，他也對老人的基因組產(chǎn)生了興趣。征得老人的家人同意后，他們便與老人合影留念，并留存了幾根頭發(fā)，想看看未來是否有機會從中提取脫氧核糖核酸（DNA），找到長壽的奧秘。

孔慶鵬在云南騰沖遇到的百歲老人，攝于2004年2月｜圖源：孔慶鵬

誰也沒有想到，這次旅途中的偶遇竟然會變成一段漫長研究的開端。二十多年后再回頭看，孔慶鵬當(dāng)年埋下的那顆種子，長出來的并不是一棵關(guān)于DNA的樹。它最終指向的，是長壽背后更隱秘、也更復(fù)雜的一面。

秘密一定在DNA序列中嗎？

騰沖那次偶遇之后，孔慶鵬很快迎來了真正進入長壽研究領(lǐng)域的機會。

還是在2004年，四川都江堰被授予了“長壽之鄉(xiāng)”的稱號。這里百歲老人數(shù)量眾多，人均壽命也明顯高于全國平均水平。當(dāng)?shù)卣肱宄@些老人為何能如此長壽。

2005年，張亞平院士團隊受邀派人前往都江堰，采集當(dāng)?shù)乩先说腄NA樣本，于是，孔慶鵬終于有機會近距離接觸這個特殊的群體。此后，孔慶鵬又與海南醫(yī)學(xué)院的蔡望偉教授合作，前往同樣擁有眾多百歲老人的海南繼續(xù)采樣。對當(dāng)時的孔慶鵬而言，這些樣本就像是一把把鑰匙，似乎隨時可能打開長壽之謎的大門。

但那扇大門并沒有就此打開。過去，科學(xué)家的確發(fā)現(xiàn)了一些與長壽相關(guān)的DNA突變，但這些突變的發(fā)生頻率很低，只能解釋極少部分長壽樣本。事實上，從孔慶鵬采集的這些長壽DNA樣本中，他并未找到明確指向長壽的基因突變。可在實地探訪過程中，孔慶鵬接觸的那些老人不僅長壽，而且依然精神健旺、身體硬朗。長壽顯然不是一個單純的數(shù)字，背后一定還有別的東西在起作用。只是，如果那個答案不在DNA序列里，那么它又會藏在哪里？

孔慶鵬漸漸把目光投向了另一種分子——核糖核酸（RNA）。這種分子由DNA轉(zhuǎn)錄而來，就像是從DNA藍圖上抄錄出來的一份用于工作的副本，它攜帶著基因信息，會指導(dǎo)細(xì)胞如何制造蛋白質(zhì)。孔慶鵬開始懷疑，真正與長壽相關(guān)的，也許并不是基因序列本身，而是基因如何被讀取利用。但在當(dāng)時，這樣的想法并沒有得到多少支持。人們?nèi)匀涣?xí)慣于相信，長壽的秘密應(yīng)該刻在DNA里。

時間來到2014年，此時的孔慶鵬已經(jīng)成為了中國科學(xué)院昆明動物研究所的研究員。頂著巨大的壓力和風(fēng)險，他終于下定決心，要將這個想法真正付諸實踐。于是，他聯(lián)系了以長壽聞名的海南澄邁，派出了兩名博士生和一名工作人員前往當(dāng)?shù)兀杉L壽老人的RNA樣本。

DNA和RNA看似只相差一個字母，但它們的生物化學(xué)特性相差極大，而這給采樣工作帶來了極大的困難。DNA相對穩(wěn)定，RNA卻脆弱得多，在自然環(huán)境中很容易降解，在氣候炎熱的海南，RNA分子只會降解得更快。因此，采樣人員必須在采集完樣本后立即處理。

最先感受到采樣之艱的人之一，是現(xiàn)任寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)部研究員的肖富輝，他是當(dāng)年赴海南采樣的兩名博士生之一。那時，他們扛著離心機、液氮罐等大大小小的設(shè)備，在合作者和當(dāng)?shù)乩淆g委工作人員及醫(yī)護人員的配合下，拜訪當(dāng)?shù)氐拈L壽老人。他們需要先抽取血液樣本，再當(dāng)場把其中的白細(xì)胞分離出來，加入用于穩(wěn)定RNA的試劑，混勻后立刻凍存進液氮罐。與此同時，他們還得盡可能完整地記錄下老人的其他信息。可他們聽不懂海南話，只能依靠當(dāng)?shù)胤g在中間溝通。

很快，肖富輝就發(fā)現(xiàn)，這和以前采集DNA樣本完全不是一回事。采集DNA樣本要簡單得多，無論是拔幾根頭發(fā)，刮取一點口腔上皮細(xì)胞，還是取少量指尖血，都不算困難。那時候，他們一天能采上五六十個樣本。

可現(xiàn)在，為了獲得RNA樣本，他們必須從這些年過九旬甚至上百歲的老人身上抽取至少3毫升靜脈血。而對于不少老人而言，找到一條適合抽血的血管，本身就是件不容易的事。

于是，采樣速度一下子慢了下來。即便一切順利，他們一天最多也只能采集五六個樣本。原本肖富輝以為，這次海南之行只會持續(xù)大約一個月，可隨著進度一點點往前挪，他越來越清楚地意識到，他們要在海南待上三個月，甚至半年。

審稿拉鋸戰(zhàn)

但采樣艱難只是最表層的困難。真正棘手的是，幾乎沒有人知道該如何研究。那時，人們從未從RNA轉(zhuǎn)錄的角度來研究長壽人群背后的生物學(xué)機制。這也就意味著，孔慶鵬團隊手里沒有現(xiàn)成的路線圖，也沒有成熟的范式可以照搬，孔慶鵬只能邊走邊試。

為了盡可能找到與長壽相關(guān)的因素，同時考慮到采集的長壽老人大多為女性，孔慶鵬選擇用長壽老人的兒媳作為對照組。這樣既能控制性別因素，又能避開親緣關(guān)系的影響，同時還能保證對照組與長壽老人擁有相近的飲食習(xí)慣和居住環(huán)境。

在這樣的比較中，他們發(fā)現(xiàn)長壽老人細(xì)胞中負(fù)責(zé)清理廢物的自噬-溶酶體通路顯著增強了，意味著這些長壽老人的身體能及時清理受損的蛋白和體內(nèi)的廢棄物，維持細(xì)胞的健康狀態(tài)，也讓他們的身體更有能力抵御衰老和壓力。他們隨即整理好數(shù)據(jù)，將論文投給了《基因組研究》（Genome Research）雜志，這是一份在基因組學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域都頗受認(rèn)可的國際期刊。可孔慶鵬沒能想到的是，也正是這樣“摸著石頭過河”的研究范式，為他們帶來了一場歷時兩年的拉鋸戰(zhàn)。

起初，論文收到了5位審稿人的意見。其中一位審稿人尤其尖銳，足足寫下了12頁評審意見。他一方面質(zhì)疑用長壽老人的兒媳作為對照是否合理，同時也質(zhì)疑孔慶鵬團隊捕捉到的這種獨特信號究竟反映的是長壽，還是只是高齡個體的衰老。

為了回答審稿人的質(zhì)疑，孔慶鵬團隊必須拿出更有力的證據(jù)。為此，他們做了細(xì)胞實驗，甚至通過與合作者合作，培育了轉(zhuǎn)基因果蠅，結(jié)果顯示這套機制的確能夠延緩細(xì)胞衰老、延長果蠅的壽命。其他4位審稿人已經(jīng)認(rèn)可了這項工作的價值，可那位最為強硬的審稿人依舊未能被說服。這篇論文還是被拒稿了。

此時，距離他們最初投稿已經(jīng)過去了將近一年半。孔慶鵬既無奈又憤怒，他決定給期刊主編寫郵件申訴。后來，這位編輯又邀請了兩位新的審稿人加入仲裁。就這樣，原本已經(jīng)足夠漫長的投稿過程被繼續(xù)拉長。直到研究團隊逐條回復(fù)完了7位審稿人的所有意見，這篇論文[1]才終于在2018年被正式接受，并登上了《基因組研究》雜志的封面。

孔慶鵬團隊的研究登上了《基因組研究》的封面｜圖源：《基因組研究》

說起這段漫長而曲折的投稿經(jīng)歷時，孔慶鵬反倒爽朗地笑著。他回憶道，在與審稿人反復(fù)交鋒乃至申訴的過程中，他始終告訴論文的第一作者肖富輝，一定要對這項工作有信心。直到今天，孔慶鵬仍然把這項工作視為自己的代表作之一。

但在成就感之外，這段經(jīng)歷也讓孔慶鵬開始重新審視自己的研究范式。他原本的設(shè)計其實還不夠嚴(yán)密，僅僅比較生活在相似環(huán)境中的個體并不足以讓所有人信服。要讓結(jié)論更有說服力，他們必須引入更多層次的對照。

他們需要把這些長壽的個體放到更廣闊的人群背景中來審視。換句話說，他們需要先繪制出一條人在自然衰老過程中RNA轉(zhuǎn)錄變化的“基線”，再把這些長壽老人放進這條軌跡中，看看他們究竟在哪些地方偏離了通常的衰老路徑。

集大成之作

建立這樣的轉(zhuǎn)錄組時鐘并不容易。與基于DNA甲基化建立的生物學(xué)時鐘不同，RNA轉(zhuǎn)錄更容易受到各種因素影響，因此轉(zhuǎn)錄組時鐘整體上更不穩(wěn)定。而且，即便是相對穩(wěn)定的DNA甲基化時鐘，用歐美數(shù)據(jù)建立的時鐘也未必適用于中國人。到了轉(zhuǎn)錄組層面，這種地區(qū)和人群差異只會更加明顯。

也就是說，如果想盡量排除地區(qū)和人群背景帶來的干擾，找到真正與長壽有關(guān)的轉(zhuǎn)錄組線索，孔慶鵬團隊無法套用現(xiàn)有的模型，他們必須回到長壽老人所在的地區(qū)，從當(dāng)?shù)夭煌挲g段的人群中，一點點重建出一條屬于這些人群自己的轉(zhuǎn)錄組衰老基線。而這也就意味著，他們必須再次踏上采樣之旅。

十余年間，孔慶鵬團隊輾轉(zhuǎn)海南澄邁、萬寧、陵水、臨高、文昌，以及湖南寧鄉(xiāng)和湖北鐘祥等地區(qū)，累計采集了1752份樣本并獲得了他們的轉(zhuǎn)錄組信息，其中800多份來自90歲以上的長壽老人，另外900多份來自同地區(qū)不同年齡段的人群，年齡跨度從二三十歲一直延伸到100多歲。孔慶鵬指出：“這可能是目前全球規(guī)模最大的長壽老人轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集。”

碩士生翁崇峻在分選長壽樣本 | 圖源：孔慶鵬

這些樣本最終勾勒出的圖景印證了他們的預(yù)期，長壽老人的轉(zhuǎn)錄組整體上確實顯得更年輕。而當(dāng)研究團隊進一步拆解那些會隨年齡變化的分子特征時，他們發(fā)現(xiàn)了一組特別的信號。無論在海南、湖南還是湖北，這些長壽老人身上都出現(xiàn)了同樣的模式：同樣是作為蛋白質(zhì)工廠的核糖體，在細(xì)胞質(zhì)和線粒體中，竟然走向了轉(zhuǎn)錄組基線的不同方向。

在普通人群里，隨著年齡增長，編碼細(xì)胞質(zhì)核糖體蛋白質(zhì)和線粒體核糖體蛋白質(zhì)的基因，表達量通常都會慢慢下降，這似乎是衰老的一部分。但在長壽老人身上，這條常規(guī)軌跡被打破了：部分編碼細(xì)胞質(zhì)核糖體蛋白質(zhì)的基因，表達量沿著普通人的衰老軌跡繼續(xù)下降；與此同時，另一部分編碼線粒體核糖體蛋白質(zhì)的基因，表達量卻沒有沿著普通人的衰老軌跡繼續(xù)下滑，反而維持在明顯更高的水平。

這一結(jié)果引起了研究團隊的注意。此前的一些研究表明，細(xì)胞質(zhì)核糖體的減少可能與長壽和健康老齡化有關(guān)。相比之下，線粒體核糖體在長壽中的作用卻一直鮮有人研究。肖富輝提到，此前只有一項研究發(fā)現(xiàn)，在壽命更長的物種中，編碼線粒體核糖體的基因往往維持著較高的表達水平，但在人類身上，一直都缺少類似的證據(jù)。

線粒體是細(xì)胞的能量供應(yīng)場所，而編碼線粒體核糖體蛋白質(zhì)的基因持續(xù)活躍，或許說明線粒體本身還維持著較好的狀態(tài)。孔慶鵬團隊也發(fā)現(xiàn)，這些基因的高表達與多種衰老標(biāo)志物的下降相關(guān)，同時還伴隨著部分線粒體呼吸鏈基因的表達量上升。由于線粒體呼吸鏈?zhǔn)蔷€粒體產(chǎn)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此這或許意味著，長壽老人的線粒體仍然保留著更強的能量供應(yīng)能力。

肖富輝猜測，這些更活躍的線粒體核糖體，或許能優(yōu)先翻譯某些更利于長壽的蛋白質(zhì)，它們可能是支撐健康老齡化的重要基礎(chǔ)。

而在中國科學(xué)院昆明動物研究所副研究員王昊天看來，這背后或許是一種精打細(xì)算的生存策略。王昊天與肖富輝一同分析了這項研究的數(shù)據(jù)，他認(rèn)為，長壽老人的身體可能采取了“開源節(jié)流”的方式。隨著人不斷衰老，機體會越來越難維持年輕時那樣高強度、高消耗的生理運轉(zhuǎn)，必須重新分配有限的資源。在這種情況下，細(xì)胞質(zhì)核糖體減少就相當(dāng)于“節(jié)流”，幫助細(xì)胞降低蛋白質(zhì)合成等過程中的能量消耗。與此同時，線粒體中的核糖體則承擔(dān)起“開源”的重任，繼續(xù)支撐線粒體維持較強的功能，盡可能穩(wěn)住細(xì)胞的能量供應(yīng)。

帶著這一發(fā)現(xiàn)，孔慶鵬與合作者將論文投給了比較關(guān)注基礎(chǔ)科學(xué)成果如何應(yīng)用到臨床和健康研究的知名期刊《細(xì)胞·報告-醫(yī)學(xué)》（Cell Reports Medicine），希望為他們的轉(zhuǎn)錄組與長壽機制研究提供一個合適的展示舞臺。這一次，他們收到的反饋與近十年前已截然不同。

經(jīng)過多年的學(xué)習(xí)和優(yōu)化，他們建立起了一套更成熟的研究范式，審稿人也不再像從前那樣針鋒相對，審稿意見更多集中在如何進一步完善分析，例如建議他們利用國外的小規(guī)模長壽人群轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)做額外驗證。而補充分析的結(jié)果，也同樣支持了他們的結(jié)論。回顧這一變化，孔慶鵬感慨道：“只要建立好研究范式，阻力和質(zhì)疑就少多了。”

最終，這篇論文[2]于今年4月23日正式發(fā)表。對孔慶鵬團隊而言，這是他們十余年持續(xù)采樣、分析和打磨之后的一項階段性集大成之作。這項研究為理解人類健康老齡化提供了一個新的方向，他們捕捉到了一條此前被忽視的線索：長壽老人之所以在整體上呈現(xiàn)出更年輕的狀態(tài)，或許是因為他們線粒體里的那套蛋白質(zhì)工廠仍在以一種更年輕的方式運轉(zhuǎn)。

一頭從無到有的大象

但談起這項研究時，孔慶鵬心里仍有遺憾。他們只是猜測編碼線粒體核糖體蛋白質(zhì)基因的持續(xù)高表達可能有助于線粒體變得更好，可這種“更好”究竟體現(xiàn)在哪些方面，線粒體究竟為何會更好，背后是什么樣的分子機制，團隊目前仍無法給出明確答案。他們也并不知道，究竟是哪些因素在這些長壽老人體內(nèi)驅(qū)動著線粒體核糖體蛋白質(zhì)基因維持高表達。

從DNA追溯至RNA，孔慶鵬深刻地意識到，長壽秘密的藏身之所難以一言以蔽之。其實，一部分與長壽相關(guān)的RNA特征，理論上應(yīng)該也能在DNA上看到。可DNA上的信號太多太雜，科學(xué)家難以通過基因組測序發(fā)掘出這些信息。至于其他RNA信號，則可能由于其他原因?qū)е拢覀兡壳安⒉磺宄?/p>

他們當(dāng)然也想繼續(xù)往下追溯，尋找這些長壽老人轉(zhuǎn)錄層面的變化在蛋白質(zhì)層級有何體現(xiàn)。但是，要直接在人群中回答這個問題并不現(xiàn)實。除了樣本同樣難以獲取之外，蛋白質(zhì)組學(xué)常用的質(zhì)譜技術(shù)也成本高昂，同時其精度也未必足以捕捉線粒體內(nèi)的關(guān)鍵變化。于是，孔慶鵬團隊只能暫且把希望寄托在動物中的功能實驗上，這也是他們目前正在推進的方向。

然而，在長壽研究領(lǐng)域，功能實驗的實驗周期過長一直是一大痛點。倘若要在小鼠中證明某種機制確實能延長壽命，那么研究人員不僅要先完成轉(zhuǎn)基因小鼠的構(gòu)建和繁育，還必須等待這些動物活到足夠長的時間，才能證明結(jié)論成立。這個過程往往要耗時好幾年。而如果還要重復(fù)驗證，那么實驗周期只會被拉得更長。孔慶鵬無奈地表示：“我們只能先把一部分工作發(fā)表出來，同時繼續(xù)做后面的工作。”

也正因如此，孔慶鵬團隊現(xiàn)在只能采取一種更折中的推進方式。他們會先用線蟲等壽命較短的模式生物來初步篩選長壽相關(guān)的因子，只有在這些動物中出現(xiàn)了明顯的抗衰作用乃至壽命延長，他們才會進一步用于小鼠中的功能驗證。孔慶鵬表示，如果未來條件成熟，他們甚至希望能在非人靈長類動物中檢驗這些因子的抗衰效果。

不過，在孔慶鵬看來，長壽研究最重要的目標(biāo)從來都不只是壽命延長。他說：“我們未必要追求生命的長度，而是要去追求生命的寬度。如果生命只是被拉長，卻沒有相應(yīng)的質(zhì)量，也就失去了意義。我認(rèn)為，健康老齡化才是更重要的問題。改善健康狀態(tài)和治療疾病才是我們的最終目標(biāo)，也是普通大眾最現(xiàn)實的需求。”

如今，圍繞長壽老人為何長壽的生物學(xué)機制研究，已經(jīng)在多個層面同時開展。科學(xué)家從這些人群身上不斷看到各種年輕態(tài)的特征，從表觀遺傳組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組再到腸道微生物組，皆是如此。這些結(jié)果不斷著提醒人們，長壽并不是某一種單一因素的產(chǎn)物，無法只靠環(huán)境、飲食或某個特殊基因就能完全解釋。即便在那些長壽之鄉(xiāng)，真正能活到百歲的人也依然只是極少數(shù)。長壽更像是內(nèi)因與外因長期交織后才抵達的一種結(jié)果。

只是，在這些零散而重要的線索背后，是否還存在一個更統(tǒng)一、更底層的整體機制，人們至今仍沒有答案。

孔慶鵬每次做報告時，都會在最后一頁PPT上放一張“盲人摸象”的圖片，這是他對自己這些年做長壽研究的一種概括。孔慶鵬坦言，自己剛開始做長壽研究時，他甚至不知道這頭“大象”是否真的存在。那時他只是憑著直覺判斷應(yīng)該存在，但并沒有多少把握。直到這些年一路做下來，他們才慢慢確認(rèn)這頭“大象”的存在，也的確摸到了它的一部分。但是，這些局部的碎片能否拼成一幅完整的圖景，這頭“大象”究竟長什么樣，他并不知道。孔慶鵬只知道研究還要繼續(xù)向前，他希望能在自己退休之前，花10到20年時間，把這頭“大象”盡量看得更完整一些。

孔慶鵬把過去二十多年的工作比作了種樹，他說：“我們花了大約20年時間來種一棵樹，這棵樹直到最近才開始結(jié)果。果子將會越來越多，樹也會變得越來越大。而我相信，未來我們會收獲更多更有意思的結(jié)果。”

[1] https://genome.cshlp.org/content/28/11/1601.long

[2] https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(26)00184-9

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