光合作用抗衰老

假如动物也能进行光合作用，就可以不用吃饭了吧？相信很多读者都曾经幻想过这件事。来自浙江大学附属医院的一群科学家将这个幻想变成了现实，但他们这么做的目的不是为了节约粮食，而是为了延缓衰老。

一提到衰老，大家首先想到的一定是体能下降或者满脸皱纹，但实际上衰老的真正原因是细胞失去了更新的能力，来不及修复损伤。这就好比一辆汽车，开久了总会有磨损，油箱里的油也会逐渐耗尽。但如果你能按时加油，并把磨损的部件及时换新，这辆车就可以一直开下去。

对于细胞来说，新部件就相当于氨基酸、核苷酸和脂肪酸这些有机大分子，它们是合成蛋白质、核酸和细胞膜的原材料。汽油则对应于万能的能量分子三磷酸腺苷（ATP），所有生命活动所需的能量全都直接来自它。

为车加油和换部件需要去不同的地方，但ATP的合成和有机大分子的合成全都来自发生在线粒体内的同一组化学反应，这就是大名鼎鼎的三羧酸循环，食物中所蕴含的能量正是通过三羧酸循环被转化成ATP的。三羧酸循环还可以反向运行，其中每一步反应所产生的中间体都可以被用来合成生物大分子，这个过程被称为“合成代谢”（Anabolism）。这是维持细胞正常运转的关键步骤，因为细胞在其生命过程中一定会出现各种差错或者磨损，比如蛋白质老化变性等等，这就需要立即合成新的配件去替换。如果这个替换过程进行得不顺利，细胞就会积累大量废物，导致其活性逐渐降低，直至成为僵尸。随着年龄的增长，这样的僵尸细胞越积越多，其结果就是衰老。

合成代谢需要两个非常重要的分子，一个是负责提供能量的ATP，另一个就是负责提供电子的“还原型辅酶II”（NADPH）。衰老的主要原因就是这两种分子供应不足，导致合成代谢出了问题。比如大家熟悉的退行性关节炎就是因为软骨细胞失去了合成胶原蛋白的能力，导致关节润滑液分泌量不足。

一直有科学家试图通过人为补充ATP或者NADPH的方式来延缓衰老，但多项实验证明外源ATP或NADPH不但很难被细胞直接利用，还有可能影响细胞自身的其他代谢功能。于是，有人试图改变思路，把叶绿体中负责光合作用的最小单元“类囊体”（Thylakoid）引入动物细胞，因为光合作用的两种主要产物就是ATP和NADPH，正是衰老细胞所需要的。

这个做法看似匪夷所思，但有两大好处。一是光合作用来自植物，不会和动物细胞原有的代谢通路发生冲突，因此也就不会影响动物自身的新陈代谢功能。二是光合作用的效率可以通过人为改变光照强度进行调控，这就避免了ATP或者NADPH产能过剩，后者对于细胞来说同样是有害的。

这个做法最大的困难就是如何杜绝免疫排斥反应。浙江大学的科学家们用动物的细胞膜制成了一个载体，把纳米级类囊体单元裹在这个载体里面送入小鼠的软骨细胞，成功地骗过了小鼠的免疫系统。之后，研究人员用光照来激活类囊体，使之开始生产ATP和NADPH，衰老的小鼠软骨细胞果然返老还童，关节炎的症状也得到了明显的缓解，相关论文发表在2022年12月7日出版的《自然》（Nature）杂志上。

虽然这项实验的目的只是为了验证一下这个做法是否可行，但结果令人惊喜，未来有潜力成为治疗各种退行性疾病的灵丹妙药，甚至可以用于延缓衰老。 衰老