譯者簡介：seren，自號彼岸豬。身在大洋彼岸、心系故國、正積極響應(yīng)勸退號召、以期叛逃生物學(xué)的女博士生一名。折騰之后，卻發(fā)現(xiàn)還是不能完全割舍科學(xué)，且看看能不能用另一種方式保持與賽先生的聯(lián)系。
根本性地改變你的食物組成能夠讓你永葆青春嗎？格雷厄姆·勞頓為您調(diào)查。
在《新科學(xué)家》倫敦辦公室的一間里屋中，我和俄羅斯的生化學(xué)家米哈伊爾·什切佩諾夫（Mikhail Shchepinov）坐在桌前。我們面前有兩把茶勺和一個棕色的玻璃瓶。什切佩諾夫打開瓶子，倒出一勺清澈的液體喝下。他微笑著。該我了。
我也噙了一勺液體，吞下。讓我驚訝的是，它嘗起來有點兒甜。我還以為它的味道會和水一模一樣呢，因為事實上，它就是水——更確切地說，是重水，化學(xué)式D2O。在這里的D代表著氘，氫的同位素之一，原子量為2，而不是1。重水之所以重，便是因為有了氘。若將重水凍成冰塊，它會在普通的水中沉下去。
我在這里品嘗重水，是一段漫長征途的終點，其間什切佩諾夫為了闡釋他18個月前提出的非凡論斷而上下求索。他相信自己找到了永葆青春的靈藥、在吃喝中達到長生不老的秘訣。你也許覺得這一切讓什切佩諾夫聽起來像個賣狗皮膏藥的小販——我最初也是這么想的，可是我對他的想法了解得越多，就越覺得他自有道理。
故事開始于兩年前。那時什切佩諾夫正在英國牛津的一所生物技術(shù)公司里工作，并利用業(yè)余空閑閱讀有關(guān)于衰老根源的最新動態(tài)。
最為盛行的是自由基理論。這種理論認(rèn)為，之所以我們會走向老朽，是由于組成我們軀體的各種生物大分子遭到了不可逆轉(zhuǎn)的損害。而造成此種破壞的罪魁禍?zhǔn)讋t是氧自由基，一種囂張的化學(xué)物質(zhì)，卻同時也是新陳代謝中無法避免的副產(chǎn)物。
氧自由基對于電子有超乎尋常的貪婪胃口，故而格外危險；它們從所觸及的一切物質(zhì)——包括水，蛋白質(zhì)，脂肪和DNA——身上剝奪電子，所到之處無不留下毀壞的痕跡。這些損傷日積月累，將最終導(dǎo)致機體的基本生化過程被徹底破壞。
損傷中最嚴(yán)重的一種當(dāng)屬氧自由基攻擊蛋白質(zhì)中脆弱的碳?xì)滏I而引起的羰基化反應(yīng)（見下圖）。這一反應(yīng)已被證明與多種嚴(yán)重的老年疾病相關(guān)聯(lián)，包括帕金森綜合癥，老年癡呆，癌癥，慢性腎衰和糖尿病。（《歐洲分子生物學(xué)組織雜志》，第24卷，第1331頁）
自由基的另一些重要攻擊對象還包括DNA和細(xì)胞膜里的脂肪酸。人體通常產(chǎn)生大量的抗氧化劑，譬如維生素與酶，來中和、清除自由基，防止它們?yōu)榉亲鞔酢５?，隨著年齡增長，這些抗氧化劑同樣會被自由基侵襲，無法避免失效的命運。
許多抗衰老藥都以輔助機體自身的抗氧化系統(tǒng)為機理，譬如補充維生素C和β-胡蘿卜素等，可是能證明這些藥物確實有效的證據(jù)卻少之又少。（《新科學(xué)家》，2006年8月5日期，第40頁）
什切佩諾夫卻想出一種對抗自由基的新途徑。一方面，他對衰老方面的研究日漸熟悉，另一方面，他自己的日常研究工作卻著眼于一門早已建立卻不大被人重視的化學(xué)領(lǐng)域——同位素效應(yīng)。在2006年圣誕節(jié)那天，他突然意識到，如果把這兩者結(jié)合在一起，一種全新的延緩時光步伐的方法將誕生。
同位素效應(yīng)的基本概念是，當(dāng)分子含有重同位素的原子時，其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的速度將減緩。這是因為重同位素所形成的共價鍵比較輕的同位素所形成的要強壯。舉例來說，由碳原子和氘組成的化學(xué)鍵要比碳-氫（氕-譯者注）鍵更為堅固。當(dāng)然，該效應(yīng)適用于所有同位素，包括碳-13，氮-15和氧-18等（見下表）。但是，在氘這里卻格外顯著，因為從比例上來說，氘比氕要重得多。氘鍵強度可以達到氕鍵的80倍以上。
這都是常規(guī)化學(xué)的內(nèi)容：早在二十世紀(jì)三十年代同位素效應(yīng)就被發(fā)現(xiàn)，其原理在隨后的四十年代間得以闡明。此效應(yīng)作為研究復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)機理的有效手段也為時已久。
可是，什切佩諾夫卻是第一個將這一效應(yīng)與衰老掛上鉤的人。他醒悟到，既然衰老是由自由基破壞化學(xué)共價鍵導(dǎo)致的，而通過導(dǎo)入重同位素能使這些化學(xué)鍵變得強壯，那為什么不能用同樣的方法幫助脆弱的生物大分子抵御自由基的襲擊呢？你只要正確地將最脆弱的化學(xué)鍵里的氕和碳-12換成氘與碳-13，剩下的一切，自有化學(xué)原理來幫你搞定。
2007年初，什切佩諾夫?qū)⑺南敕▽懗晌恼?，遞交到《抗衰老研究》。他并不知道，該雜志的主編正是美國弗吉尼亞州洛頓市瑪士撒拉基金會（Methuselah Foundation）的奧布里·德·格里（Aubrey de Grey）。德·格里是一位在老年醫(yī)學(xué)研究界充滿爭議的專家，素以支持被其他研究者視為旁門左道的理論聞名于世。德·格里將他的文章付于審核并最終發(fā)表。（《抗衰老研究》，第10卷，第47頁）
在文章中，什切佩諾夫指出，現(xiàn)有科學(xué)研究中已有大量證據(jù)支持他的觀點。許多科學(xué)實驗證明，同位素效應(yīng)可以幫助蛋白質(zhì)、脂肪酸和DNA抵抗氧化帶來的損傷。
什切佩諾夫的文章將他的觀點帶給了更廣泛的觀眾群，包括生物技術(shù)領(lǐng)域成功的企業(yè)家查里斯·康托爾（Charles Cantor）和羅伯特·莫里納利（Robert Molinari）。他們對什切佩諾夫的想法深為贊賞，遂與他合作，組建了名為Retrotope的公司，而德·格里則出任公司的科學(xué)顧問。
我就是在此時與什切佩諾夫首次聯(lián)絡(luò)上的。此前我從未聽說過同位素效應(yīng)，而德·格里在此事中所起的作用也讓我心存疑慮。但是什切佩諾夫的想法里有些東西激起我的興趣，所以我一直在關(guān)注它。
疑慮與異議是顯而易見的。首先，如何將同位素精確地引入你想讓他們?nèi)サ牡胤?？人體中有數(shù)以萬億計的化學(xué)鍵，但其中只有相對很少的一部分容易受到自由基的攻擊。其次，安全與否也是個大問題——吞下一堆重同位素可不會對你的健康有什么好處，是嗎？
顯然，這些疑問便是驅(qū)使我在本文開頭與什切佩諾夫共進一勺重水的原因。
結(jié)果，這兩條疑慮都不成其為問題。有一些重同位素確實具有放射性，故而早因安全問題而被排除在外——氚和碳-14便是兩例。而其它同位素，尤其是氘和碳-13，與氕和普通碳-12一樣穩(wěn)定，在自然界中以微量存在，并一直是組成我們體內(nèi)某些生物大分子的成份之一（見插文“重寶寶”）。
氘和碳-13從本質(zhì)上來說都是無毒的。以富含碳-13的飲食喂養(yǎng)出來的小鼠，哪怕體內(nèi)碳-13占據(jù)了全體碳原子的百分之六十，依然顯得的完全正常。氘的安全紀(jì)錄也很清白——只要你別攝入過量。幾十年來的動物實驗顯示，哪怕將體內(nèi)五分之一的水分都換成重水，也不會對人體帶來什么病狀。
類似的實驗也已經(jīng)在人身上展開，但其中所用的氘的劑量還較低。最近的一個實驗里，被試人攝取含有低劑量重水的日常飲食達十周之久，重水的含量也被漸漸提升至占身體總水量的百分之二點五。即便如此，也沒有觀測到任何有害作用（《生物化學(xué)與生物物理學(xué)報》，第1760卷，第730頁）。（在此類試驗里——譯者注），研究者還發(fā)現(xiàn)一些氘原子已經(jīng)開始進入到蛋白質(zhì)的構(gòu)造之中。
然而重水并非徹底無害。在哺乳動物中，當(dāng)重水含量達到百分之二十時，毒性作用開始呈現(xiàn)，而達到百分之三十五時，則能致命。而這一現(xiàn)象的本身，主要也是由同位素效應(yīng)導(dǎo)致的：你體內(nèi)的任何蛋白質(zhì)都可能從重水中吸收氘原子，而這最終將全然改變你機體的生化活性。你需要引用大量的重水才會感到不適——我所飲用的五毫升重水絲毫沒有損害我的健康——但即便如此，Retrotope也并未將重水作為長生不老藥大肆宣傳。
相反，什切佩諾夫希望將重同位素包含于所謂的“iFood”的產(chǎn)品之中。這種方法有很多好處，它不僅僅可以將重同位素特異地送到最為脆弱的碳?xì)滏I那里，更重要的是，在人體所需要的二十種氨基酸中，有十種因為不能被我們的身體所制造，而只能從飲食中攝取。這就意味著如果你將碳?xì)滏I已被強化過的氨基酸添加入飲食之中，體內(nèi)的蛋白質(zhì)將能夠直接采用它們。同樣，構(gòu)成脂肪和DNA的材料中也有一部分必須從飲食獲取，也就是說，它們也會成為“iFood”的成份之一。
重寶寶
用化學(xué)同位素來挑戰(zhàn)衰老聽起來是個新點子，可是大自然可能早就開始用這個辦法來保護我們不受自由基的攻擊了，而自由基則被人們認(rèn)為是導(dǎo)致衰老的關(guān)鍵原因之一。人類嬰兒和幼鼠生下來時體內(nèi)所含的碳-13遠(yuǎn)高于他們的母親，而人類女性在分娩時體內(nèi)的碳-13則明顯被耗盡。這兩個現(xiàn)象都說明在孕期，母親體內(nèi)的碳-13被積極傳向嬰兒。
Retrotope是一個正在研發(fā)以同位素減緩衰老的生物技術(shù)公司。它的首席科學(xué)官米哈伊爾·什切佩諾夫說，造成這種現(xiàn)象的原因之一可能是，胚胎成長時有選擇性地采用碳-13來構(gòu)建其蛋白質(zhì)、DNA和其他生物大分子，依靠重同位素將這些分子打造得更為堅固，抵御自由基的攻擊。
放在進化的角度來看，這種做法很有道理，因為很多胚胎早期合成的蛋白質(zhì)和DNA分子將會伴隨其一生。“在一個百歲老人頭腦中，他DNA里的每一個原子都還是他15歲時的那一個?！笔睬信逯Z夫如是說。（《生物學(xué)論文集》，第29卷，第1247頁）
強化雞蛋
此外，據(jù)什切佩諾夫說，這種技術(shù)應(yīng)該是完全安全的。因為與氨基酸中的碳原子相連的氘原子無法與水中的氫原子實行交換，故而不會泄漏到身體所含的水中。
另一種可能是用重水或富集重同位素的氨基酸來喂養(yǎng)農(nóng)場里的動物，從而產(chǎn)出富含氘或碳-13的肉類、蛋類和乳類。
但迄今為止，“iFood”依舊只是紙上談兵，因為沒有人能生產(chǎn)所需的原料。為了解決這一問題，Retrotope已經(jīng)與莫斯科的生物與有機化學(xué)研究所以及白俄羅斯的明斯克國立大學(xué)簽約，打造合適的氨基酸與脂肪酸?！霸诙砹_斯有很多優(yōu)秀的同位素化學(xué)家?！笨低袪栒f。
Retrotope所面臨的另一個障礙是成本。在目前的價格下，一升重水將花去你300美元?！巴凰睾苜F，”什切佩諾夫說，“但本不該如此。提取技術(shù)已經(jīng)存在，只不過沒人需要它們?！?/p>
除非需求增加，否則沒人有動力去大量生產(chǎn)同位素，這就導(dǎo)致了價格居高不下。
這些阻力并未阻止Retrotope開展研究項目來檢測什切佩諾夫的點子。在俄羅斯的衰老生物學(xué)研究所里，一組科學(xué)家給果蠅飲用不同量的重水，想看看這對它們的壽命有什么影響。雖然在高劑量的情況下是致命的，少量的重水卻能將果蠅的壽命延長百分之三十。
這是個充滿希望的開端，但是要把它推及人類還為時過早。我們不知道用這種方式能否延長人類的壽命，也不知道要攝入多少富含氘的食物才能見效。
“這只是初期實驗的結(jié)果，它必須在不同條件下都能被重復(fù)觀察到才行?！笔睬信逯Z夫說，“譬如，果蠅可能只是不喜歡吃這種（富含氘）的飲食，（吃得少了，卡路里攝入自然降低，——譯者注）我們看到的這種（長壽）效果可能不過是‘熱量限制’的結(jié)果（熱量限制是目前被動物實驗證明能增長壽命的唯一方法）。我們必須做更多的實驗，但不管怎么說，還是……”
Retrotope已吸收了某些重量級的老年醫(yī)學(xué)專家與德·格里一起擔(dān)任它的科學(xué)顧問，其中包括紐約阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院（Albert Einstein College of Medicine）的簡·維吉（Jan Vije）和加州大學(xué)舊金山分校（University of California, San Francisco）的辛西婭·凱尼恩（Cynthia Kenyon）。凱尼恩最近已經(jīng)開始進行Retrotope的第二輪實驗，以富有氘的食物喂養(yǎng)線蟲。
“這是個美妙的想法，”維吉說，“它為延緩衰老提供了相當(dāng)大的可能?！钡撬瑫r也提醒我們說，什切佩諾夫所提的理論基于“衰老的根源在自由基” 這一論斷。而這一論斷的本身雖然是該領(lǐng)域當(dāng)今的流行觀點，很多研究者卻認(rèn)為僅由自由基出發(fā)并不足以解釋衰老過程中所發(fā)生的全部生物學(xué)變化。（《自然》，第451卷，第644頁）
正是這一切讓其他主流科學(xué)家心懷疑慮。“什切佩諾夫的想法很有意思，但是我們發(fā)現(xiàn)只有從多種根源來考究衰老的問題才是有意義的，”英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)（University of Newcastle）的湯姆·科克伍德（Tom Kirkwood）說，“在這個領(lǐng)域的歷史中充滿著各種假說，其中每一個都只能在一定程度上被實驗數(shù)據(jù)所證實。所以，他所提出的這種機制也很可能只是巍巍樓閣之一角而已?！?/p>
其他人則表現(xiàn)得更加樂觀。“我聽說過一些關(guān)于長壽的瘋狂點子，但我對這個觀點特別著迷，”加州諾瓦托的勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）與巴克衰老研究中心（Buck Institute for Age Research）的朱迪斯·坎皮西（Judith Campisi）說，“它非常新穎，飽含獨創(chuàng)性?！?/p>
雖然Retrotope將把主要精力放在衰老方面，什切佩諾夫卻提到，他對探索同位素效應(yīng)在其他方面的應(yīng)用也頗有興趣。譬如它也許可以幫助宇航員抵擋宇宙射線與致電離輻射所帶來的影響，因為它們損害人體的原理與衰老頗有相似之處。
氧化反應(yīng)對碳?xì)滏I的攻擊是許多其他領(lǐng)域——譬如藥物設(shè)計、癌癥、化妝品和電子業(yè)——所面對的問題。如果衰老這條路走不通，Retrotope還可以試試別的。
“我們得搞清楚哪些能成功，哪些不能，以及在能成功的那些里面，哪些能帶來商業(yè)利潤，”康托爾說，“但我相信它總會在某個方面成功的，因為它的科學(xué)根基相當(dāng)合理?！?/p>
當(dāng)然，合理的科學(xué)基礎(chǔ)并不能保證什切佩諾夫已經(jīng)解決了數(shù)千年來困擾人類的難題。實際上，他的理論最終很可能被應(yīng)用于平淡無奇的領(lǐng)域，譬如保護塑料產(chǎn)品免于在光照后退色。但在他的狂想被證明失敗之前，我還是寧愿相信，與我共進重水的那位科學(xué)家將會在我身后漫長的歲月里依舊名留青史。
