DNA端粒被認為是可以反映人類壽命的重要物質。最近，有研究發現精子和白細胞的DNA端粒具有不匹配性，精子的端粒長度隨著年齡增長而延長，而白細胞的端粒長度則相反，似乎證明了是男性主導了人類壽命的延長。相關研究論文發表於人類生殖的分子水平研究雜誌《Molecular Human Reproduction》。
表1
先看錶1。表1中表示的是精子和白細胞DNA端粒長度的不匹配性，也就是相同條件下精子的DNA端粒長度比白細胞的DNA端粒要長。該研究共包含來自美國猶他州和紐澤西州的135名男性，年齡18歲~68歲，研究人員測定並比較了他們白細胞和精子的DNA端粒長度。
△ DNA末端的端粒
DNA端粒俗稱「生命時鐘」，是一個保護DNA的小帽子。每一次幹細胞增殖，特別是幹細胞複製下一代子細胞的時候，DNA端粒都會縮短。但是生殖細胞卻表現出相反的現象。
從表1可見，一組人群來自美國猶他州（n=84），平均年齡32歲，精子的DNA端粒平均長度是12.3 kb（1kb=1000鹼基），白細胞的DNA端粒平均長度是6.9 kb，兩者存在顯著差異。另外，精子和白細胞的最長DNA端粒分別為14 kb和8.3 kb。
另一組人群來自美國紐澤西州（n=51），他們的精子DNA端粒長度平均是14.8 kb，最長為18.8 kb；白細胞DNA端粒長度平均是6.9 kb，最長為9.2 kb。兩者之間同樣存在顯著差異。
DNA端粒的長度代表著細胞壽命。由此我們可以設想，生殖細胞-精子的DNA端粒隨著年齡增長而不斷延長，並且比白細胞的DNA端粒延長要顯著，是不是就意味著下一代的壽命會更長呢？接下來我們看看各個年齡組的情況。
表2
從表2中可以看到，28歲以下年齡組的白細胞DNA端粒平均長度是7000多鹼基。28~37.5歲是不到7000鹼基。而28歲以下年齡組的精子DNA端粒長度是12000多鹼基，28~37.5歲年齡組是將近13000鹼基那麼長，到了37.5歲以上就是14000多個鹼基了。
隨著年齡的增長，精子的DNA端粒不斷延長，而且與白細胞DNA端粒有顯著差異。也就是說，精子的DNA端粒比白細胞的DNA端粒長，同時隨著年齡的增長，DNA端粒在精子上是逐漸延長的，而在白細胞上是逐漸縮短的。
圖1
圖1代表端粒長度隨年齡變化的線性關係，可以看到，隨著年齡的增長（從18歲到68歲），精子的DNA端粒是線性延長的，而白細胞的DNA端粒是線性縮短的。白細胞的每一次增殖都縮短了DNA端粒，而精子的每一次增殖都延長了DNA端粒。另外，它們之間還有一個相對性：在同一個體中，如果白細胞的DNA端粒相對較長，其精子的DNA端粒也相對較長（圖2）。這就意味著它們可能是由遺傳因素決定的。
圖2
在這裡，我們可以計算一個量化關係，比如40歲比20歲的精子的DNA端粒平均長多少呢？結果是長1140個鹼基，也就是說每年都延長57個鹼基。精子的繁殖週期是16天更新一代，也就是說每年更新23代。從青春期到20歲的時候，精子已經約有150代的繁殖了，到40歲的時候更新了610代。這意味著在20歲到40歲之間，精子更新了460代。因此作為男性的生殖細胞，精子每更新一代，DNA的端粒就延長2.48個鹼基。
對於造血幹細胞，40歲比20歲時的白細胞DNA端粒平均縮短了380個鹼基，也就是每年縮短了19個鹼基。20歲到40歲的造血幹細胞更新了14.6代，每年更新0.86代。因此造血幹細胞每更新一代，它的DNA端粒就縮短26個鹼基。
可見，精子的每一次更新迭代，它的DNA端粒都在延長，20年延長了1140個鹼基。一般來說，如果我們的DNA端粒是15000個鹼基的話，那麼20年將近延長了10%。實際上DNA端粒一般到了八九千的時候，細胞就不再增殖了，那我們就只有大約五六千個鹼基可以消耗。要延長1140個鹼基，意味著20年間我們可用、可消耗的DNA端粒的鹼基延長了20%左右，所以這是一個讓我們非常興奮和吃驚的現象。
總結
§ 對於人類來說，精子的DNA端粒隨著年齡的增長而逐年延長，白細胞的DNA端粒則是逐年縮短。而對於如何延緩DNA端粒縮短，一些抗衰老藥物和生活方式的改善，比如鍛鍊、限制熱量攝入、健康飲食、心情愉快都可能會有幫助。但即使什麼都不做，精子的DNA端粒都是隨年齡增長而延長的。
§ 年齡比較大的男性將具有更長DNA端粒的精子傳給子代，理論上可以導致其子代機體的細胞擁有更長的DNA端粒，結果就是更長壽。所以現在已經有研究結果表明，如果爺爺的歲數大，不僅父親的歲數大，孫子的壽命也會延長。
§ 對同一個體而言，他本身的精子和白細胞的DNA端粒是相匹配的，如果精子的DNA端粒更長，他的白細胞的端粒也會更長。就此我們可以推測，如果白細胞的DNA端粒消耗過快，那麼他的精子的DNA端粒相應地也不如同齡人長，或者說不會延長很快。這可能與我們的生活方式有關，比如吸菸、精神壓力過大、肥胖等。
§ 隨著現代人類生育年齡的後移，人類的壽命可能被推向男性驅動的長壽，導致老年化趨勢進一步加重。也就是說父親的歲數越來越大，他的後代長壽的機會也越來越大。特別是國家放開二胎後，生二胎的父親年紀普遍偏大，二胎的壽命應該也會延長，所以我們要做好長遠的準備。
最後，我們來探討一下研究結果背後的科學道理。為什麼會出現精子的DNA端粒延長，而白細胞的DNA端粒縮短呢？
假說一：端粒酶作用
在我們的外周細胞中有一種合成DNA端粒的端粒酶，是一種RNA逆轉錄酶，它的功能是被抑制的。當我們出生以後，7歲之前DNA端粒會快速地縮短，之後放緩速度逐年縮短。這是因為DNA端粒已經喪失修復能力，負責DNA端粒修復的端粒酶被抑制了。但在生殖細胞（睪丸）裡，有大量的端粒酶可以延長DNA端粒。
假說二：進化選擇
年紀較大的父親生育孩子面臨著進化壓力，所以他的後代也需要能夠延緩生育。這在進化中間就有了一個優勢選擇，留下一批DNA端粒長、修復能力強的人群。結果男性群體隨著年齡的增加，他生殖細胞的DNA端粒在不斷地修復，不斷地延長，導致後代壽命不斷地延長。
△ 該圖片由StockSnap在Pixabay上發佈
雖然年長的父親可能會造成後代的一些隱患，包括遺傳病、基因突變、精神疾病和心血管疾病等，但是DNA端粒的延長對細胞有保護作用，特別是讓後代有更長的壽命，而且還可能有一個更健康的生命過程——DNA端粒的延長和癌症的發生率、心血管疾病的發生率以及很多慢性病的發生率都是負相關的。
參考文獻：Molecular Human Reproduction 2012;18:517-522