人類細胞可以在科學實驗室里永生,因為它們可以無限地自我復制,這是1958年科學界所接受的一個觀念。畢竟,真菌或細菌在營養液中可以自我復制無數次。但是,賓夕法尼亞大學維斯塔研究所的科學家列奧納多?海佛烈克(Leonard Hayflick)無論怎么做,都無法誘導人類細胞活過一定的生命期限。起初他擔心自己犯了某些低級錯誤,比如他沒有提供正確的營養成分或者沒有適當地清理廢棄物,但他所做的一切都不能使細胞存活的期限延長。
經過3年令人精疲力竭的實驗,他提出了一個激進的新觀點,即細胞只能分裂有限的次教,然后就會停止分裂”。這一發現對于認識衰老和癌癥都極其重要,卻并未立即被科學界接受。根據海佛烈克的說法,該發現“花了10到15年的痛苦歲月”才被普遍接受。他遺憾地回憶說:“要推翻半個世紀之久的成見是多么不容易,即使在科學上也是如此。我們現在知道人類細胞的壽命確實有限,并不能無限繁殖。細胞壽命的這個極限現在被稱為海佛烈克極限。
細胞通常復制40到70次以后就會停止。海佛烈克正確地感覺到這是細胞老化的一種形式,這種老化發生在細胞核中,細胞核中包含染色體。2009年諾貝爾生理學或醫學獎得主伊麗莎白?布萊克本(Elizabeth Blackburn)和卡羅爾?格雷德(CarolGreider)后來證明,細胞在向海佛烈克極限方向進展時,用端粒,即染色體未端的帽,“計數”復制的次數。端粒帽在細胞分裂過程中保護 DNA,細胞分裂一次,染色體的端粒就會變短一點。當端粒過短時,細胞就不再分裂,這時它會啟動細胞凋亡,即程式化的細胞死亡。這一過程為防止癌癥不受控制的擴散提供了自然保控。細跑年齡不以年計,而是以細胞復制的次數來計算。
正常細胞壽命有限,而癌細胞卻長生不死;它們和細菌一樣,不受海佛烈克極限的限制,可以無限地復制。癌細胞產生一種叫作端粒酶的酶,該酶可以增加染色體未端端粒的長度。因為端粒帽永不變短,癌細胞就可以肆意繼續分裂。這阻斷了細胞的自然年齡進程(衰老)和定期的細胞死亡(調亡)。在細胞在培養中,可以永遠保持癌細胞的生長。
正常細胞在達到海佛烈克極限后不能進一步分裂,癌細胞卻像數字文件一樣可以無限復制。能夠以100%的保真度傳送或復制它們。在正常情況下,當細胞壽命超過其有效期限時,它們就會被殺死并被替換。癌細胞卻繞過這一凋亡過程,實現了復制永生。