有一天派派的手機突然提醒：“您手機的電池儲量已降低至80%以下，請您前往xx專修店更換電池”。在這條信息的指引下，派派獲得了一塊新電池，以及附帶的全新手機使用體驗。

手機電池常常被關(guān)注，但身體“電池”無人知曉！在你沒有察覺的地方，你的身體“電池儲量”正在下降，以衰老的方式摧毀你的正常生活與行動力。

身體電量告急怎么辦？近日，來自德國的研究者在Cell子刊上發(fā)表相關(guān)研究表示，想在衰老的來勢洶洶中保持“超長續(xù)航”？給自己的身體“換個太陽能電池”或許是個不錯的選擇[1]！

如果要說人體就像一座精密、難以復(fù)制的大型機械，那么，運行這座大型機械也就需要精密的能量供應(yīng)。每個人都坐擁幾十萬億動力源——存在于幾乎每一個細胞里的小小線粒體，是支持生物活動的根本動力。

但是！年齡漸長之后，腰酸腿痛，精神不振，好像身體被掏空……住腦！這其實是衰老通過線粒體對人類造成的打擊。作為十二大衰老標(biāo)識之一，線粒體功能障礙就是因為動力供應(yīng)出現(xiàn)問題而造成或加速衰老的現(xiàn)象。

圖注：細胞里的線粒體模式圖及其顯微成像

那么，線粒體里究竟發(fā)生了什么，能影響到衰老的一舉一動？

通過之前研究的積累，人們知道在線粒體里，有重要的能量代謝相關(guān)途徑，如TCA循環(huán)等，主要負責(zé)將吃進去的養(yǎng)分的能量轉(zhuǎn)換為細胞能直接應(yīng)用的“能量通貨”——ATP。而在這個過程中，離不開一種名為質(zhì)子動力（PMF）的勢能的大力支持。

圖注：PMF參與線粒體里的每一項重要工作

就像斜坡上的物品會自動滾落坡底，PMF所代表的，也像是這種“高度差”：線粒體內(nèi)膜內(nèi)外的電位（Δψm）和酸堿度（pH值）存在差值，而“阻擋落下”的這股能量，就能被用于生產(chǎn)ATP或完成線粒體的其他功能[2]。

在生物學(xué)界中，這種PMF被形象地形容為“電壓”，和我們所認知的普通電池一樣，線粒體這塊“電池”，也必須要有“PMF電壓”才能持續(xù)正常工作。

但是，就像便攜式電池在重復(fù)充電、放電循環(huán)后就會損耗、必須更換一樣，線粒體的功能隨著年齡的增長而下降，也和PMF的損傷有脫不開的關(guān)系。

圖注：衰老與PMF的電池電壓關(guān)系

隨著衰老的進展，人體細胞里的PMF越來越少，并因此難以維持包括但不限于呼吸作用的線粒體功能。比如，在低PMF的作用下，抗衰利器自噬的功效會打折扣、細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)會有所下降，甚至抗衰明星物質(zhì)二甲雙胍都會因此表現(xiàn)出D性[3]。

如果PMF全面消失就更不用說了，細胞里的線粒體會全線停擺，留給細胞的命運只剩S亡。

基于PMF在衰老過程中的逐漸擺爛行為，研究者們一直在想，既然PMF如此重要，能不能通過控制PMF來實現(xiàn)線粒體“永動機”呢？或者，能間接抗衰延壽也好呀。

于是，研究者們決定舍棄PMF上游需要氧化養(yǎng)分釋放能量等其他線粒體代謝環(huán)節(jié)，直接動手人工將PMF拉高。

No.1

細菌視網(wǎng)膜？“看”到一段更長的生命

因為深處細胞內(nèi)的微觀分子世界，這個目標(biāo)看上去困難，但想做到“勢如破竹”可能也只需要一個正確的方向。

幾年前，研究者們在研究人工細胞的過程中想到了一種物質(zhì)——bacteriorhodopsin，中文名叫細菌視紫紅質(zhì)，更通俗的說法叫細菌視網(wǎng)膜紫質(zhì)。

圖注：細菌視紫紅質(zhì)

這種物質(zhì)來自嗜鹽菌。雖然被冠上了“視網(wǎng)膜”之名，但作為單細胞生物的細菌當(dāng)然沒有人類一樣的視覺，這其實就是一種能感光的色素蛋白。但這種蛋白質(zhì)能發(fā)揮轉(zhuǎn)運站的能力，只需要光照作為條件，就能源源不斷地將質(zhì)子轉(zhuǎn)運到生物膜的另一端[4]。

這不就是為PMF量身打造的嘛！之前，細菌視紫紅質(zhì)一直被用作生物材料，應(yīng)用于各式各樣的生物傳感器，將它用于抗衰還是頭一次。

表：近幾年，火起來的細菌視紫紅質(zhì)的主要應(yīng)用小結(jié)[5]

當(dāng)把細菌視紫紅質(zhì)人工安裝到細胞里，研究者們發(fā)現(xiàn)，細胞似乎不再需要養(yǎng)分代謝，只要照照光就能合成ATP[6]。當(dāng)通過基因編輯在線蟲的每個細胞里表達這種“視網(wǎng)膜”，然后給予它們足夠的光照，線蟲就能擺脫線粒體衰老的燃眉之急。

對照組線蟲按照命運寫好的“蟲生”一邊失去PMF，一邊衰老走向S亡的時候，表達“視網(wǎng)膜”的線蟲卻能輕輕松松維持正常的PMF水平，活出高達130%的壽命，其運動能力也略高于對照組線蟲[7]。

圖注：“細菌視網(wǎng)膜”的正常運行需要3個條件：“視網(wǎng)膜”（mtON）、“視網(wǎng)膜輔助因子”（ATR）和光（light），缺一不可

No.2

光合“植物”人？用光生產(chǎn)能量，還得是植物最拿手

“細菌視網(wǎng)膜”的實驗成果相當(dāng)喜人，而既然打開了“相信光”的思路，能人工改善PMF水平的方法也多了起來，既然細菌可以，那光合作用的正統(tǒng)——植物為什么不行？

在讓動物通過植物獲得“光合能力”的研究中，研究者們發(fā)現(xiàn)，自然界居然早有先例！一種名為葉羊的海底小動物就靠著漫長的進化，獲得了通過攝取海藻葉綠體點亮光合作用的神奇能力！

圖注：只有半厘米的海底生物葉羊，是不是很形象？

人類研究也絕不認輸！2022年，研究者們從植物賴以光合作用的葉綠體中收集到關(guān)鍵功能單位——類囊體，然后將它們打包好、移植到小鼠的細胞里。

神奇的事情發(fā)生了！

當(dāng)給予合適波長的光照，這種來源于菠菜的類囊體在小鼠細胞成功發(fā)揮了促進ATP合成的功能，衰老小鼠細胞的代謝能力都得到了極大的改善；而且，因為植物類囊體被移植進的是活體小鼠的軟骨細胞，衰老小鼠也獲得了機體層面的好處：骨關(guān)節(jié)Yan改善[8]。

圖注：植物類囊體移植能輔助ATP、NADPH合成，并改善骨關(guān)節(jié)炎

No.3

線粒體難以為繼，光質(zhì)子泵生生不息

在接下去的研究中，既然細菌和植物都可以，那真菌表示也可以。

2023年，研究者們又從一種名為斑球菌的真菌里找到了一種新的光驅(qū)動質(zhì)子泵“Mac”，這種質(zhì)子泵和“細菌視網(wǎng)膜”或葉綠素類囊體一樣，可以利用光能直接生產(chǎn)ATP。

圖注：Mac光驅(qū)動質(zhì)子泵的作用原理

在Mac光合質(zhì)子泵的作用下，免疫細胞與其衰老相關(guān)的功能下降情況得到改善，其抗腫瘤能力也得到提升[9]。

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至此，從細菌到植物再到真菌，人們成功通過創(chuàng)造“細菌人”、“植物人”、“真菌人”等方法（不是），實現(xiàn)了無數(shù)人小時候的夢想：不吃飯，曬曬太陽就能活！四舍五入還能延壽二十多歲！

在之前的研究中，針對線粒體的抗衰方法數(shù)不勝數(shù)，但如果用PMF思維來看待這些干預(yù)方法，其實新舊干預(yù)方法之間也存在共通之處。

比如，輔酶Q早早就憑借著其改善線粒體功能的強大能力聞名于抗衰圈子，后來研究證明，它就是通過增加PMF來逆轉(zhuǎn)衰老；雷帕霉素是抗衰物質(zhì)中的綜合型選手，而它也被證明，因為能改善PMF，在與二甲雙胍聯(lián)用時緩解二甲雙胍的毒性；熱量限制是研究逾百年的抗衰干預(yù)手段，它也需要通過調(diào)節(jié)PMF來改善老年動物代謝，才能維持延壽功效[2]……

如此看來，PMF不僅是線粒體功能障礙領(lǐng)域的關(guān)鍵，未來也必將在抗衰研究的領(lǐng)域大放光彩，說不定在PMF的熱潮下，未來的你我，都能、并樂意成為“植物人”呢？

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