盡管科學技術的發(fā)展日新月異，但人類對自身衰老機制的了解仍然知之甚少，甚至連衰老是何時何處在體內(nèi)發(fā)生的都難以預知。眾所周知，胚胎早期發(fā)育具有一定的程序性。然而，與這種程序性形成鮮明對比的是衰老過程的隨機性和不可預測性。衰老機制甚至一度被認為是難以應用實驗方法來研究的。最近，美、日專家開始探索應用分子生物學技術研究衰老問題，并取得了一系列可喜的成果。

首先，科學家們發(fā)現(xiàn)了一個特殊的小鼠突變種系，并將之命名為Klotho(克洛托是希臘神話中紡織生命之線的女神名字)。該種系的小鼠表現(xiàn)出一系列類似人類的早衰癥狀，如活動減少、生育能力喪失、骨質(zhì)疏松、動脈硬化、皮肢萎縮等。針對Klotho突變鼠的分子生物學研究發(fā)現(xiàn)，上述表現(xiàn)型都是由于一條單基因的斷裂所致，該基因被命名為Klotho基因，編碼的是一個首次發(fā)現(xiàn)的胞外作用蛋白(即分泌蛋白，通過選擇性RNA導肽引導、蛋白水解酶的切割及其他修飾而分泌到胞外)。顯然，它與以前所發(fā)現(xiàn)的那些在細胞核內(nèi)發(fā)揮作用而引起衰老的因子是截然不同的。進一步的研究表明Klotho基因的作用必需由一種循環(huán)體液因子參與的信號途徑所介導。因為⑴盡管Klotho突變鼠表現(xiàn)為全身性衰老癥狀，但僅有有限的幾個器官能夠表達內(nèi)源性的Klotho基因；⑵將正常的Klotho蛋白注入有限的幾個器官中，就能有效地改善其全身性衰老癥狀。更進一步地說，有理由相信Klotho蛋白本身就是一種抗衰老體液因子。值得注意的是，Klotho突變鼠是首次建立的動物衰老模型，相信這一模型的出現(xiàn)能夠開創(chuàng)人類衰老研究的一片新天地。

其次，研究早已證實細胞水平的衰老(即細胞增殖能力的喪失)可歸因于線性染色體兩端端粒在每次復制時的磨損、縮短所導致。反之，在原核細胞中，依靠環(huán)狀染色體結(jié)構和端粒酶的作用，每次復制后端粒并不縮短，反而有所延長，從而使細胞能夠長久地保持旺盛的增殖能力。為什么生物在向高等進化的過程中會放棄具有旺盛增殖能力的環(huán)狀染色體而不得不選擇逐漸衰老的線性染色體呢？這個問題一直令人費解。最近，科學家提出了一種嶄新的“代價假說”，認為高等生物從無性生殖進化到有性生殖，使得不同遺傳背景的遺傳物質(zhì)得以融合，增添了變異機會，造就了復雜的身體結(jié)構，從而大大增強了對環(huán)境的適應能力。

然而付出的代價就是衰老。一項以醇母菌為對象的研究有力地證實了這一假說。研究發(fā)現(xiàn)，在有性生殖特有的減數(shù)分裂中，線性染色體的結(jié)構和端粒的存在起到了關鍵性作用。在減數(shù)分裂前期，所有端粒匯集于紡錘體極體(SPB)，然后在極體自發(fā)擺動的帶動下，與之相連的染色休也開始擺動，從而使線性染色體完成正確的排列與配對，即染色體聯(lián)合過程，得以實現(xiàn)生殖細胞的正常生殖。在實驗中，如果人為地以環(huán)狀染色體代替線性染色體，裂變的醇母菌交配時就不能產(chǎn)生正常芽孢，減數(shù)分裂過程被迫終止。從以上研究不難發(fā)現(xiàn)：線性染色體是生物進化過程中選擇的一把雙刃劍，一方面它使高等生物具備了有性生殖的能力，另一方面也使高等生物不得不面對衰老和死亡。