在有机体的一生中，其体内的某些细胞为了有机体的整体利益而被迫死亡［为了叙述方便，称这些细胞为D-细胞（Doomed cells）——译者］。在精湛的生物化学反应的最终结果，它们制造了一个死亡蛋白质库，并把它用于自身。事实上，它们获得了这个自我毁灭的手段之后便自毁了。细胞生理性死亡这一过程，长期以来仅仅作为一个奇特的现象看待，现在，由于它涉及到免疫系统、癌以及艾滋病，而成为不同学科都感兴趣的课题。

D-细胞的死亡是我们所熟悉的许多现象产生的基础。它除去了蝌蚪的尾巴，重新塑造了蝌蚪，形成了蛙园钝的臀；它分解了进入变态期毛虫的幼稚组织；在脊椎动物的胚胎期，它除去了处于发育中的肢体的许多细胞，使此后的肢体发育成5个分开的指；鸭的蹼足减少了鸭的死亡。

同样令人称奇的发现是来自对一种叫Caenorhabditis elegans线形蠕虫的研究。根据霍德华 · 休斯医学院及麻省理工学院的罗纳德 · 埃利斯、袁俊英和罗伯特 · 霍维兹的研究，制造了一个蠕虫，使预定部位的1090个细胞在预定时间必须产生；而使预定部位的131个细胞在预定时间必须死亡。在大多数情况下,D-细胞从生到死的存活期不足1小时。两个基因ced-3和ced-4对发生细胞死亡过程是必需的，其中任何一个基因异常，D-细胞都能幸免于难，而有机体的发育就会异常。

D-细胞的死亡并没有限制有机体的发育。成年动物可以通过平衡细胞的分裂和死亡来控制器官的大小。某些激素通过促使细胞“自毁”来发挥其作用。例如，肾上腺的糖皮质激素引起胸腺细胞的死亡，就是这种情况。胸腺是位于胸部，在免疫系统中起重要作用的腺体。免疫系统的其他部分依赖D-细胞的死亡，完成它们许多最重要的作用。

大多数D-细胞死亡，是通过一个可以识别的同一过程进行的。这个过程由爱丁堡大学的阿拉斯泰尔 · 柯里，约翰 · 克尔和安德鲁 · 怀利命名为“apoptosis”。apoptosis由开始到完成仅仅需要几小时的时间。当D-细胞的细胞核改变了形状并开始裂解为碎片时，D-细胞便脱离了它周围的细胞并皱缩，，最后，它裂解为许多碎片，迅速地被邻近细胞或巨噬细胞吞食。吞食是与生化破坏（即细胞中脱氧核糖核酸被强有力的酶破坏）同时进行的。产生的脱氧核糖核酸碎片进行胶体电泳分析时，会出现一个可以分辨的脱氧核糖核酸梯形图。

怀利和他的同事马克 · 阿伦兹认为apoptosis是由“准备”和“触发”两个关键性的阶段组成的。在准备阶段，细胞制造了为它自身死亡所必须的蛋白质。这些蛋白质包括两个重要的酶：核酸酶（它的作用是裂解脱氧核糖核酸）和谷酰胺转移酶。谷酰胺转移酶的作用是在细胞内的各种结构之间形成交叉连结，从而在细胞死亡时产生形状改变。因为细胞必须经常地制造：自身这些酶，所以那些能破坏这一过程的化学药品，有时就能阻止apoptosis。看来，在细胞死亡之前，它一定是健康和充满活力的。

一旦准备就绪，细胞就等待信号，该信号促使它释放针对它自身的化学武器。“触发”是个复杂过程，按照在斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究院工作的戴维 · 麦康基，斯坦 · 奥伦尼厄斯和麦克尔 · 琼德尔对胸腺细胞的研究结果，“触发”机制有钙离子的参与。但是，离子并不是一成不变地总能触发apoptosis，如果伴随钙离子的信号还有由其他分子所携带的信号，细胞就幸免不死；相反，如果钙离子的信号出现时不伴随其他信号，那么，细胞就启动了它的“自杀”程序，激活了核酸酶。该细胞相当像“Minnie the pooh”这篇小说中所描写的猫头鹰的窝，窝的门上有门铃、拉绳和门环。该细胞根据信号是牵拉了生物化学铃还是敲了门，或是既牵拉了铃又敲了门来理解进来的信号，以便作出相应的反应。

一旦apoptosis进行，细胞就裂解为碎片。对其他细胞来说就是尽快地清除死亡细胞碎片。爱丁堡的怀利、爱德华 · 杜瓦尔和罗伯特 · 莫里斯通过研究提出一种观点：即将死亡的细胞带有化学标记物，这种化学标记物可能是糖分子，它可以使死亡细胞碎片被辨认出来。吞噬细胞和邻近细胞认出这些标记就开始吞食这些细胞碎片。据伦敦皇家医学研究生院、哈默史密斯医院和帝国癌症研究基金会的约翰 · 萨维尔及其同事的研究认为，在有机体控制炎症方面，这种机制具有重要作用。该研究小组在吞噬细胞表面发现了一种叫作Vitronectin受体的分子，这种受体分子能辨认出将死亡的白血细胞，从而使吞噬细胞将它们吞噬。这些白血细胞是嗜中性白血细胞，它们积聚在发炎的地方，在化学药品的协同下与细菌作战。白细胞的作用是强大的，以至于它们能同时损伤机体本身组织。吞噬细胞的吞食及apoptosis联合作用消除了潜在有害的嗜中性白血细胞，从而控制了炎症。

Apoptosis在抗感染方面也起了重要作用。没有apoptosis的参与，具有复杂机制的免疫系统就不能发挥作用，这样说并不夸张。以感染了病毒的细胞为例，这些细胞对机体造成威胁，机体对侵入病毒的反应是调来释放细胞毒素的T淋巴细胞，它辨认出被感染的细胞并把它消除。有关这些细胞死亡的真实机制是它们被消灭了还是自毁的，现在存在着争议。T细胞把有孔的蛋白质按插到靶细胞的细胞膜上，在靶细胞自身原因的基础上，这是一种致命性的作法。这证明了靶细胞是通过apoptosis而死亡的。这就好像是靶细胞遇到释放细胞毒素的T淋巴细胞后被说服而自己自毁的。

一个观点认为：释放毒素的细胞把死亡程序传送给靶细胞，引起靶细胞的自毁。尽管如此，靶细胞的死亡也不是被动的，它自己的基因必定起了作用。这一论点是由戴维 · 尤克在几年前研究得出的（那时他在哈佛医学院）。尤克培养了一种细胞进行研究，这种细胞能抵抗T淋巴细胞毒素对它的杀伤作用，这种抵抗作用明显地阻止了该细胞的基因变异。看来，靶细胞在T细胞毒素作用时，一定也接纳了“死亡命令”。

当把释放毒素T细胞的活动搞清楚了，就明白了免疫系统是一个强有力的武器。使用这一武器时必须十分小心地瞄准目标，一旦出差错，免疫系统就会把机体自身组织作为侵入物当靶子打，结果造成自身免疫性疾病，如多发性硬化症或格雷夫斯肌无力。免疫系统必须能识别出哪些是自身组织，那些不是自身组织，并且它还必须学会怎样去识别。各种T淋巴细胞在生命的早期学习这些“技能、老师就是apoptosis。

T淋巴细胞表面布满了受体分子，受体分子的作用是辨认出异体物质并触发免疫反应。虽然每个T淋巴细胞仅携带一种受体，但是整个机体早已准备了1亿个不同类型的T淋巴细胞，以便对付尽可能多的异体物质。这一过程不可避免地产生许多对机体有害的T细胞，这些T细胞携带着能对抗机体本身化学成分的受体。这些抗自身成分的T细胞对机体来说是一种潜在的危险，所以机体必须在生命的早期除掉它们，使它们失去活性。这可能涉及到种种不同机制，其中之一就是细胞的“自毁”几个实验室的研究人员，如：伯明翰大学的克里斯托费 · 史密斯及其同事，加拿大阿伯塔大学的史玉芳、贝尼 · 萨海和唐拉斯 · 格林，以及在瑞士路德维格癌症研究所工作的罗布森 · 麦克唐纳和罗斯曼瑞 · 利斯的研究结果都支持这一观点。

下边所介绍妁就是一个既巧妙又经济的机制：在胸腺里正处于发育阶段的幼稚T淋巴细胞受体，如果与它所遇到的化学物质结合得太紧了，那么这些幼稚T细胞就通过apoptosis发生反应而自毁。处于发育早期阶段的T细胞，还未曾接触外部世界。所以，他们所结合的物质都是机体自身的分子。那些在自己所制造的“大屠杀”中幸免于难的T细胞则进一步发育成熟_在此之后的生活中，T细胞的受体在与外来物质结合时，不是T细胞的自毁，而是T细胞的增殖。总之，同样都是T细胞却经历了两个截然不同的过程：那些对机体自身物质起反应的T细胞自毁；而使确实对机体有用的T细胞增殖。

在幼稚T淋巴细胞中所进行的apoptosis能保护机体免除免疫系统对自身组织的破坏。对于另外一种免疫细胞——B细胞，apoptosis有着更积极的作用，在它的帮助下，使免疫反应更好地随时调整。B细胞在骨髓里成熟，由它产生抗体，抗体是一种蛋白质，它能与外来物质结合并使其灭活，或消灭这些外来物质。

B细胞最引人注意的特征之一就是它能随时间的推移，改善它所产生的抗体的质量。通过选择过程，产生抗体的基因发生变异。在这个选择过程中，刺激了那些表面带有优质抗体（与靶子亲合力强的抗体）的B细胞增殖，而那些带有劣质抗体的B细胞遭到破坏。伯明翰大学的刘永军和他的同事提出一种观点：这些带有劣质抗体的B细胞通过apoptosis而自毁，让位给较优质B细胞。

有关B细胞的研究已经证明，癌瘤的研究也涉及apoptosis，在滤泡性B细胞淋巴瘤病例中，B细胞以一种不正常的方式积聚之后，产生一个迅速生长的恶性肿瘤。滤泡性B细胞淋巴瘤经常发生易位——基因从一个染色体转移到另外一个染色体。易位把bcl-2基因片断连接到制造抗体基本成分的基因上。因为B细胞的抗体基因具有高度活性，所以，不可避免地bol-2基因产物就开始大量产生。

现在，许多实验室的实验结果证实了bol-2是一个能抑制apoptosis的基因。当bol-2基因在移位后迅速起作用时，细胞则不按期死亡，而是静态积累。尽管在细胞无限制地增殖之前，另外一个遗传灾祸是必需的，但是对恶性肿瘤的发生bcl-2是有责任的。究竟bcl-2是通过什么方式阻断了apoptosis现仍不清楚，但是，在美国圣 · 路易斯城和密苏里州的霍德华 · 休斯医学研究院工作的戴维 · 霍肯伯里及其合作者研究证实bcl-2的基因产物存在于线粒体中（线粒体是一种与产生能量有关的细胞器）。

这一重要的基因可能也影响到Epstein-Barr病毒（非洲淋G细胞瘤病毒）的活性。该病毒与许多伯基特淋巴瘤（Burkitt's Lymphoma）（—种B细胞肿瘤）病例发病有关。当非洲淋巴细胞瘤病毒感染了B细胞时，B细胞的寿命就延长了，但在正常时B细胞的寿命原本是短暂的。伯明翰大学的格温 · 威廉斯、希拉 · 亨德森和他们的同事研究证实，该病毒是通过阻止它所侵入的细胞自毁来达到延长该细胞寿命的目的。它可能既直接通过阻断apoptosis，也间接通过利用bcl-2基因达到这一目的。

正如威廉斯所指出的：细胞自毁是细胞生物学的“关键控制点”，它是由一个错综复杂的机制调节的过程，可以被加速，也可以被抑制。将来某一天，有可能通过控制这些错综复杂的机制发明一种新方法治疗癌症。有关这一设想的实现，由于在海德堡的德国癌症研究中心工作的伯恩哈特 · 特劳思和另外一个实验室的同事共同研究已取得进展。特劳思和他的研究小组发明了一个单克隆抗体，这种单克隆抗体能结合到被培养的血细胞上，并使其进行apoptosis。证明，几种不同种类的T细胞对这个单克隆抗体是敏感的，用单克隆抗体处理它们时，这些B细胞或T细胞则自毁。人为制造的患B细胞肿瘤的老鼠，注射单克隆抗体后，肿瘤得到控制。

癌症研究人员对apoptosis的兴趣日益增加。肿-瘤的生长是由细胞分裂速率和细胞死亡速率来控制。在几年以前，由爱丁堡的怀利和他的同事研究结果强：调了这一平衡的重要。研究人员用含癌基因（可引起癌的基因）的细胞诱导老鼠发生了肿瘤。大多数侵润性肿瘤是由高速度的细胞分裂伴以低速度的apoptosis造成的。尽管其他肿瘤细胞也分裂得快，但apoptosis减慢了肿瘤的生长。

对apoptosis研究兴趣的兴起，不仅只使癌的研究受益。按照在里尔的巴斯德研究院工作的琼 · 克劳德 · 艾默森和安德列 · 卡普伦最近提出的见解，apoptosis可能与HIV（人免疫缺陷病毒——引起艾滋病病毒）感染有关。感染了HIV后机体逐渐丧失了助手T细胞。当受到刺激时，未成熟的T淋巴细胞不时地进行apoptosis，而成熟的T细胞则增殖。研究人员说该病毒由于某种原因能起动T淋巴细胞摧毁自己。如果这个病毒具有促进apoptosis的特征，那么，因艾滋病有关的一些症状，如细胞减少和诸如脑和骨髓组织的萎缩就可以解释。

虽然这些观点是纯理论性的，但是他们阐明了ptosis参与生物体诸多生理活动的重要性。细胞具有死亡的能力，这对生物来说是重要的。这是我们通过免疫系统的发生、变异及微妙的作用认识到的。熟练地运用apoptosis这一奇特的过程，在某一天可能成为医学研究中心。

[New Scientist，1992年第1805期］