线粒体——我们的立命之本

我们知道，肠道中细菌的数量约为人体细胞数量的10倍，这些细菌能够帮助我们消化、解毒、合成营养素、调节我们的激素系统和免疫系统……随着这些年来的研究，它们显得越来越重要。

而其实，在我们体内还有另一种细菌，其数量是身体细胞总量的至少1000倍，因此是肠道细菌数量的至少100倍；我们全身的几乎每一个细胞都要依赖它们才能工作，我们的心、肺、血管、血液、胃、肠、肝、胰等等，几乎都是为了供养它们而运转的……

线粒体

15亿年前，地球上充满了一种致命的毒气——氧气，毒死了当时绝大部分的（微）生物。只有少数几种细菌找到了方法，能利用这种毒气来产生能量，从而存活下来。

后来有一种细菌被一种古菌吞进了体内，但却没有被分解掉，还在继续“化毒为火”；那古菌也因此变得既不会被毒气伤害，反而还能产生比之前多得多的能量，从而能够长出更复杂的结构，有更复杂的功能——这古菌后来就成了我们这些“真核生物”（包括植物、动物、菌类）的细胞，而那细菌就是细胞内的线粒体。

线粒体是细胞内的一种细胞器，大概是一根短棒的样子；它们从周遭的细胞液中摄入氧气和“燃料”，让它们在其内部“燃烧”，用得来的化学能量为细胞内所有需要能量的活动供能——就像发动机一样。

人体内的每个细胞平均有1000~2000个线粒体，极度耗能的组织（比如心、脑、视网膜）中的每个细胞则有10000个线粒体（女性的某些卵巢细胞甚至有10万个线粒体）。

线粒体供能的方式是将ADP（二磷酸腺苷）变成ATP（三磷酸腺苷）——ATP被细胞使用后，少了一个磷酸根，又变成ADP，然后再进入线粒体获得能量（磷酸根）变回ATP……因为细胞内的ATP储量只能维持几秒钟的能量需求，所以上述循环制造过程一刻都不能停（否则我们几秒内就会死掉）。

一个线粒体在状态良好、运转正常的时候，每秒钟可以循环制造600个ATP——在一个时间点上，整个人体内全部的ATP分子大约总重50克——但一天内可能需要循环制造超过150公斤的ATP！——这就是线粒体每天的（主要）工作。

除了供能，线粒体还参与其他的细胞活动，比如它们能控制细胞间的信号传递、细胞的分化与生死周期——如果线粒体不能正常工作，那么会释放信号，促使细胞启动凋亡程序（这种情况下“自杀未遂”的细胞可能会变成癌细胞（所谓“沃尔伯格效应”））——提升线粒体效率可以延长细胞的生命。

线粒体内膜还能将胆固醇转化成孕烯醇酮，这是其他类固醇激素（包括雄激素和雌激素）的前体。所以线粒体功能正常的时候，体内的性激素水平也才能正常——而雄激素和雌激素也会反过来调节细胞内的线粒体数量——线粒体功能与激素水平之间，会形成要么良性要么恶性的循环。

某些细胞内的线粒体还有特殊的能力，比如肝脏细胞内的线粒体独有能代谢氨（在降解蛋白质时的副产品）的酶。

线粒体DNA和线粒体效率

每个线粒体有37个基因，它们只编码13种蛋白质（剩下的编码RNA），这些蛋白质组成线粒体的核心——电子传递链；组成线粒体的其他1500种蛋白质，则由细胞核内的30000个基因编码。

于是线粒体DNA和细胞核DNA会存在匹配度的问题——双方编码的蛋白质必须能够配合得足够“严丝合缝”，线粒体才能进行正常的能量生产（生产的ATP足够，而自由基不多）；否则细胞会启动凋亡程序。

我们的线粒体DNA全部来源于母亲。在这个意义上，我们与母亲（和姥姥）更亲近一些非常合理。

每当一个受精卵产生时，都会测试其中细胞核DNA（分别来自父方和母方）和线粒体DNA（完全来自于母方）的匹配度，如果不达标，那么该受精卵（或胚胎）就不会继续发展成成熟的胎儿（所谓“隐性流产”的原因之一）。

在这种匹配度上，不同的物种要求的标准不同：比如啮齿动物的标准普遍较低，而人类和鸟类的标准较高——标准低的物种，一般来说生育率高（隐性流产少）；标准高的则生育率低（隐性流产多）。

我们体内的线粒体绝非只有一种——一般来说，每个细胞会同时备份10～20套线粒体DNA，用以不断地生产新的（不同的）线粒体（线粒体的生命周期只有约3个星期，然后要么分裂（增殖），要么死亡（“线粒体自噬”））。于是不同的线粒体，其DNA与细胞核DNA的匹配度会不同——其工作效率也有高有低。

一般情况下，年轻人的细胞内效率高的线粒体较多——它们能（利用有限的资源，尤其是氧气）生产足够的能量（ATP），同时产生较少的自由基。

细胞内高效的线粒体越多，身体各方面的机能（无论是免疫力、体力、记忆力、思维活力、情绪……）也就越好，我们也就越能享受到生命的喜悦，越有“活着真好”的感觉。

而如果细胞内低效的线粒体过多，从而ATP生产不足，而自由基又过量，那么细胞寿命就会缩短，身体机能下降，衰老加速。

肠道细胞内的低效线粒体过多，也会导致肠漏以及进一步的自身免疫性问题。

优胜劣汰

当然，线粒体在工作时总是会产生自由基，不过高效的线粒体本身就能解决这个问题——它们能自行生产抗氧化剂（这也需要ATP）来中和这些自由基。

但如果是低效的线粒体，产生的自由基过多，更没有多余的ATP来产生相应足够的抗氧化剂，那么许多自由基就会泄露到线粒体之外，进入细胞中。

泄露出去的自由基对细胞来说是一种信号（“逆行反应”），细胞会据此淘汰低效的线粒体（“线粒体自噬”），并利用优质的线粒体备份来产生更多的、新的线粒体——这是线粒体界的优胜劣汰：（正常情况下）高效的线粒体会更快地分裂、复制，从而能逐渐排挤掉低效的线粒体。

如果细胞内的抗氧化剂过多，细胞对这种自由基信号就会不敏感，从而会影响它及时清除低效的线粒体——长期来看，这反而会缩短细胞的寿命（毕竟低效线粒体生产ATP的效率不够）。

所以大量摄入的外源性的抗氧化剂（维生素C、维生素E、番茄红素、花青素……）不仅没有益处，反而可能有害——重要的是从源头上减少自由基的产生（比如让线粒体烧油而非烧糖），提升线粒体产生抗氧化剂的能力（比如让线粒体烧油而非烧糖），而不是迷信某种（奇特）食物（或营养素）的神奇功效。

前面说了，啮齿动物对线粒体DNA和细胞核DNA的匹配度要求较低（因此生育率高），于是其线粒体产生自由基的速度更快，因此它们的寿命更短；

而人类和鸟类在匹配度上的要求高（因此生育率低），线粒体产生的自由基相对较少，其寿命也相对较长。

电子传递链上最容易泄露电子的地方是复合体1（详见《烧糖还是烧油》），绝大多数的活性氧簇都从这儿产生，而不巧的是：线粒体DNA就在复合体1旁边，因此非常容易被自由基损害，甚至发生变异——线粒体DNA的变异速度是细胞核DNA的10万倍！再加上线粒体的数量是细胞核数量的上千倍……

所以在人的一生中，线粒体一直在不停地变异……其工作效率也因此在不断地变化。

由于绝大部分的变异都是有害的，即会产生工作效率更低的线粒体，所以对于维持细胞内的线粒体效率来说，保持良好的优胜劣汰环境非常重要：我们需要鼓励高效的线粒体多多生养，并及时淘汰掉低效的线粒体——趁它们还没有大规模增殖之前。

而现代人的饮食和生活方式中，有许多因素都会妨碍对线粒体的优胜劣汰。所以：

线粒体的衰老

“一般情况下”，在人30岁之后，线粒体的效率就开始下降；到70岁时会下降到年轻时的一半——“发动机”老化，我们的各种身体器官（尤其是那些最需要能量，因此线粒体最多的器官，即心、脑、视网膜、卵巢）也会随之老化（线粒体衰老可以说是身体衰老的根源）。

而且，这个过程还可以加速——即“线粒体早衰”（年纪轻轻就习惯性乏力、提不起精神？差不多就是了……）——通过各种不健康的饮食和生活方式，降低线粒体效率，加速线粒体变异，促进低效线粒体的增殖……这种情况下细胞内的自由基越来越多，细胞会加速凋亡，身体也会加速老化。

当然，这个过程也可以减速：

比如使其产生更少的自由基，减慢其变异率——我们之前说过，线粒体在烧糖时产生的自由基更多，因此最好让它们多烧油；另外，限制热量摄入能减少穿过电子传递链的电子数，从而减少自由基的产生……

据说，某些多酚（比如白藜芦醇、姜黄素）也能减少电子传递链上的泄露率——但其实很可能：它们只是激活了人体在受冷时的一部分反应通道。

比如提升对低效线粒体的淘汰率，从而使其难以在细胞内分裂、增殖——低效线粒体往往不能有效烧油从而只能烧糖，于是让全身进入烧油模式，可以帮助淘汰许多低效的线粒体；提升自体吞噬效率（比如通过受冷和深度睡眠）可以加速对低效线粒体的拆解……

糖烧得越多、越久，一个人体内低效的（只能烧糖的）线粒体数量就越多，整个身体再转换为烧油模式的难度也就越大（过渡期也就越痛苦）——尤其是对于年龄大的人……

比如促进高效线粒体的增殖——短时间的体力练习（虽然）会让线粒体多产生一些自由基，（但是）这种信号能刺激细胞制造更多的高效线粒体，从而提升整体的线粒体效率；脑力练习应该也有类似的效果……

而长时间的有氧运动会产生大量的自由基，往往会超过细胞的应付能力，引起线粒体和细胞的损伤（皮肤直接接受日照、双脚直接接触大地、在寒冷中运动……能在一定程度上缓解这种问题）。

比如给线粒体提供充分的营养素，尽量少接触环境毒素（尤其是铅、汞等重金属），强化线粒体内膜上质子与电子的耦合效率（Coupling Efficiency），提升解耦联蛋白的活动水平……

（以后细说……）

……

保持生命的活力

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作为我们身体内数量最多的“微生物”，线粒体们也有高下之辩，“好”“坏”之分，它们不断演化，互相竞争（资源和繁殖空间），此消彼长……

不过，只要我们不予干涉，这个群落里“庸人”“坏人”的势力极有可能越来越大，直到整个“微社会”失去活力……

而这个社会的活力直接等于我们的活力……

如果我们给予足够的关注，好好经营这个比肠道菌群更庞大且要紧的“微社会”，那么我们就（应该）可以一直不出离生命的“本来境界”，从而一直得享“为人之乐”……

甚至，我们有可能在70岁时还能有堪比（甚至超过）30岁时的生命活力——谁知道呢？