不完美的我们
2022-04-03
为什么人会生病,为什么疾病与人终生相伴?
我的答案是——疾病是人类进化的遗产。
从地球上出现第一个真核细胞开始,大约过了上亿年的时间,人类才出现。经过上百万年的进化,人类才逐步成为我们今天的样子。我们的身体里处处保留着进化的痕迹,但进化并没有帮我们将疾病消除。
比如,眼睛作为这个世界上最精密的光学系统,却可能患上820多种眼病中的任何一种。再比如,在人的一生中,心脏可以“扑通扑通”地跳25亿—30亿次,把血液精准地输送到身体的每个部位,但是供应心脏自身用血的血管却非常细,容易狭窄甚至堵塞,导致心绞痛和心肌梗死。另外,人类需要尿道和肠道两个通道排泄废物,多一套系统,也就多了一层患病的风险,故医院设泌尿科和消化科分别治疗这两条通路上的疾病。但是,鸟类却只需要一个排泄通道。进化让鸟类和人走上了不同的道路。
进化为什么要这么做?我们将这个问题留给进化生物学家回答。
医学要做的是接受进化带来的一切,从结果去反推过程,推导人类与进化、疾病与进化的关系,这样我们就可以站在一个更高的时空角度去审视疾病,为疾病的预防和治疗提供更高维度的理解。
在我看来,疾病是进化带来的遗产。为什么这么说呢?接下来,我们分三个层面进行讨论。
基因的不完美
绝大多数的疾病都与基因具有相关性。很多慢性病的风险基因在我们出生之前,就已经潜伏在了我们的基因组中,等待发病年龄的到来,或者等待被激活的时机。就拿2型糖尿病来说,目前已有研究表明有243个基因位点与2型糖尿病的风险相关。各种遗传病也都与基因有关,比如血友病、地中海贫血。基因是包含着我们生命遗传信息的最底层的东西,它在传递人类基本性征的同时,也将疾病或者疾病的风险传递了下来,这是基因不完美的第一个层面。
人类的基因能在细胞分裂时精确地复制自己。尽管在复制过程中会出现个别位点的错误,但是整体而言,这一过程是相对稳定的。
如果基因组中产生的某种致病基因让人在生育年龄之前发病,那么携带了这种致病基因的人,很可能还没来得及生育就因疾病去世了。这段致病基因自然也无法传递下去,从而消逝在进化的长河中。但是,像高血压、糖尿病、冠心病、癌症这些疾病,多数情况下是在40岁以后才发病,携带引起这些疾病的风险基因的人群仍然可以生育,因此这些基因虽然“不健康”,但依然顺利地传递了下去。也就是说,这些风险基因引起的疾病不会影响人类的繁衍,加上基因复制的相对稳定性,这段“不健康”的基因随着人类繁衍传递下去。
基因不完美的另一个层面是基因突变。也就是说,一段健康的基因也可以突变为致病基因。我们在生物课上都学过,基因突变是进化的“原材料”。没有基因突变,也就不会产生人类和其他物种的进化。绝大多数基因突变不会产生显著的影响和意义,一些基因突变甚至因为具有先进性,而得以在人类进化的过程中迅速传播。
但是如果某些关键基因发生突变,就有可能使一段原本“健康”的基因变为致病基因。比如,癌症基因就是我们基因组中正常的“原癌基因”,在细胞分裂过程产生了复制错误、突变,变成了癌基因,然后引起癌症。再比如,研究发现我们的祖先可能在两百万到三百万年前丢失了一个基因(CMAH基因),导致人类患心血管疾病的风险增加,其中多食红肉者的风险增加更多。
器官的不完美
除了基因的“不完美”,我们的人体器官也不是尽善尽美的,所有器官的结构和功能并不能达到绝对的理想状态。
举例来说,我们刚出生的时候不会走路,抵抗力也很差,甚至吃奶被呛到时也会得肺炎。如果母亲的怀孕周期长一些,等胎儿长得更强壮再生产,那孩子得病的概率不就能降低很多吗?再比如,患有阅读障碍症的孩子非常多(据统计,学龄儿童的患病率为5%—12%),这意味着大多数受影响的孩子将终身面临学习困难。
那为什么进化没有让人类去除这些不完美的地方呢?
我的答案是,进化不是手术刀,不能一刀把“不完美”切除,只能敲敲打打、修修补补,进化的逻辑是让利益和风险平衡。
还拿哺育过程来说,很多动物生下来就会走,比如刚生下来的小马,它身体各部位的发育也相对健全。而婴儿刚出生的时候非常脆弱,容易得病,尤其是得感染性疾病。但这是人类进化的选择——用器官发育的不完全换来了更大的脑容量。进化让胎儿的大脑在母体内得到更优势的发育,人类脑容量的增长又为出生后各种高级功能的逐步锻炼和实现带来了可能,所以人类比马聪明,具有更强的思维能力,也具有更高级的语言功能、学习能力,以及更丰富的情感和应变能力。
进化虽然解决了脑容量问题,但这导致了胎儿的脑袋相对较大,所以进化又选择让胎儿较早离开母体来解决这一问题,甚至有人说人类都是“早产儿”。即便如此,相对于母亲狭窄的产道,胎儿脑袋还是偏大,还是有一部分母亲会因此难产甚至死亡。
所以,进化做不到完美,它只是做到了平衡人类这个物种的整体利益和风险。再拿儿童阅读障碍症来说,进化并没有设计出一个独立的大脑区域处理阅读,人类的阅读能力是借用了大脑图像识别区域和听觉处理区域。当大脑处理这两部分信息不协调时,阅读障碍就会出现。
那为什么人类大脑没有进化出一个单独的区域专门用于阅读呢?
这是因为进化需要考虑节约能量,以应对环境的风险和不确定性。多进化出一个大脑区域,就需要额外的能量维系,所以进化舍弃了这个大脑区域,代价就是少数孩子的阅读速度比别人慢得多,会出现阅读障碍症。进化这么做同样是为了整体利益和风险的平衡。
其实,我们身上所有的器官,都是进化妥协和折中的结果,都不是完美的设计。
比如,为了保持低温和精子活力,男性睾丸位于体外,几乎没有任何防护,代价是易患精索静脉曲张,还容易受到撞击。还有视网膜,大家都说它“贴反了”,所以容易发生视网膜剥离,有盲点,到晚上人还会看不清东西。但你有没有想过,这种设计可能是为了让眼睛在强光下免受伤害,延长它的“有效期”;到了晚上让我们看不清东西,是想让我们抓紧时间睡觉,让身体进入自我修复的状态。进化这么做还是为了利益和风险的平衡,而不是为了追求“完美”。
我们身上的所有器官,是进化为了人类生存和延续而“精心打造”的利益和风险的共同体,而疾病就是妥协和折中必须付出的代价。
人体适应的不完美
人类进化的速度赶不上环境变化的速度,导致人体适应能力的不完美。
可能你会说:“日子过得这么好,好吃好喝的我很适应。”但是,好吃好喝源于人好吃的本性,这不是人体真正想要的,人体最适应在非洲撒哈拉沙漠南部的半干旱地区生活。说到这里,你是不是立刻想到了非洲沙漠、原始森林、大峡谷、瀑布、清澈的河水,还有穿着树叶拿着棍子追逐动物的老祖宗呢?
大约一万年前,人类进入农耕时代,饮食结构彻底改变。人类像做了个梦,梦里还处于饥饿和恐惧的状态,可是一觉醒来却进入了新时代,食物一下子丰富了。但是我们的身体、身体里的细胞、细胞里的基因,还停留在饥一顿饱一顿,不停奔跑追逐的记忆里。
身体适应不了新环境,曾经的优势就有可能带来今天的疾病。
比如,糖分是人体不可或缺的主要能量物质。在远古时代的人类想找点糖吃,可能就要冒着被蜜蜂蜇得浑身是包的风险,获取糖分是一件很不容易的事。所以细胞遇到糖分赶紧存储起来的行为,在当时是能让人活命的,这个功能就被保留了下来。但是,现在获取糖分非常容易,基因保留下来的这种让人不断储存糖分的行为就容易引起代谢类疾病(如糖尿病)。
再比如,在远古时代站起来就能跑的人、跑得快的人容易活下来。因为远古人要么猎杀动物以获取食物,要么被动物追赶逃命,不能跑、跑不快就意味着饿死或者被野兽吃掉。血压的快速上升能够让人在紧急状态下迅速提升重要脏器的供血量,让奔跑能力得以提升,这种让血压快速升高的功能也被保留了下来。到了今天,我们已经不用再为一顿饭去打猎或者为了逃命去和野兽赛跑了,运动量的减少也带来了高血压。
不用使劲奔跑就可以获得高脂肪、高热量的食物,看起来是生产力增长带来的福利,但与福利相伴的,是肥胖、高血脂、高尿酸等一系列代谢性疾病,其中肥胖还增加了人类患癌的风险。
当然,没有人希望回到撒哈拉。但人体需要再进化多少年,才能适应现在的优越环境,这个问题谁也说不好。不过肯定的是,人类进化的速度永远赶不上环境的变化,我们没办法躲避疾病,想想就让人发愁。
除了环境变迁带来的不适应,人类自身的能力和越来越多的需求也不能“完美”地适应。人类进化出了意识、理性和想象力,这导致人类不断产生新的需求。人类文明进程中涌现的科学技术、社会文化、文学艺术,激发着人类探索宇宙、探索自我的欲望。
我们想越跑越快、越跳越高;我们要登山,还要潜水;我们想四处旅行,感受异域风情;我们希望和爱人浪漫地慢慢变老,不想痴呆得相见不相识;我们还要探索万物之理,不想到了年龄就退休;我们想穿越时间,去半人马座比邻星(电影《流浪地球》里地球的目的地,也是小说《三体》中所说的外星文明所在地)定居。
但是面对长寿、行为模式改变以及应对多样性的环境等新的需求,人体的功能往往无法与之完美匹配,进化还没有赋予人类匹配新需求的能力。这时,强加在身体“硬件”和“软件”的新需求就构成了压力,压力逐步累积,就会带来疾病。
比如,高龄给人类带来了关节、血管老化和腰痛的问题。社会竞争加剧,作息不规律的生活方式(比如熬夜)变得普遍,这又会增加生物钟调控机制的压力,以及情绪控制和修复能力的压力,进而导致疾病。我们的基因会突变,进化给了我们修复基因的能力。但是外界环境还有人类各种行为和不良的生活方式,比如吸烟、酗酒,都会加速基因的突变,使自我修复的速度赶不上基因突变的速度。基因突变累积,就有可能提高患上疾病的风险。
听起来似乎有点令人沮丧,但这就是真实的进化故事,我们永远没有办法消除进化中的这些不完美,但是医学也始终在尽力帮助我们弥补这些不完美。
“医学做不到让进化完美,但是它在努力弥补不完美。”