《我们为什么生病——达尔文医学的新科学》

land · 发表于 2005-5-3 19:19:12

非常专业的文章，有兴趣的人可以看看： 我们为什么生病——达尔文医学的新科学 [美]R.M.尼斯，G.C.威廉斯著 易凡禹宽平译 湖南科学技术出版社 致中国读者前言第一章疾病的奥秘第二章通过自然选择产生的进化第三章传染病的体征和症状第四章不断升级的军备竞赛第五章创伤第六章新的、老的、无所不在的毒素第七章基因和疾病：缺陷、脱轨以及妥协第八章衰老是青年期精力旺盛的代价第九章进化过程中的历史遗留问题第十章文明病第十一章变态反应第十二章癌症第十三章性和生殖第十四章精神病是不是疾病？第十五章医学的展望译后记 ——达尔文医学：后现代医学的反思注释[center][/center]

land · 发表于 2005-5-3 19:20:54

第一章疾病的奥秘

在我们这个设计得十分精巧的身体上。为什么还留下了这么多的弱点使得我们要遭受疾病的痛苦？自然选择的进化过程既然能够塑造出像眼球、心脏、大脑这样精致灵巧的器官，又为什么没有安排好预防近视、心肌梗塞和老年痴呆这类疾病的措施？既然我们的免疫系统能够识别和攻击好几百万种异种蛋白，为什么人们还要得肺炎呢？既然在DNA的双螺旋型结构上对一个成年人的亿万个细胞的设计编码都十分可靠地登录在卷，那么我们又为什么不能重新长出一个手指来更换受伤或残废了的那一只呢？既然我们能够活到100岁，又为什么不能活到200岁？科学使我们对于人为什么会患某种疾病有了越来越多的了解，但是对于为什么人会有疾病这个问题，却仍然难以作出解答。尽管我们知道，高脂肪引起心脏病，晒太阳可引起皮肤癌，但是为什么我们仍然喜爱脂肪食物和晒太阳呢？为什么我们的身体不能疏通堵塞了的血管和修复被阳光伤害了的皮肤？日光灼伤为什么会造成伤害？为什么几乎任何事情都可能引起伤害？为什么在经过了漫长的千百万年之后，我们仍然要受到链球菌的感染？

   摆在我们面前的医学奥秘，许多难以解答的谜一样的问题，归结起来就是我们这样一个精致的人体器官中，为什么会有这么多的瑕疵和弱点？设计上的折衷和妥协方案造成了发生恼人的疾病的可能性。从进化史的角度去考察，这些奥秘就能变成一系列可以解答的问题。为什么达尔文学说的核心理论——自然选择没有在历史的长河中把使我们对疾病易感的基因逐一清除？为什么没有选出能使我们完全抵抗损伤，促进修复从而消灭衰老的基因？

   “自然选择不是万能的”这一简单的搪塞，总的说来并不正确。那么正确的答案是什么呢？读者在阅读本书之后将逐渐理解。我们的身体，其实是一个精心安排的折衷方案，一个矛盾的统一体。

   我们身体中最简单的构造也足以说明，设计方案之高明已经远远超过了人类文明已经达到的水平。以四肢的长骨为例，它那空心管状结构在使重量降到最小，最节约材料的前提之下，具有。最大的强度和弹性。它比同等重量的实心钢杆的强度更高。有专门用途的骨骼又十分巧妙地设计成便于实现其功能的形状；在容易受伤的两端加厚，在受到肌肉杠杆作用力的地方长出表面突起予以加固。安排一些小沟为娇嫩的神经和血管留下通道。有需要加强时，它会增加自己的厚度。一但被折断，将沉积更多的骨痂。就是它那空心的内腔也被安排作为新生的血细胞的摇篮。

   生理学更加令人惊叹不已。试想一台人工肾，像冰箱那么大，却只能完成天然肾脏的一小部分功能。再看现在质量最好的人工心脏瓣膜，也只能使用不多的几年时间，而且每打开、关闭一次都会挤碎一些红细胞，然而天然的心脏瓣膜却能在一生中柔和地启闭大约二十五亿次之多。或者再看看我们的大脑，能把生活中经历的许多细节编码记忆，在几十年之后可以在不到一秒的时间里检索出来。人类文明还没有发明运算速度这么快，记忆存储量这么大的计算机。

   身体还有惊人的精密灵巧的调节系统。以和谐的激素调节为例，它要配合生命活动的每一个侧面，从食欲到生育，受到一层又一层反馈回路的控制，比任何现代化的化工厂都要复杂。再看那感觉运动系统错综复杂的线路板：影像落在视网膜上，每个视网膜细胞经视神经向大脑的解码成像中心送出信号，成像、辨色、判断它的运动速度，访问记忆中枢，识别了这个影像是一条蛇。然后立即联络恐惧中枢和决策中枢，决定开始一个动作。运动中枢立即指令应当收缩的肌肉收缩，把手赶快挪开——这全部活动是在不到一秒的时间里完成的。

   骨骼的解剖、激素的生理学、神经系统的网络——我们的身体里有上千个美仑美奂的、令人惊喜、令人感叹的完美的设计方案。然而，也有不少地方相反地、似乎是不可饶恕地粗率。举个例子：把食物送进胃里去的食管和把空气送进肺里去的气管会在咽喉交叉。这种低劣的设计，无疑是埋伏了交通事故的一个重大隐患，我们每次吞咽都必须把气管关闭以免被呛。再看近视的问题：万一你是人群中25％那不幸的带有近视基因的人之一，你就几乎肯定会变成近视眼，只能在老虎已经十分靠近，你快要变成它的佳肴时才能看见它。为什么这种基因没有在进化过程中淘汰掉？再看动脉粥样硬化：一个庞大的血管网络系统，精确地不多不少地把所需要的血液分送到全身各个部分，然而却会发生胆固醇沉积在动脉壁上这样的问题，结果使血流不畅，引起心肌梗塞和中风。这就好像是马自达和奔驰公司的设计师在汽车油路设计上使用了一段吸苏打水的塑料管！

   我们身体的设计还有不少不恰当、不合适的地方。每个这种不相称的设计都成为医学上需要探索和研究的奥秘。我们为什么有变态反应（又称过敏反应）？免疫系统当然是有用的，但是为什么对花粉免疫就有害？还有，为什么我们的免疫系统，我们身体里的公安部门会“违法行政”，攻击我们自身的组织引起诸如风湿热、关节炎、甲状腺功能亢进症、糖尿病、红斑狼疮以及多发性硬化这些自身免疫病？还有妊娠时的反应，恶心和呕吐，真不好理解！当一位将要做妈妈的女士正是需要营养供应子宫里正在发育成长的胎儿的时候，却因为恶心而吃不下东西，甚至还要因为呕吐而把已经吃下去的东西吐出来！对于人人都会发生的衰老这种最公平的不幸，也是我们难以理解的一个问题。

   甚至我们的行为和情绪也似乎是由一个好搞恶作剧的上帝设计的。为什么我们偏爱那些对我们的身体有害的食物：油脂、奶油和糖，却都不大喜欢蔬菜和粗粮？为什么明明知道自己已经太胖，在打算控制自己的食欲时，意志却显得那么不坚强？为什么男女之间的性反应那么不容易配合，为什么没有设计成双方一道达到性高潮，同时获得最大满足的模式？为什么我们之中有那么多人总是忧心仲仲，一生中都像马克·吐温所说的那样“为从未发生过的灾难痛苦”？为什么我们的快乐总是那么短暂，那么一瞬即逝？在刚刚达到一个长期为之奋斗的目标之后所产生的不是成功的满足，而是又一个还没有达到的目的的新欲望？对我们这个身体的设计，看来是既有超越一般水平的精确性，又有难以置信的疏忽。好像是宇宙间上帝麾下的那些最高明的设计师在礼拜天把事情交给了一个马虎草率的专门会把饭烧糊的徒弟。

   疾病的两类原因：

   近因和进化史原因

   为了解释这些矛盾，我们必须找出每种疾病的进化方面的原因。现在已经十分清楚，疾病的进化方面的原因与人们平常所说、所想的不一样。以心肌梗塞为例，吃多了脂肪食物又兼有易患动脉粥样硬化的基因是心绞痛或梗塞的主要病因。这些是生物学家所说的“近因”。我们在这里更加关心的是“进化史的原因”，追溯到远古时代，我们为什么被设计成现在这个样子。研究心绞痛和心肌梗塞，进化学家要了解为什么自然选择没有剔除掉促使人们喜好脂肪食物的基因和胆固醇沉积的基因。近因所阐明的问题，是机体现在怎样在运转，为什么有的人得病而另外一些人不得病。进化史原因要阐明就整体而言，为什么人类对某一些疾病易感，对另一些又不易感。我们要知道为什么人体的某些部分那么容易衰竭，为什么我们会患某些病而不患另外那些病。

   当近因和进化史原因对疾病的解释更加仔细、更加明确地区别开来之后，生物学中的许多问题将更加具有意义。近因描述一种生物性状、品质、特性——它的解剖、生理和生物化学，以及它从受精卵中的一小片DNA上面的遗传信息发育成人的规律。进化论的解释所要阐明的是为什么这一小片DNA特地专门规定了这种生物性状，而我们又为何独有编码这一种结构的DNA而不是另外的一种。近因和进化史原因的解释是不能互相替代的——对于理解每一种生物性状，两者都是必要的。关于外耳廓的近因的研究，包括它怎样使声音聚焦，它由哪些组织构成，它的神经和血管，以及它怎样从胚胎型发育成成人型这样一些知识和信息。尽管我们已经对这些问题有了彻底的、充分的了解，我们还需要从进化史方面了解这样的一种构造对于人类有哪些好处，才在自然选择的过程中被选择留下来；是怎样从这远古时代的什么形式逐渐经过自然选择而演变成今天这个样子的。再看味蕾，近因解释是它的构造和化学，怎样检测到咸、甜、酸、苦味，怎样把这些信息转变为经过神经原传送给大脑脉冲的，而进化史的解释则要说明，味蕾为什么只检测咸、甜、酸、苦，而不检测其它的化学特性，检测这四种化学特性对于具备这种能力的动物在生存竞争中有些什么帮助。

   近因所解答的是“什么？”和“怎样？”——是关于构造和机制的问题；进化史方面解答的是“为什么？”——是关于起源与功能的问题。大部分医学研究是寻找近因，解释机体的某些部分怎样工作，或者某种疾病怎样打乱了这一正常功能。生物科学的另外一半，则试图解释为什么以及怎样会是现在这样，在医学中是不够重视的，或者没有重视的。当然，这并非完全不关心另外的一半。生理学的基本任务就是要弄明白每一个器官正常做些什么，整个生物化学领域是为了了解代谢机制是如何工作的，为了什么而工作的。但是在临床医学中，对进化、对自然选择在疾病病因中的地位、作用、意义的探索，最多也不过是三心二意的。因为疾病总是被认为是一种不必要的、反常的现象，去研究它的“进化”史，便似乎迹近荒谬了。然而，从进化史的角度去研究疾病，并非研究疾病有什么好处，而是去了解生物设计定型过程所造成的对疾病的易感性的历史根源。机体设计定型方面显而易见的缺陷，同自然界的一切事物一样，只能通过近期原因和历史原因两方面的研究才能充分予以理解。

   进化论的解释是不是纯推理性的且只有纯思辨的意义？不完全这样。例如，妊娠呕吐，如果确实是西雅图的研究员马季·普罗费（Margie Profet）所推断的那样，这种发生在妊娠早期的恶心、呕吐，以及厌食，是为了防止发育中的胎儿免受毒素的伤害发生畸形而选择进化出来的，那么症状便应当在胎儿组织分化时开始，应当在胎儿变得不那么容易受伤害时减轻，而且应当首先拒绝那些含有最可能干扰胎儿发育的有毒物质的食物。而我们所能看到的，有不少事实与这些推测相符合。

   从进化论角度提出的假说，因而将有可能预测近因机制可能发生的问题。例如，如果我们的进化论假说认为感染时所出现的缺铁不是感染的直接原因（不是贫血所致抵抗力减弱），而是机体防御机制的一个组成部分，我们便可以预测补铁将可能使感染恶化——确实如此。试图判断疾病的进化史根源，远不是一种思辨游戏。它确实是一种有意义的，但是没有被我们充分利用的，对于疾病的了解、预防和治疗都是非常有用的工具。

   病因学的另一方面——历史根源

   研究各种疾病的专家会自问为什么会有这种疾病，而且他们常常会萌发一些很有价值的想法。但是，在大多数情况下，他们把进化史原因和近因混淆在一起，或者不知道怎样去验证、论证他们的想法、假说，或者是因为提出的看法不合正统观念而勉为其难。这种困境也许能在构建了一个达尔文医学的正式框架之后得以缓解。为此，我们提出对疾病的进化史解释的六个范畴，这六个范畴都要—一详细阐述，现在提纲式地阐明这一领域中主要的逻辑思维，对准备深入讨论的课题，提出一个初步的概念。

   1．防御（防卫）

   防御或者防卫并非对疾病原因的解释，但是防御反应常常与疾病的其它症状混淆，所以在此首先讨论。浅色皮肤的青年人患严重的肺炎时可能面色青灰、呼吸窘迫，同时有剧烈的咳嗽。肺炎的这两个症状反映着两种截然不同的范畴里的两个事物，其一是一种缺陷的表现，另外一种是防御。皮肤青紫是因为血红素缺氧时颜色加深，肺炎的这种表现类似于轿车轴承响声异常，不是事先设计的发现问题的反应，而是没有任何益处的、没有办法时无可奈何的表现。另一方面，咳嗽，则是为了从呼吸道排除异物而专门设计的一种复杂的机制，是一种防御机制。咳嗽时，牵涉到隔肌、胸肌、声带腔互相配合的运动，把粘液和异物从气管向上推出到达咽喉的后部，或者吐出去，或者吞入胃中，让那里的酸杀死大部分细菌。咳嗽不是对机体的某种缺陷无可奈何的一种反应，它是由自然选择留下的，一种互相配合的防御活动。当特定的感受器发觉了特定的危险的线索时就会予以激活。它好像轿车仪表盘上的信号灯，当油箱里存油将用完时会自动闪烁一样，它本身不是问题，而是对问题提出的一种警告，以及初步的解决。

   对防御和缺陷的区别，不是只有纯理论的学术意义。对于某些病人，这种区别十分关键。纠正缺陷几乎都是好事。如果你将轴承的异常响声消除，或者使肺炎病人的面色转为红润，几乎总是有益的。剪断指示灯的电路，多半会在途中油尽抛锚。过度地镇咳，有可能死于肺炎。

   2．感染

   假定有些细菌和病毒是把我们当作它们的食物，我们可以设想它们是敌人、但是，它们不是简单地骚扰我们的害虫，它们是老练的、富有经验的对手。我们在进化过程中演变出对付它们攻击的防御手段。它们也在进化过程中演变出克服我们防御的手段，甚至利用我们防御的办法来反防御。这种永无休止的、不断升级的军备竞赛，可以对我们为什么不能消灭所有的感染和自身免疫病作出解释。在随后的两章中，将对这些课题进行详细的论述。

   3．新环境

   我们的身体是在非洲平原上由过狩猎-采集生活的小部落里祖先经过几百万年的自然选择设计定型的。自然选择没有充分的时间，役有来得及去改变这一定型的设计来配合脂肪饮食、汽车、药物、人工采光和中央空调等等前所未有的新环境。由于这些设计定型与环境变化之间的不匹配、不相适应，引起了许多。也许是大多数可以避免的现代文明病。当前流行的心脏病（冠心病）和乳腺癌，是两个典型的悲剧例证。

   4．基因

   人类的某些基因虽然可以引起疾病，却仍然被保留下来。它们的作用是可变的。当我们生活在更加接近自然的环境之中时，这些基因是无害的。例如，大多数与心脏病有关的基因。在我们过度放纵自己摄取大量脂肪之前，是无害的。引起近视的基因，也是只在儿童幼年时要读书，要做近距离工作的文化氛围中才起作用。那些引起衰老的基因，在平均寿命较短的时代是很难有机会被自然选择淘汰的。

   还有一些引起疾病的基因之所以被自然选择保留下来，是因为它们的携带者从中会得到某些好处。例如，引起镰状细胞病的基因，可以防止疟疾。除了这一众所周知的例子之外，后面的章节中还要讨论其它几种，包括性拮抗基因，以母亲付出代价而有利于父亲或者相反。

   我们的基因编码经常被突变所扰乱。突变所引起的DNA变化只有极少数是有益的，大多数都会产生引起疾病的后果，这种带有伤痕的基因被自然选择不断地清除，只能在极低的限度之内。因此，有缺陷而没有补偿性益处的基因不能成为常见的致病原因。

   最后，述有一些非法的“越轨”基因，使它们自己在个体付出较大代价的条件下得以传到下一代。这说明，自然选择是对基因有利，而不是对个体或者物种有利。因为个体之间的选择也是一种强大的进化力量，所以非法的“越轨基因”也不是常见的疾病原因。

   [译注： defect gene 缺陷基因

   “guirk” gene 脱轨基因，（“变幻”基因）

   “outlaw”gene 越轨基因，（“非法”基因）

   为了适应中文文字的宇义和语法、以上三种基因的译名，译者予以适当修饰]

5．设计上的折衷方案

   正如同某些基因给予一定的总体利益，虽然必须为之付出一定代价仍然得到保留。每一种结构改变也是代价不菲，却又有总体利益而在自然选择中被保留下来。站起来走路，使人类可以方便地携带食物和婴儿，却是造成背痛的前提因素。身体设计定型上存在的种种缺陷，并非都是失误、它们不过是折衷方案的产物。为了更好地理解疾病的原因，我们必须通过设计上显而易见的缺陷看到背后隐藏着的益处所在。

   6．进化过程中遗留下来的历史问题

   进化是一个渐进的过程，它不能革命，没有跃进，只能有小的改变，而每一个小的改变都必须具有立杆见影的益处。重大的改变是很难完成的，即令是分子生物学家的基因工程也难以做到。普通货车从侧面被撞时起火，是因为它的油箱安装在框架外面。但是要把油箱装到框架之内的话，必需进行重大的设计更改，这种更改又会产生新的问题，需要新的折衷方案。这说明即令是工程师也受到历史遗留问题的限制。与此相类似，我们的食物要在气管前面跨过它才能达到食管走向进入胃的途径，以致我们有被呛的危险。把鼻孔安装到颈部的某个地方似乎更加有道理，但是将永远难以改变这种历史遗留问题。理由将在第九章中解释。

   题外的话

   在详细讨论上述疾病的进化史方面的原因之前，我们必须首先指出某些潜在的危险的误解。第一，我们与优生学和社会达尔文主义无关。我们在这里强调不论人类的基因库（gene Pool）是在优化抑或在恶化，我们不主张，也没有提倡改良人种的活动。我们对于人种之间的一些遗传差异并不重视，我们重视的是人类共同的遗传物质（译注：斯宾塞等人说的“生存竞争”，“优胜劣汰”，“适者生存”等对自然选择一词的通俗解释曾经而且仍然在引起一些错误的认识。它们曾经被希特勒之流加以曲解利用。这就是社会达尔文主义的由来）

   从进化论的角度去考察疾病，不会改变镌刻在撒拉纳克湖畔（Saranac Lake）倍受尊敬的E．L．Trudeau医师的铭言：“有时，去治愈；常常，去帮助；总是，去安慰”。这一自古传下来的医学的崇高目的。医学的目的，一直是帮助病人，而不是去帮助人类。就作者的信念而言，应当永远如此。在这一点上的混乱观念，曾经为某些罪行辩护。在本世纪之初，社会达尔文主义的意识形态曾经不顾对人们的危害，有意放纵资本巨头的战争狂热，为限制贫困者得到医疗帮助辩护。这些观点与“优生学”密切联系，他们主张为了改进人种（或种族！）应对某些人绝育。这种意识形态早已臭名昭著。他们利用一些达尔文主义的名词，加以曲解引用，完全改变了生物学上的原意。我们从不主张医学应当帮助自然选择。我们更不认为生物学可以指导道德决策。我们决不是说疾病是一件好事，尽管我们举出许多例子说明病理是与某些未被理解的益处相关联的。达尔文主义与医学结合之后，对于人类应当怎样生活，医师应当如何执业，不能做出任何道德伦理上的说教或指导。达尔文主义的立场、观点在医学上有助于我们去了解疾病是怎样起源于进化过程中的，而这些知识对于医学的崇高目标将有深远的意义。

land · 发表于 2005-5-3 19:21:48

第二章通过自然选择产生的进化

   既然身体的每个部分同每种工具一样，是有某种目的的，即为了某种活动而存在的；这就十清楚，整个身体是为了某种复杂的活动而存在的。
   ——亚里斯多德

   第一章中所提出的那些疾病的奥秘的解答，可以从自然选择所完成的工作中去找到答案。这个过程本来是十分简单的：凡是影响到物种之中的个体生存和繁殖的遗传差异都要受到自然的选择。如果一个基因编码所产生的特征使下一代后裔的生存率降低，这个基因便将逐渐被淘汰而消失。例如，某种遗传突变增加了感染造成的危害，或者使个体对危险不知闪避，或者对性不感兴趣（没有性欲），这一突变决不会在这个物种之中普及。另一方面，如果突变的基因个体对感染具有一定程度的抗性，对危险迅速闪避，并能成功地选择有生育能力的配偶，则多半会在基因库中传播、扩散，即令要付出某些不菲的代价也将如此。

   在英国空气污染的下风区生活的蛾群中带有黑色翅基因的蛾种传播是一个经典的例子。浅色的蛾在被煤烟熏黑的树丛中变得十分显眼而容易被鸟捕食。这时，有一种数量很少的突变蛾种，具有与树丛近似的颜色因而避开了捕食的鸟嘴。当树丛颜色继续变深时，黑色翅突变基因迅速传播开来，并大大地取代了浅色翅基因的蛾群成为优势蛾群。这就是故事的全部。自然选择没有任何计划、目的，也没有什么方向——只不过是基因频率在种群中的增减取决与携带这种基因的个体繁殖成功率的大小差异而已。

   自然选择简单明了的特点曾经被一些错误概念所混淆。例如19世纪斯宾塞的名言：“适者生存”被广泛地认为是对自然选择过程的高度概括。然而，实际上这种提法引起若干错误的理解。首先，生存本身并不重要，这就是为什么自然选择造就了鲑鱼和一年生植物这样的生物，它们只繁殖一次就死去。生存增加适合度（fitness），也只在它增加生存以后的繁殖时才得以体现。带有能够增加生命期中繁殖力的基因将被自然选择挑选、保留，即令它会使寿命缩短。相反，降低生命期中繁殖率的基因，肯定地将被自然选择所淘汰，即令它能使个体的生存期延长。

   还有许多混淆来源于对“最适应的”（ftttest）的多种不同的理解。最适应的个体，从生物学的角度看，不一定是最健康的，最强壮的，或者跑得最快的。在今天的世界上，以及过去很多取得突出运动成绩的个人不一定是儿孙最多的人，这种衡量应该大致与适合度相关。对于懂得“自然选择”规律的人说来，不会奇怪为什么做父母的人十分关心子女的生育。

   孤立地看一个基因，或者一个个体，是不存在所谓“适应（合）”（fit）与否的概念的。只有放在某个特定的环境中的某个实际存在物种之中去比较、考察，“适者”的概念才有具体的意义。即令是处于相同变化的环境之中，每个不同的基因都可能各有长处和短处。设想有一种基因使兔子更加胆怯，因而有助于它们遁开狐狸。现在，假设田野中有一半兔子有这种基因。因为它们花更多的时间用于东躲西藏，吃得较少，就平均而言，这些胆怯的兔子可能没有它们那些胆大的同伴长得壮实。结果，在等待春天的雪地里，它们中三分之二因饥饿而死去，而那些胆大的长得比较壮实的兔子有三分之一因饥饿而死去。那么自然选择对胆怯的兔子是不利的，若干个严酷的冬天有可能把它们全部消灭掉。反过来，狐狸数量增多以及暖和的冬天，则不利于那些胆大的兔子。这一切都因“当时”的环境变化而定。。

自然选择只有利于“基因”，而不是种群(group）

很多人看过一部描写大自然的影片。那里面一群饥饿的北极鼠勇敢地跳进冰河自杀。画外音解说，当食物匾乏时，一部分北极鼠就勇敢地自我牺牲，以便剩下的同伴有足够的食物能够活下去。大约一二十年前，这种“种群选择”的解释一度得到生物学家的承认，但现在他们已经抛弃了这种见解。为什么？

   让我们设想两只这样的北极鼠，其中一只有高尚的品质，在看到同伴们面临饥饿时，很快就跳进最靠近它的冰河里去。另一只是自私卑劣的家伙，它躲在一旁等待那些高尚的北极鼠一个一个地死光后，吃它所能得到的一切食物，尽可能多地交配、生育。从而有尽可能多的后代。那些带有牺牲个体使群体获益的高尚基因的北极鼠的命运会是怎样的呢？不论它们是如何地高尚，对种群是如何地有益，它们还是只能被消灭掉，不能留下后代。这样说起来，我们又如何明白地解释那些北极鼠自杀的行为呢？在冬季末尾当食物变得稀少时，北极鼠便迁徙，大群大群地匆匆奔走，它们在遇到早春融化的冰河时并不停顿。然而，淹死并不是经常发生的事情。为了得到影片效果，制片人用了引诱的方法把北极鼠赶入冰水中，人类总是在理论和实践发生矛盾的时候不惜伪造事实来为自己辩护，这不过是悲剧的例子之一。虽然确实有某些特定的环境条件下，在种群水平上的自然选择力量要超过通常都是偏向于对个体选择的力量，但是并不多见。

   《自私的基因》的作者，英国生物学家理查德·道金斯（Richard Dawkins）强调，个体可以看成是基因制造出来复制基因的工具，被基因利用之后可以抛弃。这种观点震撼了那种认为进化是在走向一个更加和谐、稳定、健康的世界的许多人的善良的愿望。我们当然希望能设想生活是自然的、愉快的、健康的，但是自然选择却一点也不关心我们是否愉快，它只在为了我们基因的利益时才去促进健康。从纯进化论的角度看问题，如果焦虑、心力衰竭、近视、痛风和癌等等倾向在某些方面与增加成功的繁殖有关，这些基因就会被选择保留，我们也就在这些“成功”之后必须承受这些痛苦的代价。

   亲属选择（Kin selection）

在上一节中，我们被告知“适者”之所以在自然选择中增多，其关键是繁殖的成功。在北极鼠的讨论中已经提到，采取行动帮助同类而牺牲自我利益者并不受到自然选择——进化的青睐。这也还只是事情的一个侧面。最终，在未来后代中遗传基因表达的数量是以增加了多少带有相同的基因的个体数量来计算的，而亲属之中有许多基因是与你的基因相同的。

   孩子的基因有一半与母亲相同，另一半与父亲相同。孙子的基因有四分之一与祖父母相同。同胞兄妹之间，平均各有一半相同的基因，侄表兄妹之间有八分之一一致。这意味着，从你的基因的立场来看，你的兄妹和儿女的生存、生育的重要性，等于你自己的生存、生育的二分之一。根据这一推理，选择是有利把帮助给予亲属的物种的。如果其它诸如年龄、健康等条件都相同的话，个体帮助别人所耗费的代价低于亲属受益的数目乘以以血缘亲密的程度。有一个古老的故事，英国的生物学家霍尔丹（J．B.S．Haldane）被问及是否愿意为兄弟牺牲自己的生命时，他回答：“不是为一个兄弟牺牲，但我可以为两个亲兄弟或者八个叔表兄弟牺牲。这个原则以及它在解释群体中合作的重要意义而被正式承认了，这体现在1964年英国生物学家哈密顿（WilliamHamilton）的重要论文，他后来因此获得1993年克拉弗奖（Craford Prize，因为这个领域没有诺贝尔奖）。另一位伟大的英国生物学家约翰·M·史密斯（John Maynard Smith）为亲属选择这一现象施命名礼。

   “好孩子最后才分到”的规则在进化过程中的一个明显例外是利益的互惠交换不一定只发生在亲属之间。假如艾萨是一个鞋匠，而弗莱兹是一个可以提供优质皮革的熟练的猎手。资源的互相交换将使他们都得到好处。把好处给我对你也是有利的，反之亦然。自从 1971年罗伯特·泰卫斯（Robort Trivers）关于互惠学说的著作发表以来，生物学家经常把自然界的合作现象解释成为互惠的交换或者亲属选择。

   关于社会生活的生物学，在先驱者威尔逊（E．O．Wilson）、亚历山大（Richard Alexander）的带领下已经诞生，他们分别有《社会生物学》（Sociobiology）和《达尔文主义和人类活动》（Darwinism and Human Affairs）等专著发表。早先的争论和误解，已经被新的学科领域里日益增长的成果所扬弃。

   自然选择是怎样进行的？

   认为进化是向着某个方向按照某种计划进行的，这是一种流行很广的错误观念。其实，只有机会（chance）在起作用，进化既无目的又无方向，机会使得未来进化的前途无法预测。生物个体的随机变异对它们的达尔文适应能力产生微小的差异，某些个体比其它个体有更多的后裔，增加他们的适应性的那些特征也就会在后代中更加多见。从前某个时候，至少是有那么一次，在热带非洲的人群中发生了一次突变，使血红蛋白分子产生了某种变化而对疟疾具有抵抗性。这一重大的优势使得这个新的基因传播开来，随之而来的后果是不幸的镰状细胞贫血。我们将要在后面关于基因的章节中再详细讨论这个问题。

   机会可以在自然选择的各个阶段产生影响：首先是在产生一个基因突变的时候；其次是携带这种突变基因的个体能不能活到足以显示该突变基因的作用的时候；第三是机会也可以影响这一个体是否有成功的生殖；第四是这个基因，即令在第一代中表现为适应性的，也可能由于某种偶然事件在第二代的时候被淘汰；最后，无疑，还有许多不可预测的环境变化将在每个物种的历史过程中产生不同的影响。哈佛的生物学家史迪芬·J·古尔德（Stephen Jay Gould）说过，如果有可能把生物发生的历史重演一次，结局肯定是不一样的，不仅可能没有人类出现，甚至可能根本没有类似哺乳动物的生物。

   我们经常强调自然选择在生物进化过程中进行优选，造就生物的优美性状。但是认为自然选择是有目的的，和它能造就完美无缺的生物品质的这种不准确但相当普遍的观念则需要慎重地有分析地对待。进化所达到的“真善美”，取决于你的看法。如果你的看法是：“自然选择走的是一条使物种更加幸福的道路。”那是错误的。上面所列举的事实说明，不大可能。如果你的想法是：“自然选择会对每一种有价值的适应都加以选择和创造。”答案仍然是否定的。例如，南美洲有一种猴子可以用尾巴抓住树枝。这种本领肯定对于非洲的猴子也一样大有用处。仅仅是因为没有这种机遇，没有这种运气，它们没有产生这种技巧。在某个远古时代，南美洲出现的某些环境组合开始使某些猴子使用它们的尾巴，最后导致培养成能用尾巴抓住树枝的能力。这一发展过程却不曾在非洲发生。某种特性有用、有益本身，并不一定保证它们会逐渐在进化中形成。

   然而，确实存在这样一种趋势：自然选择毕竟是向着接进真善美的方向发展的，而且是在量的基础上逐步优化的。如果某个特性是为某一功能服务，经过无数的小的改进，经过许多世代的选择，就趋向于使它们从量的方面接近于理想的功能，逐渐优化。例如，鸟的翅膀可以长些，长些会有很好的提升力；也可以短些，短些便于控制自如。测量大风暴中被伤害致死的和生存的鸟的翅长便会发现，被伤害致死的是那些翅膀特别长和特别短的鸟，能生存下来的鸟的翅长大都偏离中值不远，这就是接近最佳值的翅长。

   在人类生理学中可以找到上百个体质性状特征被塑造成接近最佳值的例证：骨的大小和形状、血压的高低、血糖水平、脉率、青春发育年龄、胃的酸度等等，这些例子还可以举出许多。观察值可以不十分精确，然而还是十分接近的。当我们怀疑是否自然选择为什么没有起作用的时候，多半是因为我们忽视了某些方面。例如：胃酸使溃疡加重，而服用了抗酸药的人仍然可以消化他们的食物。所以，是不是胃酸太多了呢？可能不是太多了，胃酸对消化和杀菌都是重要的，包括杀灭引起结核的细菌。为了判断身体的不完善之处是为什么，你必须首先理解其完善和折衷调和的基础是什么。

   如同工程师的设计，进化过程中也经常需要采用折衷方案。车设计师可以加厚油箱的设计以减少起火的危险，但是这样一来却增加了成本又减少了行驶里程和速度，这就必需有折衷。于是，油箱在某些碰撞中确实是破裂了，而且这一折衷方案以每年要失去若干生命为代价。当自然选择不可能同时在方方面面都达到尽善尽美的时候，它的折衷方案并非随意的，而是精确地被选择定在净获益的最大值上。

   有这么一个未必可信的故事说，亨利·福特在巡视一个放满了驾驶杆的仓库时问道：“是否有绝对不发生故障的部件？”他被告知，有的。这种驾驶杆决不会失灵。“那么，”他转向他的总工程师“重新设计。如果永不发生故障，那么我们花在上面的成本一定太高”。自然选择同样地避免“过度”设计（过度加大安全系数）。如果某件东西运行相当不错，那么它的某些不重要的不足之处就不会成为选择的因素，自然选择也就没有改进它的机会。因此，当身体的每个器官都具备一定的储备能力，足以应付偶然可能遇到的极端环境时，这些器官也就都有可能在超过储备能力的负荷之后受到伤害。身体里没有任何地方、任何器官是永远不出毛病的。

   对某种资源的供应若中等程度地增加，常常会带来很大益处，但是大量增加却不会使益处相应增加。比如做火锅，放两个洋葱可能比放一个好，但是放十个进去就不仅浪费而且也没有什么好处；即令有一点，也很少。这种成本效益分析是经济活动中的常规操作，也同样适用生物学和医学。例如对肺炎用某种抗生素，剂量太小可能产生不了明显的益处，中等剂量时费用虽有增加但能得到大得多的效益，过大的剂量则徒然使费用更加昂贵却不能增加多少疗效，甚至还会产生一定的危险。

   涉及每一种工程或者医疗决策时，总会有代价（成本）和效益的两个矛盾方面，每一个在进化中保留下来的有益的遗传变化，也都不可避免地要付出一定的代价。自然选择不是没有力量的、也不是变幻莫测的。它只选择总的说来对适应能力有好处的基因，即令这个基因也使得个体在某些疾病中更易受到伤害。比方说，难道可以认为焦虑也是一种功能上有必要的生物品质吗？想一想前面提到的关于狐狸特别多的那一年里没有焦虑的兔子的命运。即令某些后来引起衰老的基因也不都是不适应的，它们可能对年轻时的生活有益，当选择最强壮的个体时，这种对生存和繁殖的益处，对于后来的衰老和不可避免的死亡这种代价说来，当然更加重要。为了更好地理解疾病，我们一定要理解每一个表面看来是错误的定型设计背后的利益所在。

进化假说的检验

本章的开头引用了亚里斯多德的话是有着严肃的科学含义的。可以认为他是功能分析之普遍规律的启蒙学者。这一法则在生物学的众多领域中已有十分丰富的成果，而且我们预期在医学领域中也将会有丰硕的成果。当然，亚里斯多德的视角，他的历史条件与现代生物学家大不一样。他对生物学中的物理和化学原理几乎一无所知。他不懂甚至不曾想过一切都要经过实验的必要性。他也不曾听说过自然选择的原理，而且也不知道生物完全是按照要在繁殖中取得最大成功而设计定型的。不论是对于人类的手、大脑或者免疫系统而言，亚里斯多德的权威性问题：“它是做什么的？”现在已经有了非常专门的科学含义：“这种特征在繁殖成功中有什么贡献”？他确认生物体作为一个整体的存在一定有某种复杂的目的，这是正确的。不过，一直到最近的几十年里，人们才有可能把这个问题弄清楚，这个复杂的目的就是繁殖。

   有不少人认为探讨各种生物品质、体质的功能只能是目的论的或纯理论的（speculative），而不是科学的问题。这种观念是不正确的。作者将在本书中举出许多例子来证明它。有关生物品质特征所适应的功能的问题，都是可以经得起科学检验的。这些问题的提出和解答，使得诸如眼睛、耳朵，以及咳嗽反射等等生物体质特征的适应性意义得以阐明和理解。因为它们是在历史的长河中逐渐选择的结果，逐渐地改进，以增加它们服务于专门功能的能力。

   然而，当我们提出这类“为什么”的问题和寻求解答时，我们还要审慎地、不可轻率地相信那些随意的、牵强附会的、捏造的故事。为什么我们的鼻梁凸起？因为要用来支起眼睛架。为什么婴儿会啼哭？那一定是他在做肺部运动。为什么我们都在接近100岁时一定死去？它是为了给下一代人腾出生活的空间。几乎每个问题都可以成为这类猜想的目标。它们不是科学。不是问题本身，而是这些牵强附会的答案。没有经过充分的科学检验，审慎的思考，因而违反了科学方法应当遵循的原则。

   这几个荒谬的例子说明，许多轻率的解释可以容易地得到检验，证明它们是错误的。因为我们远在有眼镜之前多年就有了凸起的鼻梁，所以鼻梁不可能是演变出来为了支起眼镜架之用的。成年期肺的健康并不取决于婴儿时的啼哭，所以啼哭不是为了肺的发育。因为自然选择不对群体许诺这种利益，因此衰老不是为了后代的生存空间而演化出来的，何况有关衰老的种种细节也否定了这种猜测。

   另外一切功能假说则可以很容易地得到多方面的科学证据的支持，而不存在推翻它们的理由。任何熟悉心脏结构和工作的人都可以看到它是用来泵血的。也可以看到咳嗽是用来从呼吸道排出异物。寒战使体温升高。你不一定要是进化论科学家就能指出牙齿是用来咀嚼的。

   有意义的假说，是那些重要的及合理的，但不是很明显很容易地可以看出是对还是错的假说。这些功能假说可以导致新的发现，包括许多有医学价值的创造性思维。

   适应主义的工作程序

建立在调查方法基础上的人类功能属性的研究，已在最近被命名为“适应主义的工作程序”（adaptationist Program）。从某些人类生物学已知方面所提示的功能意义，可以逻辑地预测另外一些别的、未知的方面。经过适当的探索研究，能够证实这些特征确实存在，它们便可能具有医学上的意义。如果不存在，我们便抛弃这一假说重新回到起点从头来过。

   现在列出由审视各种生物特性在适应能力中所起作用的三个重要发现作为例子。这三个问题不涉及医学问题，它们只涉及河狸与鸟类。在以后的章节中将有许多别的有关医学的例证。在一定的程度上，这几个问题说明，直觉对于适应性的理解，即使是职业生物学家，也不经常是准确适当的。常常必须经过严格的科学研究，甚至要用到数学计算才能得出符合逻辑的答案，才能在具体的生物学的研究中得到验证。

   河狸从附近取食并从靠近它的巢穴的地方收集一些小树的树干。它们用牙齿在树干靠近地面的部位咬断，如果不在水中，则拖进水中，然后拖进巢穴中。河狸怎样决定它要咬哪一支树干呢？它们用的是那种最合算的办法，这是密执安的生物学家格·贝诺夫斯基（Gary Belovsky）的假说。这就是说，河狸尽可能按经济原理决策：咬断和运输的难度，以及离家的距离。贝氏的计算证明，河狸的效率在距离增加之后更加具有分辨力。太小的树，因为没有使用价值而不要，太大的又因为咬断和运输的代价太高，尤其是从树丛中运到水池中浮起的难度而被放弃。贝氏预测，河狸采集的树径会因距离加大而缩小，同时，只采集符合理想直径范围以内的树干，而并非是随便什么样的树干。测量并统计河狸在池塘边所啮倒的树桩，证实了这一预测。下一次你再看到河狸池的时候，就不仅能欣赏河狸工程之神奇，也能赞赏它们安排工程优选原则的智力。

   现在再来看丛林中鸣鸟产蛋多少和与它的配偶孵化抚育幼鸟的问题。鸣鸟在这个季节里繁殖是否成功，完全取决于这几个蛋。那么，她以产几个蛋为好呢？记住她不是以种族的繁衍为目的，只是为了使自己一生的繁殖最大化而选择最佳条件。产蛋太少是愚蠢的，但是产蛋太多也可能要降低一生的总繁殖率，因为食物可能不够而一些小鸟会养不活，或者它和配偶在育雏过程中体力消耗太大，从而危及自身活到下——个繁殖季节。这些因素适用于丛林中的每一只鸟。虽然不同的鸟类的产蛋数是不相同的，如果有一种鸟的平均产蛋数是4个，其中也会有些是5个，有些是3个的，我们是否能认定它们都是要4个，却因为不会计数而产生了错误呢？或者可以认定产蛋数不是通过自然选择来优化调整的？

   在考虑到这些鸟也许应得到更多的信任（credit）后，适应主义赞同这样一个解释：是否有一个一般的规律，产3个蛋的一对最适合产3个，产4个蛋的一对最适合产4个，等等？做一个简单的实验便得出了答案。丛林中有30个鸟巢里各有4只蛋。随机选10个巢不动它，另外从10巢中每巢取出一只蛋放到另外10巢中去，这样便有3只、4只以及5只蛋的各10个巢。然后测定这3组鸟巢孵育幼鸟的平均成功率加以比较。看增加或减少了一只蛋的成功率比它们自己选择的产蛋数的差别。

   如果所有的有关因素都被考虑过，这一研究的结果就可以证明50年前牛津鸟类学家戴维·赖克（David Lack）的结论：“鸟类调整其产蛋数以期获得个体繁殖的最大成功率。”为了做到这点，需要比较准确地评估自己的健康状况、能力和经验。为4只雏鸟哺食的难度和风险显然比喂养3只雏鸟的大。在更加拥挤的巢中，也就是有5只雏鸟的巢中，长大的幼鸟离巢时可能体重偏低，自己活到下一个冬天的可能性也要降低。每年的环境变化也难以预测。年景比正常情况差的时候，幼雏过多的鸟巢将特别危险。可以肯定，这些知识对于博物学家而言，在观察一对野生禽类哺育其幼雏时要增加许多兴趣。这些鸟正确地做这些事，不仅仅是一般地、本能地或者在平均值上的正确，甚至每一对鸟都会做对它自身说来是正确的事情。

   在讨论这个一个鸟巢中产几个蛋的例子中我们只关心蛋的数目，忽略了鸟类有雄性和雌性两种后代的事实。所观察的鸟是不是有理想的雌雄比例呢？在性别比例的自然选择中有一个压倒一切的原则就是，使适应最大化：“选择短缺的那种性别”。单身酒吧的常客知道，稀少的性别有最大的配偶机会。在自然界，雌性稀少时，产出雄性后代的个体是自然选择淘汰的对象。因为这时许多雄性不会再有后代。如果雄性稀少，产出雌性后代的个体就不会有产出雄性子代的个体那么多的孙代。这种自然选择力量决定了为什么会有大致相等的雄性和雌性个体。这一简单、明了、有力的进化论解释。是进化遗传学家费歇尔（R．A．Fisher）在1930年提出的。如果你认为相等的性别是因为有相等的机会从父亲那里得到X或者Y染色体，你也是对的。不过，这是近因解释。这种近因解释不能解释某些特殊生物物种，例如蚂蚁和蜜蜂的巨大的性别差异，它们的情况太复杂，需要更加复杂的分析手段，不能在这里详细描述。

   自然选择是否在群体中产生数量绝对相等的雄性和雌性？不是这样，可以想像，还有许多别的因素。例如，两性成熟的年龄差异，两性死亡率的差异，雌性和雄性亲代在生存和繁殖中所付出的代价的差异等等。认真分析之后，会支持这样的结论：“具有性别决定方式和生殖方式与人类相同的物种，如果父母哺育子女时付出的代价也相等，性别是稳定在相等的比例上的。”人口统计和生物统计结果都与这一预测十分一致。

   我们希望，在随后的章节中，读者会信服，自然选择的现代理论对于医学的重大发现和对于了解河狸的筑巢方式、鸟孵化后代的数目变化及哺乳动物的性别比例，都是同等重要的。假设、推理、论证，总是要从现有的生物医学知识和一个有关适应性进化（演化）的问题开始：人体的这一特征，是否是某个适应机制的一个方面？如果是的，其它方面还有什么可能的机制？怎样去检验这些未知其真伪的推理？如果人类生物学特性存在某些似乎是不符合我们的理想的地方，自然选择是怎样将它选出来的？为什么它们没有被淘汰？这种不符合我们愿望的品质，是否具有另一种有用的功能代价？它是否是一种石器时代的适应，但现在因为与现代环境不相匹配而引起疾病？自然选择对病原体和寄生虫的选择，改进它们的适应性引起了什么后果？这些不过是进化生物学常规研究的几个例子。找到它们的答案将对人类产生巨大的利益，成为医学研究的重大成果。

   现在要提出一个要求，要求冷静地对待这种热情。关于功能，可以有不止一种正确的答案。例如，舌头对咀嚼和语言，眉毛对表情交流和防止汗液流进眼睛都是重要的。其次，进化史，一个物种，或一种疾病的进化史，同其它各种历史一样，都是不能做实验的。现在可以判断，我们的祖先会使用火大概已有多久，发现了火的用途之后产生了哪些后果，引起了哪些进化。探索历史，只能并且也一定要根据历史留下来的记录去考察。古代人类祖先遗址留下来的炭末和烧焦的兽骨是考古学家宝贵的原始资料。同样，从蛋白质和DNA的化学结构中也可以解读出与现代截然不同的物种之间的亲缘关系。我们无法回到古代去观察进化史中各种生物性状的自然选择过程，但是我们可以根据化石、生物和人类的遗迹、解剖构造、行为倾向，以及蛋白质和DNA的结构等等去推论、去重构史前时期的事件。即令一时无法说明某个生物性状的进化史，我们仍然可以相信，它是由自然选择塑造的，可以与其它物种的这一性状的功能比较，取得旁证。

   所以，关于一种生物特性的进化史起源，自然选择过程中所挑选的适应性功能的假说，同这一性状的近因假说一样，都是有科学方法验证的。检验进化论假说有着特殊的困难，这应当使研究更加富有挑战性，更加重要，而不能成为放弃的理由。作者并不能在本书中验证进化论假说，在试图把猜测和事实加以区别的时候，为一些例子引用证据的时候，也并没有多少已经被肯定论证了的假说。有些例子是以一些研究为依据的，这些研究都在各方面收集了许多资料。即使如此，仍然资料贫乏，作出结论尚为时过早。

   作者的目的不是去证明某个具体的假说，只是向读者说明，医学问题的进化史研究是有理论和实际意义的、重要的、有趣的，是可以通过科学方法分析、研究、论证的。现在需要提出更多的问题来研究。这里提出的许多有关疾病的问题以及一些有待研究的问题，可能都有进化论意义，不过现在都还只是不成熟的假说。不要把这些不成熟的假说当成真理。也许几年之后，达尔文医学会有足够的发现来写一本专著。但是现在，我们不企图费力不讨好地去验证几个假说。我们的目的是鼓励我们的读者、病人、医生和研究人员去提出更多的问题：为什么有疾病的存在？为什么有这种疾病？正如史迪因（Gettrude Stein）临终前的叮嘱：“答案，答案，答案。答案是什么？……这个案例的问题在什么地方？”

land · 发表于 2005-5-3 20:00:01

第三章传染病的体征和症状

land · 发表于 2005-5-3 20:00:48

《我们为什么生病——达尔文医学的新科学》
[美]R.M.尼斯，G.C.威廉斯著
易凡禹宽平译

第四章不断升级的军备竞赛

   某个国家设计出来一种新式武器之后，敌对的国家将很快想出一种对付它的更新式的武器来。矛和箭使盾和盔甲出现，雷达用来发现偷袭的轰炸机。同样，在生物亿万年的进化史中，捕食者捕猎技巧的进步会被被捕食动物的盔甲、逃避技巧、战术以及其它防御性应变措施所对抗，然后又遇到捕食者更新的捕猎手段。如果狐狸跑得快些，自然选择留下的是比狐狸跑得更快的那一批兔子。于是狐狸还得加快速度。如果狐狸的视觉有所改进，留下的是与背景色更加难以分辨的兔子；这就选择出用气味找寻兔子的狐狸，又选择出躲到狐狸下风（down wind）方向的兔子。因此，捕食者和被捕食者双方在一个不断升级的复杂的循环中互相促进其演变、进化。生物学家按照刘易斯·卡罗尔（Lewis Carroll）《红色皇后》一书的提法把这种概念命名为“红色皇后原则”。她对艾丽斯说：“现在，就在这里，你看到，在赛跑中你能做到的都做到了；只要保住原来的名次就行。”

   与被捕食者和捕食者之间的竞赛相似，宿主和寄生的病原体之间不断升级的军备竞赛，代价极高，制造了一批超乎寻常、异常复杂的进攻和防御的武器系统。政治势力集团必须不断地把力量投人军备竞赛以免落在对手的下风。宿主和寄生虫都要进化得够快才能保持他们原来的适应水平。最后终于会有一天，军备竞赛的耗费大到这个生物有机体在政治上或者生物学上，难以与其它基本需要相协调的程度。然而失败的代价又很大，以致巨大的耗费可能要继续保持。宿主和病原微生物、寄生虫的关系之对抗性、浪费性和毫不仁慈的破坏性，使得“军备竞赛”一词成为最贴切的描述。我们正在与我们的病原微生物进行一场不屈不挠的，全力以赴的战争，从来也没有达成过双方同意的调解、停战协议。在此我们将予以详细阐述和说明。

   作为引子，请读者回顾一下整个人类的历史中，传染病酿造过多么惨烈的人类悲剧。作者之一，威廉斯，他的外祖父母因脑膜炎而死去，致使他的母亲在9岁时成为孤儿。他姐姐的好朋友在40岁时突然死于阑尾炎。这些显微镜下才能看到的敌人是不顾你的才智和地位的，卡尔文·柯立芝在当选总统之前不久，他16岁的爱子在网球场上足趾打了一个泡，这孩子仍然勇敢地坚持到比赛结束。不幸，这水泡感染了，两周之后夺去了他的生命。结果使得这位总统感情上受到打击而无所作为。

   国际间的军备竞赛与宿主-寄生虫、病原微生物之间的演变、进化竞赛当然不是完全一样的。五角大楼能够在图纸上设计，做出模型和样品。它有供参考的设计手册和新颖的设计思路，可以在试验中不断改进。而在进化过程中，没有顾问小组、思想库系统的支持，不知道怎样把科学知识用到新颖的毁灭性或者防御性武器中去。进化没有事先安排的计划，也没有什么思路。进化过程中，只是充满了尝试和失败（trial and error），失败和再尝试的小修小补，每一代的微小变化逐渐在生命竞争游戏中集累或者淘汰。有一些达到了比较高的繁殖率，群体也就向这边倾斜。这是一个相对缓慢、盲目的过程，有时还不免走入歧途；然而，自然选择所能达到的适应，应变的复杂和精确程度却是无限的。

   过去的和当前的进化（演变）

有不少微生物学家不正确地认为，宿主和病原通常是处在一种缓慢的演变过程中，逐渐走向将来的最佳状态——多半是和平共处和合作。这是一个错误的观念。病原和宿主在对立的价值观之间交易，都必须保持一种接近平衡的稳定状态，诸如生长速度和防御活动。在平衡的过程之中，一方应变能力的微小改善，必定要以另一方付出损失为代价。瘦的兔子可能跑得快一点，但是瘦到一定程度之后，再瘦一点与饥饿所增加的风险相比就不合算了。同样，我们的发热反应被假定是最佳状态，至少在历史上正常情况下是经过优选的。更高和更频繁的发热，将使我们较少受病原之害，然而组织损伤和营养消耗的代价抵消了这点好处，当环境保持恒定时，这些都是事实。如果环境发生了变化，宿主和病原的优选值也得重新调整。病原菌在人工条件下实验的动物体内繁殖许多代之后，会选出一株发热较低的菌种来。一旦这种技术出错我们再次变得易于受害时，又会有更高的发热反应。

   在以后的章节中，我们将讨论人类在历史的长河中建立起来的那些生物学性状。现在先提一下一种相对很快的进化：明年，也许是下一个星期就会发生的进化。因为细菌和病毒繁殖得非常之快，所以它们也就进化得十分的快。

   我们的某些对抗疾病的防御特征，例如镰状细胞血红蛋白，是在过去的一万年左右产生的，在此期间，我们大约经过了300代繁殖。人类作为一个整体说来，对少数传染病诸如天花和结核之类，在几百年的时间里，大约十几代人的过程中，产生了明显提高了的抵抗力。与细菌一两个星期里就能传300代，以及病毒更快的繁殖速度相比，细菌一天的进化可以与我们一千年的进化相当，这就使得我们与细菌的军备竞赛变得非常地不公平。因为我们不能进化得更快，所以无法逃脱细菌的追杀。人类只好通过迅速改变各种产生抗体的细胞比例去应付细菌那种快速的进化性变化。幸好，这种化学武器工厂的数量和种类相当多，还足以部分地抵消病原微生物的巨大的进化优势。

   从免疫流行病学的角度看，一次流行病可能使人类群体发生巨大变化。凡是在流行中曾经得病又得以康复的个体都可能对“再感染”免疫，因为他们带有大量新增加的淋巴细胞能制造对这种特定的病原具有极大杀伤力的抗体。另外，成年人对儿童期传染病的免疫力，诸如流行性腮腺炎和麻疹等，并不取决于人类基因库的改变，而取决于个体抗体浓度的变化。

   病原的小体型给了它们又一个优势：它们可以有巨大的数量。我们每个人带有大约比地球上的人还要多的细菌细胞，它们大部分住在我们的消化和呼吸系统。这种巨大的数量意味着即令是机率极小的突变也会以察觉得到的频率出现。而这种突变菌株哪怕比其它菌株只有极细微的优势，也将立即大量出现。我们由此可以想像到我们的病原微生物的数量特征会快速进化，并维持在与当前环境相适应的任一水平。

   在某些灾难性的大流行中，人群可以在不多的几个月里演化出对这种传染病稍微提高一点的抵抗力。当欧洲人首次到达新大陆的时候，某些欧洲病在极短的时间里造成了美洲土著90％以上的死亡率。如果美洲土著的易受伤害性有什么遗传基础的话，那么得以幸存的少数便在比例上有所增加，我们就可以说这个群体，在这个比较局限的意义上，进化了，有了较高的抵抗力。这是一个极为罕见的例子。通常，流行病对人类基因库的影响极小，而病原的特征却有巨大变化。

   细菌对抗生素的抗药性

本世纪医学上最大的进步，也许是有史以来医学上最大的进步，是抗生素和化学治疗药物的发现、发展和应用。自1901年艾立希（Paul Ehrlish）用有机砷治疗梅毒以来，直到弗莱明（Alexander Fleming）发现细菌不能在培养皿上青霉菌菌落的附近生长以后，逐渐开创了现代的抗生素时代。这一发现的意义是什么？为什么最有效的抗生素大都来源于霉菌？抗生素是多种霉菌与细菌之间互相竞争、攻击对方的化学武器。它们是亿万年的尝试和失败的选择过程中塑造出来利用了它对细菌的杀伤却对霉菌无害的特点。

   许多霉菌和细菌产物对人是安全的，却能扫荡引起结核、肺炎和其它许多传染病的细菌，它们就是抗生素。人们认识、了解利用抗生素已经有了几十年，这就是所谓抗生素时代。抗生素已经使经济发达国家进入了细菌所致疾病大大减少的黄金时代。公共卫生和抗生素的结合，使传染病的死亡率下降极快，以致1969年美国卫生总监觉得可以宣告现在已经是“可以把关于传染病的书收起来的时候了”。

   象其它的“黄金时代”一样，它的寿命多半不长。危险的细菌，最突出的是引起结核和淋病的细菌，现在是比20年前要难控制得多了。病原微生物已经演化出抵抗抗生素的本领，正如它们过去在进化史中演化出抵抗我们的和霉菌的常规武器一样。密·柯亨（Mitchell Cohen）最近在疾病控制和预防中心指出：“这些事件，使我们不得不考虑我们已经接近抗生素后时代。”

   确实可能如此。以葡萄球菌为例，它是最常见的感染的病原菌。在 1941年、所有这种细菌都可以被青霉素杀死。到 1944年，已经有了能产生分解青霉素的酶的菌株出现。到今天，95％的葡萄球菌菌株都对青霉素有一定程度的抗药性。60年代中发明了一种人工半合成的青霉素，甲氧青霉素（methicillin），能杀死这些抗药菌株。然而，细菌又同样演变成抗甲氧青霉素的抗药性菌株，需要开发更新的药。80年代开始用于临床的环丙沙星曾经使人们抱有很大希望，但是现在纽约有80％的葡萄球菌对它已有抗药性。在俄勒冈退伍军人医院，一年内抗药菌株就从5％上升到80％以上。

   60年代，大多数淋病病例是比较容易用青霉素控制的，即令是抗药菌株，用氨苄青霉素也还是有效的。现在已有75％的淋球菌株产酶灭活氨苄青霉素。这些变化有些是标准的染色体突变和自然选择的结果。但是细菌还有另外一种魔法：它们自己被一些细小的DNA环所感染，这种DNA环的名称是质粒（plasmid），其中偶而会留下一部分成为细菌基因组的新成分。1976年，发现淋球菌从大肠杆菌的质粒获得了破坏青霉素的酶的基因密码。大肠杆菌是一种生活在人肠道的正常细菌，所以现在泰国和菲律宾90％的淋球菌已经变成抗药菌株。类似的情形还有1983年荷比印地安保留地发生的那次严重流行性腹泻病原菌即福莱氏痢疾杆菌，被追溯到是来自一位长期用抗生素控制她的大肠杆菌尿路感染的妇女。该福氏痢疾杆菌也是从大肠杆菌的质粒获得抗药基因的。

   我们面临的抗药性（抗-抗生素）风暴的病原菌的清单既长又骇人听闻。质粒介导的避免与红霉素结合的能力已使法国约有20％的肺炎球菌抗红霉素。现在袭击南美洲的某些霍乱弧菌已对过去有效的五种药呈现抗药性。Amoxicillin（阿莫西林）已对30％-50％的致病性大肠杆菌不再有效。看来，我们与红色皇后的赛跑，很不容易保持现有的名次。

   最危险的事情也许是纽约城三分之一以上的结核病人是由抗一种抗生素的抗药性结核菌所致，而3％的新病例和7％的复治病例则抗两种或两种以上抗生素。因多抗药性结核菌致病的病人只有50％的生存希望。这是与发明抗生素以前同样严重的情况。结核病在发展中国家仍然是一个最常见的传染病致死原因，它造成的死亡率占可以避免的成人死亡的 25％和全部死亡率的6.7％。结核病的发病率在1985年以前的美国呈稳定下降趋势，然而1985年以后却回升了18％。病例中约有一半是因为爱滋病引起免疫缺陷而感染，另一半则因接触机会增多和抗药性菌株。

   对抗生素的耐受力增强是人们最经常遇到的一种病原菌进化。自从50年代发现细菌抗药性以来，已经做过大量研究并确立了不少医学上十分重要的结论。

   1．细菌对抗生素的抗药性，不是各个细菌逐渐发展起来的耐受力，而是因为某种罕见的突变或者由质粒引进了新的基因。

   2．基因突变可由质粒或其它方式在不同的细菌之间传播。

   3．抗生素的存在，使最初的极稀少的突变株迅速扩增而取代原来的始祖型细菌。

   4．如果除去该抗生素，始祖株又将逐渐取代该抗药性菌株。

   5．抗药性菌株内的突变可以进一步增强，因此加大抗生素剂量只会暂时有效。

   6．只能略微抑制细菌生长的低剂量抗生素，将最终选出抵抗这种抗生素的抗药性菌株。

   7．抗药性更强的菌株出现在部分抗药菌株中的可能性，比从原来无抗药性的菌株中出现的可能性大。

   8．对某一种抗生素的抗药性有可能也抗另一种抗生素，这种情形叫做交叉抗药性，尤其是这两种抗生素的化学结构相似的时候容易发生。

   9．最后，抗药性菌株的弱点在没有抗生素存在时的进一步演变进化过程中，有可能被逐渐消除；因此，抗药性菌株可以在很长时间没有用过该抗生素的地方仍然占有相当大的比例。

   以上结论已经在医学实践中得到公认。如果某种抗生素已经用了足够剂量而未能控制病情，再次加大剂量就不如换另一种抗生素。避免长期使用抗生素。每天一粒青霉素曾经是心脏瓣膜有病时预防感染的标准治疗方案，然而已经证明有很大可能选出抗药性菌株。不幸的是，我们因为吃了喂过抗生素的动物的肉类或鸡蛋或牛奶而经常接触小剂量抗生素面临选出抗药性菌株的风险。

   这一问题最近引起了饲养业主和公共卫生活动分子之间的冲突。饲养场的抗生素使用，需要认真再评估其经济价值是否值得去冒抗药性菌株出现的风险。哥伦比亚大学医学教授哈罗德·纽．（Harold Neu）1992年在《抗生素抗药性危机》一文中指出：“减少抗药性的责任，在于没有适应症而滥用抗生素的医生和要求用抗生素的病人”。医药工业不再为了推销而鼓励不当的滥用也是关键。因为自然选择的压力，迫使我们不得不重视面临的抗药性危机。这种科学说教之所以会被人们当作耳边风是因为，正如李德利和罗最近在《大西洋月刊》上的一篇文章中所指出的：“提倡大多数人的利益一定会受到公众欢迎，不过很少人去认真实行。没有一种使不合作行为付出高昂代价的制约手段，是不能维护公众利益的。”

   病毒的代谢机制不一样，因此它们不受毒菌产生的抗生素的控制，不过仍然有对付它们的药，例如zidovudine（AZT），能使HIV感染者的AIDS病的发病推迟。不幸，与其它抗生素一样，因为某些 HIV病毒株现在已经产生抗性，此药已不如原来可靠。这当然没有什么特殊之处。HIV是一种逆转录病毒，一类确实很小而且具有特殊局限性和特殊长处的生命体。它本身没有DNA，它的很小的RNA密码通过慢慢地破坏宿主的DNA复制机制而制出它自己的拷贝。它破坏的细胞包括免疫细胞，它能够隐藏在这些免疫细胞之内，从而逃避了宿主抗体对它的杀伤。

   逆转录病毒缺乏其自身的繁殖复制机制，这既是弱点又是长处。它的繁殖和演化过程要比DNA病毒和细菌慢，复制时的精确度较低，这意味着它产生相当多的“缺陷拷贝”。这一功能上的缺陷反过来成为进化的优势，因为某些“缺陷拷贝”可以在入侵宿主免疫系统或者应付抗病毒药方面出现更多的变化。另外，逆转录病毒因为结构简单而没有任何容易破坏的部位。

   逆转录病毒演化出对AZT的抗药性需要数月乃至一年时间，这与某些细菌只要几个星期就能演化出抗药性显然不同。然而，HIV在具体的一个宿主个体内有足够长的时间来演变。只要一次感染，在若干年的复制、突变和选择之后，可以在同一宿主体内并存多种互相竞争的病毒株的混合体，对于某种必需要克服的困难，例如，对付AZT或其它药物，具备抗药性的病毒株势必形成其中的优势病毒株，而那些不能克服困难的各株则被自然选择所淘汰。留下来的，是掠夺宿主资源为己所用的，发展最快的，也就是毒力最强的病毒株。

   毒力的短期演变

对毒力的演变有许多错误的认识：人们希望也就以为病原应当不断地向减弱毒力的方向发展。这种观点的前提是：宿主活得越久，病原微生物和寄生虫也可以活得越久，有更多的机会、更长的时间把它们的后代散播到更多的新的宿主；任何对所依赖的宿主的伤害，最终必将反过来伤害依赖它的病原微生物和寄生虫。因而最成功的病原微生物和寄生虫便是那些对宿主伤害不大，甚至还有所帮助的寄生虫。从这种推理出发，便预期进化的进程应当是一种有毒力的病原体稳定地逐渐变得无害化、良性，最后有可能变成对宿主生存的重要辅助因素之一，共生或者至少和平共处。

   这一似是而非的立论，在前提上有几个错误。例如，病原体为了播散必须有毒力才能刺激、利用宿主的防御机制；咳嗽和喷嚏都只能在具有一定毒力的条件下引起。不能刺激宿主防卫，不能使宿主分泌大量粘液和打喷嚏的鼻病毒将很难传播。

   另外，这一假说认为演变，也就是进化，应当是一个“很慢很慢”的过程：不论就传代的时间而言，还是就进化所需的绝对时间而言，都是非常之慢的。这种很慢的假说不理解病原微生物可以在一个宿主的生命期中通过上百甚至上千代的繁殖，所以有可能迅速进化、演变。对病原微生物而言，“最近”一词是指上一个星期或者上一个月，而不是上一个冰河期。“上一个冰河期”，是进化生物学家对“最近”的一般或者通常理解，适用予哺乳动物但是不实用于病原微生物。

   还有另一个错误，就是忽视了各种病原微生物在宿主体内的竞争。我们刚刚讨论过HIV问题。一只肝吸虫在一个因志贺氏痢疾而快要死去的病人肝脏里约束自己的行为。会有什么好处呢？肝吸虫和志贺氏杆菌是宿主这同一共享资源的竞争性掠夺者，只有最无情的掠夺者、破坏者才是胜利者。同样，如果有一种以上的志贺氏菌株，能最有效地掠夺宿主资源转为己用的那一株将在宿主死去之前产生更多的后代。作为一条规律，如果其它条件相等，这种在宿主体内的竞争，只对毒力强者有利。最近对11种无花果黄蜂及其寄生虫的比较研究证实了寄生虫的毒力增强与其传播机会增加相关。

   同其它进化学说的应用一样，仔细地定量推理以便了解自然选择在宿主内和宿主间的平衡是必须的。下图是一个简单的图解：

   图A示一毒力极大的病原，它在宿主体内的自然选择中处于有利地位。它尽量地掠夺它的宿主使当前的播散最大化。它可能很快使宿主死亡，但在宿主生活期间，它在各个互相竞争的病原中所获利益最大。

   图B示一在宿主间的自然选择中处于有利地位的病原。它的长期总产率（longterm total productivity）得以最大化，它的长期总产率等于繁殖乘以时间，即图中繁殖曲线下的面积。

   建立关于毒力演化的学说，需要考虑新的感染在另一宿主确立的速度，互相竞争的病原在毒力上差异的程度，在宿主体内产生新突变株的速度，以及新株在毒力上差异的程度等这几个方面。考虑到这些方面之后，还要假定其它情况不变，才有可能对某一病原体的毒力加以预测；然而，所有的情况都是在不断地变化的。如果不仅仅取决于宿主的存活，。而且还要依赖于宿主的活动，那么对宿主的任何伤害，都会对病原不利。因为如果你因感冒病重而躺在家里的床上，你就多半不会去接触新的易感者；如果你虽患感冒但病情不重仍能起床外出，你就有可能将病毒传播给许多易感者。对感冒病毒而言，不要使你病得太重，不要使你真的病倒在床上不能活动，便十分重要。相反，疟疾的疾原虫在病人感觉良好时得不到什么好处。事实上，兔子和小鼠的实验证明，疲惫的宿主更易受蚊虫的侵袭。正在“打摆子”的人，多数不会花力气去驱赶蚊子。蚊子可以从容不迫的吸血，然后广为传播。

   从这些进化论角度审视，提示由接触传染的疾病，一般说来应当比由昆虫或者其它传媒传播的疾病毒力小。事实是否符合这个推测呢？确实如此。保尔·爱华德的重要发现之一是这一普遍真理及其对公共卫生的重要意义。他证明了传媒传播的疾病倾向于比个人接触传染的病原毒力大，而蚊媒传播一般在蚊中温和而在脊椎动物中严重。因为伤害了蚊子的话，它就不会再去叮咬另一个脊椎动物。

   就肠胃道病原而言，直接传播的要比水传播的死亡率低，只要真正病倒的宿主仍然能够有效地污染水源就一直如此。自本世纪之初美国制定了纯水水质标准以来，致命的志贺痢疾杆菌就已被毒力较低的福氏志贺菌所代替。南亚在本世纪中把水源净化以来，致命型的霍乱就一直稳定地被一种比较温和的（良性）病原所取代，而其传播最早发生在水源第一次净化的那些地方。

   不卫生的水源是爱华德的所谓“文化传媒”的例子之一。医学史反复证明，最容易获得致命性病原所致疾病的地方，不是妓院，也不是拥挤的戏院或者商场，而是医院。在医院里经常有大量正常情况下是接触传染的病人入院，这些病重的住院病人不会到处走动传播疾病。但是医院工作人员和工具可以从这些病人那里把病原菌传给易感者。没有充分洗过的手，消毒不严的体温计或者食物器皿，可以成为有效的文化传媒。

   直接接触传染变成传媒传染，病原的毒力迅速加强。19世纪使分娩妇女子宫感染患产褥热的链球菌是医学史上著名的例子。那时在医院分娩常有生命危险。维也纳医生西迈尔魏斯（IgnazSemmelweis）在1847年注意到，由医生接生的妇女患产褥热的发病率比助产土高3倍。研究之后，他发现医生是直接从解剖死于产褥热的病理解剖房来检查产妇的。西迈尔维斯估计是医生传播了病原，而且还证明了检查前用漂白粉溶液洗手可以减少传播机会。他的伟大的发现没有给他带来荣誉和奖励，为了挽救上千不必死亡的妇女的生命而奋斗，他在信件中提到医生的手可能是病人被感染致命的原因，这种直率的言论使他受到敌视，他的意见也被故意压制，以致他于47岁时死在精神病院。今天，我们都知道医院里的卫生制度非常重要，一但管理有所松懈，很快就会出现选出毒力更强的病原的条件。爱华德证明，医院获得性中毒性婴儿腹泻要比社会获得性严重得多。

   大家都认为HIV是一种新病原，可能是来源于一只猴子感染的类人猿免疫缺陷病毒SIV。但是，现在有证据提示猴子可能是从患有HIV的人获得SIV的。当HIV可能已在某些人中存在了好几代的时候，AIDS是一种明显的新病种，是由近几十年的演化中产生的高毒力HIV引起的。AIDS之所以发生，可能是因为某些传统社会经济生活被破坏引起的性行为变化。大量的妓女在短期内接触许多嫖客，使得传播更加容易，而宿主的存活对病毒的生存变得无关紧要。迅速破坏宿主的强毒力株在宿主体内变得更加多见，即令是毒力最大的病毒株也有充分的机会在原宿主死亡之前传播给新的宿主。

   在西方国家，AIDS最初是流行在男性同性恋者之间的疾病，因为他们有大量性伴侣而大大加速了性传播；还有静脉注射毒品者，因为针头是有效的传播媒介。在非洲，毒力强大的病原病毒之所以成为优势菌株，是因为宿主间选择被大大削弱。毒力极大的病毒株也有很多机会在原宿主死亡之前传播到新的宿主体内。反过来说，使用消毒的注射针和阴茎套，不仅能减少传播而且也许可以促使低毒株变成优势株。

   免疫反应的收益和代价

自然选择给了我们一个友好的、有效的化学武器系统。每一个入侵的病原微生物都将遭到一种或者几种化学分子最猛烈的攻击。我们的免疫系统是在几百万年的自然选择的历史长河之中塑造而成为病原微生物的梦魔的。不幸的是，任何一种有效的武器都随时会对使用者造成危险。

   免疫系统有两种类型的失误：不能攻击它所应当攻击的对象，或者错误地攻击了它不应当攻击的对象。第一类错误是因为没有充分的反应，于是某些本来应该在萌芽状态被阻止的疾病变得严重起来。第二类错误是因为对细微的化学差别给予了过分猛烈的攻击，自身免疫病，诸如红斑狼疮和风湿性关节炎都是这种结果。人群中平均程度的敏感性和反应性估计是在进化史中优化的：足以应付病原，但不致于攻击自身的组织。

   既然我们有这种超级化学武器——免疫系统，我们又为什么仍然会受传染病之害呢？再一次，又是因为病原微生物能以很快的速度进化，而自然选择使它更能适应。比较少受免疫攻击的变种的基因很快就成为新一代病原微生物中表达更多的基因。因此病原微生物可以演化出这种和那种超级防御武器，前一章提到的分子模拟，便是这种武器之一。

欺骗的升级

昆虫学家在描述蝴蝶翅膀的外形时创造了伪装（mimicry）的概念。美洲有一种王蝴蝶，它的幼虫吃洋地黄叶从而使体内含有毒素，鸟类必须避开它；另一种黑红色的总督蝴蝶外形与其几乎完全相同，但它不含有王蝴蝶的那种毒素。鸟类因为误认了它们的极为相似的外形而躲开它。这种例子存在于许多物种之中。任何一个可以被捕食的物种在偶然出现的机会里变得类似另一有毒物种时，便取得一种优势，自然选择便促使它更加类似它的有毒的模型。这对模型种不利，因为鸟类也可能错误地捕食它。这就引起了伪装（mimic）种和模型（model）种之间的一场竞赛：伪装种变得更像模型种，而模型种则变得尽可能与伪装种有区别。有些环境因素有利于伪装种，使得两个不同物种之间的细节得以演化成功。人们能够很快理解视觉伪装，因为人类在很大程度上用视觉认识这个世界。察觉化学伪装需要敏锐的技术手段，然而没有理由认为它会比视觉方面的例子少见。

   病原微生物的分子模拟，至少不比这些蝴蝶和动物的视觉模拟在精巧、复杂、高明的程度上差。欺骗性地伪装成与人类的蛋白（相似性）可见于各种寄生虫、原虫和细菌的体表。如果在伪装的程度上还存在什么不足，它有能力迅速改进。病原微生物表面有复杂的凹凸面，而抗体最容易识别的抗原分子都隐藏在凹进的裂缝之中。许多病原微生物改变它们的暴露的分子结构十分迅速，以致宿主难以产生足够的新的抗体。不过这种快速变化不是进化，因为同一病原微生物的基因型有一批分子结构不完全相同的密码，它们随时可以更换另一种密码。

   伪装不仅能够使病原微生物逃脱免疫系统的攻击，而且还能使它能够利用宿主的细胞活动。例如，链球菌能制造类似宿主激素的在细胞膜上有受体位点的的分子。其结果是细菌掌握了一把钥匙，可以把正常情况下接纳激素分子的门锁上。一旦进入细胞，这个细菌就有了一把保护伞，免于被免疫或其它宿主防御机制的攻击。宿主还有一种吞噬体——溶酶体系统能在细胞内攻击病原微生物，但是又有别的分子伪装和其它对抗措施在细胞内保护病原微生物。

   新的环境因素

历史上的大部分传染病流行是出现了新的环境条件。我们已经提到变化了的社会环境怎样启动了爱滋病的流行，还有其它许多瘟疫也是这样。美国国立卫生研究院（NIH）的里·克劳斯（Richard Krause）研究过，麻疹和天花曾经在二世纪、三世纪期间沿着商队走过的途径传播流行，曾经造成若干社区人口三分之一的死亡。腺鼠疫、黑死病，长期在亚洲使一部分人溃烂，只是在蒙古人入侵把它带到欧洲，有大量未曾接触过这种病菌的，又是住房中有大量带着跳蚤的老鼠的屋子里的人群中，才造成大流行。当我们希望设想这些都是已经过去的历史的时候，爱滋病再次以惊人的速度传播，还有许多其它传染病突然爆发的原因不明。埃搏拉病毒在1980年代肆虐部分非洲地区，患者死亡率高达50％，而且包括不少照顾病人的医生和护士，后来流行突然中止，原因至今不明。

   还有一些传染病直接与现代技术有关。军团病，是由一种生长在空调系统的水中的病原菌散播所致；中毒性休克综合征起源于使用具有超吸收能力的材料做的塞子，它的表面积大、氧气供应丰富，使毒性链球菌得以生长。莱姆氏病之所以成为一个问题，是因为在郊区繁殖饲养鹿群。流感之所以成为人类的一大威胁只是在国际空运能够传播含有新的基因的病毒株才得以开始。它通常被称为亚洲流感，因为新株通常来自亚洲的农场，那里的人群、鸭子和猪（有些株称为猪型流感）住得十分靠近，而流感病毒之间的基因很容易互相传播。

   大而拥挤的城市在欧洲兴起的同时，结核病开始流行。过去认为贫穷和不卫生的生活是结核病流行的原因，然而以前人们更加贫困，却没有流行。只有大城市开始兴起之后，这些贫困而不卫生的人们才在拥挤的室内度过许多时间。结核病房里排出的空气，一定能使豚鼠感染，然而只要稍微接触一下紫外线就不会发生感染。一次喷嚏产生一百万粒飞沫，在静止的空气中以每分钟一公分的速度向地面慢慢沉降。在室外，飞沫中的结核菌被吹散或者被阳光杀灭，然而在室内条件下可以存活若干星期。1651年时，结核病在伦敦的全部死亡率中占20％。

   最后，流行还可以因为“照顾周到”而发生。肠道病毒不曾在20世纪以前成为一种引起瘫痪的疾病（灰白质炎）。过去，多数儿童在一岁以前感染它，通常只有轻微的病情；到本世纪中，卫生条件的改善，使发病年龄推迟到童年的后期，这时病情要严重得多。单核细胞增多症也是一种在幼龄时不大严重的病。

   这些都是传播方式被新的环境因素变化而造成流行的，或其它严重问题的传染病的例子，第十章还要进一步讨论环境变化与其它疾病的关系。

land · 发表于 2005-5-3 20:01:20

第五章创伤

喝醉的哈克·芬把脚摔在一个装了腌猪肉的桶上刮破了双侧小腿的皮，他对着这个桶很响地踢了一脚，然而这个举动显然是不明智的。因为他的脚趾已从靴的前面露了出来，……他诅骂他的所作及以前所作的一切。

   在讨论哈克·芬的创伤问题时，我们把敌对物种间复杂的军备竞赛的话题放一下。创伤问题的概念要比传染病简单，不过也很丰富多彩。有些事故，例如被陨石所撞，是太稀罕而无法预料了，我们也没有进化出什么防御措施，只好用一般的方法修复受到的伤害；一其它一些，例如高能咖吗射线，是太新了，我们也还没有来得及进化出适当的防御办法。不过像溺水或被猛兽袭击，则在进化史中发生得足够常见，我们也演化出一些回避手段。本章讨论的是避免、逃避和修复诸如机械创伤、辐射创伤、烧伤、冻伤等创伤的手段。还讨论这些机制为什么不能如我们希望的那样令人满意。

避免伤害

咖啡加了牛奶太凉，需要稍微加一下温。微波炉响了三声，打开炉门时，空气中充满了牛奶咖啡的芳香。然而在端起那大杯的瓷柄时，立即感到剧烈的灼痛。太快，太厉害，不得不把杯子摔了出去。杯子摔到地板上，热咖啡溅出好几米远。把灼痛的手浸入冷水之后，这个倒霉的人才发现这只杯子与别的杯子不一样：别的杯子在微波炉加热之后仍然是凉的，而这只杯子的瓷柄中间有金属芯子。疼痛使他的手得以免受更加严重的烫伤，只要时间稍长，便会烫得很严重。对这次被烫的恐惧，几个月之后，仍然使他不愿意去用这只杯子。

   疼痛和恐惧是有用的。不能感觉疼痛和不知道畏惧的人是不利的。前面已经提起，有生来就不能感觉疼痛的人，几乎都在30岁左右死去。如果有人生来就不知畏惧，就可能在急诊室或者陈尸间见到他们。我们需要疼痛和畏惧，它们向我们预警危险信号，使我们得知面临危险，立即回避。疼痛是组织正在受伤的信号，它立即使我们放下其它一切活动来做防止进一步伤害必须做的事情。怕，也是一种说明情况可能危险的信号，有可能受到伤害，以逃避为宜。

   现在来解释这个题目。痛和怕，这是许多苦难的根源，和医疗干预的目标。它们本身不是疾病或者功能障碍，而是防御体系的预报、预警系统。不首先消除原因，只去阻断预警系统，很可能把事情弄得更糟。脊髓空洞症患者，与感觉疼痛有关的神经所在的脊髓中部的退行性病变使他的手感觉不到痛，他就会端起那杯咖啡慢慢地平静地啜饮，结果他的手被烫熟了。如果他抽烟，手指多半会被烧焦。痛，是有用的，痛与怕相关联不是偶然的。当身体到伤害时，痛迅速地推动回避，而怕防止伤害再次发生。

   避免创伤的适应能力要比简单的躲开疼痛及其不良后果要复杂得多。回避条件反射形成的难易，取决于可能造成的伤害的类别。心理学家加西亚（John Garcia）使狗对肠胃不适相联系的薄荷气味形成条件反射非常容易，但很难与音调形成条件反射。声音之后的电击也容易形成条件反射，但气味很难。这些事实有很大的进化含义。因为气味通常提示食物有毒，声音并不；而声音提示某种危险，气味通常并不。加西亚的发现因故当时未能发表，并一度被奚落，现在才重新得到重视。

   某些信号、线索，例如蛇、蜘蛛、高处，立即使我们和其它灵长类动物产生畏惧、怕的心理。理解到这类信号和线索是长期以来与摔下去或者其它危险动物有关，就对我们之本能地回避它们不会感到奇怪了。总之，被狐狸咬住才学会怕狐狸的兔子的基因传下去的可能性很小。兔子的大脑已经预置有回避狐狸的程序，我们的大脑也有类似能力并不奇怪。这类本能行为的特点还在于其可伸缩性。比一种固定的本能优越的是某些有弹性的系统，只对确有危险时才刺激产生恐惧。新生的小狗在看见狼时会站在那里盯住它，看到妈妈逃开才跟着逃开，以后这种逃走的模式便在它的一生中确立，一代一代地通过摹仿传下去。怕蛇，怕蜘蛛和怕高处，是训练形成的，但不是硬性的，我们也能学会消除这种畏惧。

   心理学家明纳卡（Susan Mineka）在威斯康辛大学的灵长目中心做了一系列设计很好的实验。实验室饲养的猴子不知道怕蛇，它会跨过蛇去取香蕉。在一次看电视里的猴子对蛇警惕之后，这只猴子会在很长时间里仍然厌恶蛇，它不再走近蛇边上的篮子，更不跨过蛇去取篮子里面的香蕉。相反，如果另外一个电视表演一只猴子因为花而产生恐惧，它不会对花产生厌恶。猴子很容易学会怕蛇，但不怕花。

   学习和理解

在条件反射之外，我们人类还更加有辨别能力的适应机制：我们有交流、记忆和推理的能力。可以想像到司机在冰冻的路上高速下山的危险，他不必亲眼看到这类事故。从来没有见识过火灾烧死的人，也会懂得失火是严重的灾难，而且知道烟雾检测器可以减少灾害的危险。人类甚至懂得要避开那些感觉不到的危险，例如氡气、喷过有机磷的农作物、食物中所含的铅，这些都是要经过学习才能做到的。我们能够产生并操纵一些思维和表达能力，这有许多益处，对新的危险有远忧、有预见，很明显是属于这类。这些能力有助于我们防止、避免重复具体的危险和创伤经验，又不必产生不必要的恐惧或憎恶。在看到一个人安装吊篮被电击时，我们知道是电线而不是吊篮造成的不幸。

   创伤的修复

创伤不可能完全避免，榔头在第十或者第一千次捶打时，有可能落到拇指上。所造成的创伤启动一系列修复活动。血小板分泌凝血因子立即把出血制止，不论这创伤是在体内（挫伤）还是体表。其它细胞分泌一系列复杂引起炎症的细胞物质，使局部温度升高，使人侵的细菌比较难以生长；使拇指疼痛，不再活动，从而不再受可能妨碍愈合过程的外力的影响。同时，免疫系统迅速调动特异性感染斗士到达创伤部位，或者攻击感染的细菌，或者把它们带到比较容易消灭它们的淋巴结去。纤维素再把组织连接起来，在愈合过程中慢慢收缩把伤口两侧拉拢。最后神经血管重新长入受伤的组织。捶击又能再次进行，不过更加小心一些。修复过程所显示的复杂性和协调程度甚至可以使一个管弦乐队自叹弗如。

   然而不幸，至今还没有人把这一和谐的曲谱谱写出来。许多个别部分已经在病理学书上有了大段的描述，也曾注意到它们之间活动的协调，尤其是几类免疫细胞所起的作用。缺少的只是整个过程的进化史。这个历史故事中应当有与所有细节联系的尽快达到最好修复的总体安排。这将是一个用最佳方案分配稀少资源——时间和材料，以及在继续使用受伤部位和为了防止应力延迟愈合的矛盾的价值观之间作出选择。要选择种种事件的最佳时机，要按部就班，要在应当先办好的事情办好之前不做第二件事。它要能够察觉到不仅仅是免疫系统之间，而且包括一切参与其事的激素的、酶的和结构上的适应过程之间的协调需要。它要处理的不仅仅是伤处的局部问题，还有全身激素、情绪、行为以及涉及全部生理过程的问题。希望这个复杂和谐的乐谱能够在不久谱写出来。

   烧伤和冻伤

即便只是瞬息的疼痛也已经使成千上万个细胞被那咖啡杯柄烫伤了。拇指和食指上有两个地方在几秒钟之内变白。好像是鸡蛋白落入沸水中，皮肤细胞变成了一片变性蛋白，这是一种比割伤更难修复的创伤。毫无疑问，这就是烫伤为什么这么痛得快的原因。皮肤在极轻微的、很浅的烫伤之后，不难痊愈，因为更新上皮的机制仍然能够工作；如果是更深的烫伤，毁掉了整层皮肤，包括更新上皮的基底层细胞，那么需要专门的机制来保护烫伤处免受感染，也需要清除已死亡的组织以及把能够生长且逐渐复盖烫伤处的新皮肤细胞引入到这个区域。我们的身体能够修复它，不过需要时间，还有发生感染的危险。防止烧伤要比修复烧伤容易，要好得多。

人类使用和滥用火至少已经有上万年或者更长的历史。人们在学会产生火种之前，就已经会利用自然的火种并保存它，用于烧烤食物和其它用途。这种与火长期密切的关系，是否使我们对火的危险更加敏感了呢？如果确实是因为人类与火的长期关系而对烫人的东西比其它动物种更敏感，或者是能较快地使烧伤愈合，那将是十分重要的发现。

   热不是唯一的温度伤害。冻也能使细胞变焦死亡，这就是冻伤。虽然不是人类进化史中经常发生的一种事故，但是它也使我们避免在冷空气中，特别是冷水中呆得太久。石器时代完全没有的液氮和干冰是全新的危险。它们同火一样有害，却没有足够的时间让我们演化出像回避烧红的炭块那样的本能。

   辐射

最主要的辐射伤害是太阳的紫外线伤害。黑肤色的人种皮肤表层的黑色素，用简单的屏蔽作用保护着下面的组织，是天然的防护。几千代不见阳光之后，也许会同蛰居地洞中的动物一样丧失制造色素的能力。黑色人种表现有抵抗太阳辐射伤害的长处。

欧洲的白色人种似乎说明他们在进化史中没有防御太阳辐射的长期需要。现在他们特别容易遭受阳光灼伤。春天阳光明媚、暖和的日子里，他们喜欢日光浴，裸露皮肤晒几个小时太阳。他们去年有过痛苦的教训，然而在寒冷的冬季之后，晒太阳是太舒服了。如果他们忘记了去年的教训，今年仍然无法避免，因为发现它已经来得太迟了。晒了几个小时之后，皮肤才开始发红、疼痛。几天之后，几层死掉的皮肤细胞脱掉。一两个星期之内可以恢复。然而这并非故事的终结，因为即令是不多几次的阳光灼伤，也将大大增加今后十几年里发生皮肤癌的风险。

   逐渐增加晒太阳的时间，害处会较少。因为除了少数皮肤最白的人以外，大多数人的皮肤都能逐渐产生一层足够防护阳光辐射的黑色素。皮肤能够慢慢地晒黑，说明这是一种在需要时可以启动的防御机制，这是一个很好的例子。浅肤色的人不总是有很多色素这一事实说明他们的祖先一定有过因为色素质付出适应方面的沉重代价的经历。在第九章中，我们再解释浅肤色可能是在阴天、多云环境中的一种适应。

   人们都知道是阳光中太强的紫外线引起灼伤，虽然可见光的破坏性要低得多，但是它的光化学作用也是可能造成伤害的。自然选择赋予我们足够的黑色素和酶应付光化学反应引起的变化，所以在正常情况下不会造成伤害。不是经常生活在明亮的光照条件下的动物对日光比较敏感，甚至对人工光源也敏感。例如，当荧光灯首次代替白炽灯用于鲑鱼孵化池时，曾引起大量鲑鱼卵死亡。养鲑鱼的人知道在自然环境中，这些卵是在一层河床石砾的荫蔽下孵化的。他们提出可能的原因是光度大强和荧光灯的波长太短，实验证明这些推测是正确的：当鲑鱼卵得到荫蔽后，它们生长良好。

   太阳光不是通过温度伤害皮肤细胞的，而是紫外线引起的重要物质的光化学反应所产生的不正常的化合物和死细胞招来免疫系统的攻击。在一定限度以内，这是有益的。把资源支持已经死去或者不可避免一定要死亡的细胞，这是浪费，因为需要用有效手段把这些细胞清除掉，同样重要的是不要把能够自行修复的细胞也消灭掉。然而清楚地区别这两者并非易事。所以凡是不涉及病原微生物人侵的创伤，诸如日光灼伤，单纯性骨折，还是抑制免疫反应以免干扰愈合为好。

   免疫细胞本身，同别的细胞一样，也可以被辐射伤害。现在不完全明白紫外线所诱发的免疫系统变化中，哪些是适应性调节，那些是纯伤害性质。表皮中拾取异物送给免疫系统的朗罕细胞（Langerhans cell）对波长在290－320nm的短波紫外线B（UV－B）有复杂的反应，这种细胞与神经系统有密切关系，它们分泌一种激素阻断神经活动。UV－B紫外线抑制皮肤朗罕细胞，从而阻断它对所接触的异物作出反应。这种敏感性的缺乏几乎是所有皮肤癌患者所共有的特征。但是UV－B不是唯一的祸根。有些证据指出，某些商品如防晒霜可以阻断UV－B并防止日光灼伤，却仍然允许较长波长的UV－A通过。UV－A也有伤害皮肤中免疫细胞的性质。在阳光下皮肤被晒红了的人常常被劝告使用防晒霜；然而，事实上防晒霜可能使你更多地暴露在UV－A之下，超过原来可以耐受的剂量而把事情弄得更糟。

   有致命可能的皮肤癌，黑色素瘤发病率增加的警告信号，引起人们对晒太阳产生了合理的畏惧。在过去的10年里，苏格兰的黑色素瘤发病率增加了1倍，许多国家的白种人中的发病率以每年7％的速度增加。这种发病率增加的原因，被解释为新的文化趋势，人们喜欢晒得黑些，因为臭氧层变薄，臭氧层过去是屏蔽了许多紫外线的。虽然这两个因素都要考虑，从进化生物学的角度看还有些别的可能。

   我们确实有更多的时间是在海边上度过的，但是我们很少不穿衣服在太阳光下散步。臭氧层变薄所失去的屏蔽作用已被更严重的地区性空气污染代替而有余。问题不在于晒太阳本身，也不是臭氧层缺乏，而是在于我们晒太阳的方式。

   人们现在大多数时间在室内生活，然后在周末外出到海滨或者郊外去享受日光浴，去接受不习惯的强烈阳光，结果产生灼伤。那些每天都有好几个小时在户外工作的人，适应了他们的接触量而不容易发生日光灼伤。发生黑色素瘤的危险与日光灼伤的次数相关，但不与晒太阳时间的总和相关。

   另外一个新的因素（环境）是使用复杂的化学防晒霜。最近在对588名澳大利亚人的对照研究中，发现用了一种有阻断紫外线活性的防晒霜之后发生的癌前病变确实比用不能阻断紫外线的油膏要少。但是霜中所含化学物质会不会引起问题呢？它们不会老老实实地呆在皮肤表面，而是被吸收进去了。它们对皮肤细胞有什么作用，它们与组织蛋白结合又被强光照射之后可能发生什么变化，答案中还有许多疑团，如果发现皮肤癌直接或者间接与防晒霜有关，那将多么令人啼笑皆非！

   还要注意那些用于日光灼伤的炎症过程中的制剂。抑制这种炎症既可能通过防止不必要的自身免疫反应的伤害而避免以后发生癌症，也可能保护了那些已被伤害而有可能癌变的细胞不被免疫系统清除掉。

   这些提法并非已经证明的事实，它们只是推测，因为我们对此还缺乏了解。尽管有很多信息，我们对日光灼伤还是很不了解，为什么？只有当研究人员充分了解日光灼伤的进化原因及详细掌握其细胞和分子机理后才能有预防和治疗的可靠基础，才能综合理解和解释以下问题：1）区别UV造成的皮肤功能障碍和皮肤对UV的适应性反应；（2）区别UV引起的皮肤免疫功能障碍和适应性反应；（3）区别UV造成的朗罕细胞的功能障碍和适应性反应；（4）理清修复过程中的各个组成部分及其协调活动；（5）阐明暴露日光前使用防晒霜和事后使用抗炎药的作用和副作用。

   太阳紫外线辐射伤害还参与白内障的形成，一种限内晶体雾状混浊性病变。现在的大多数太阳镜都能阻断紫外线，过去有一些不能。由于减少了可见光的通过量，瞳孔直径放大而增添了紫外线的通过量。糟糕的是，现在还有不少廉价的儿童太阳镜是不阻断紫外线的。今天的白内障患者，可能有一部分是他们10年前所用的劣质太阳镜造成的后果。

躯体部分的再生

孩子们常常提出最难解答的问题：“为什么？”

   一个孩子问道：“鲍比叔叔为什么不能象海星一样长出一条新腿来？”真的，为什么不能呢？既然蜥蜴能再长出失落的尾巴，海星能长出丢失的臂膀，鱼能长出丢失的鳍，那么为什么我们不能再长出一个丢失的指头？成年人，乃至生物学家很少去想这个问题。

   从一般的进化生物学的角度看这个问题的答案，这是因为自然选择不会保持那些不大会有多少用处或者代价超过预期受益的能力。所以，第三章里面已经提到，因为严重的心脏或脑的损伤在现代医学时代以前都难免死亡，所以无法演化出再生这些组织的能力。石器时代失去手臂的事故，将在短期内死于出血；即令出血能够止住，也会死于破伤风、坏疽或其它感染。任何使我们的远始祖先再生手臂的能力都会在突变的积累过程中丧失，即令不是被自然选择剔除。

   但是，失去手指多半不会像失去手臂一样死亡，这类创伤在石器时代也能愈合。为什么不再生手指而只是愈合？上面的解释在这里便显得不够充分。我们提出两条可能的理由：第一，这种再生能力不会经常用到，而且没有很大的益处。许多人并没有丧失手指，既使丧失了，但是并没有严重的功能障碍。一位九个手指的尼安德人（更新世晚期，旧石器时代中期的原始人类，分布在欧洲、北非、西亚一带）可以活到50岁左右成熟的老年。第二，是因为这种适应能力的代价问题。再生失去的组织不但要付出维持这一机制的代价，还要付出降低控制有害生长的能力的代价。允许细胞复制的机制增加癌症的风险。让成熟的、高分化的组织保持高于最低需要的修复能力是危险的。在关于癌的一章中，我们将再次讨论这个问题。还有，再生一个手指所需要的激素，对细胞移动的控制，以及其它许多过程的协调，而它们都已经不再存在。这就从另外一个角度说明，在早期胚胎发育期之后，产生一个手指的种种机制已经丧失。这是基于这一机制的种种细节的近因解释，这正是多数医学研究者都首先想到的。但是我们也需要进化史方面的解释，说明这个有可能需要的机制会失去，这个失去它的机制又是什么。

   这种进化生物学的解释比较能够满足一个孩子的好奇心；我们预料，这种研究将证实某种迅速可靠的修复手指能力与癌症风险之间利害平衡的最佳选择。

毛豆 · 发表于 2005-5-3 23:35:28

佛曰：人们生病，是为了让我们爱惜自己的身体。人们只有在生病时才会重视自己的身体，才知道健康的可贵。

665665 · 发表于 2005-5-25 15:36:07

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柳林风声 · 发表于 2005-8-3 23:10:35

后面怎么没有了？受到很大的启发！

sxgugu · 发表于 2005-8-14 08:39:58

有点长，先保存吧，顶

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