第二章 突如其来的冰河期对人类的考验(2)随着新证据的发现，科学家们开始重新审视旧的证据，并最终 达成了新的共识。到20世纪70年代，人们开始普遍相信，仅仅几 百年的温度变化和气候变化就足以导致冰期的开始或结束。变化的时间也从以前认为的数千年缩短到数百年，这时“数百年”就成为 “快速变化”的新时间计量单位。 尽管达成了新的共识，但对于造成这一变化的原因还是众说纷 纭。有人认为是苔原沼泽中冒出的甲烷吸收了太阳的能量;也有人认为是来自南极的冰川坍塌后漂流而出，冷却了海洋;还有人认为 是冰川融化进入北大西洋，带来了大量的淡水湖泊，突然中断了热 带水域朝向北方水域的流动。要找到真正的原因并不容易，但最终科学家们还是有了答案———冷冰。20世纪70年代初期，气候学家在格陵兰岛北部的冰川和冰原 下发现了沉封已久的历史气候“档案”。当然，要取得这些档案确 是一件艰难而危险的工作，就如同要从一大堆白色的衣服里找到一 只白色的实验小鼠一样。同时，这项工作对研究者的体力也是一次 巨大的考验。多个国家组成的科学考察队伍拖着数吨重的机器，徒 步穿越万里冰原，有时还需攀登数十千米，忍受高原反应和刺骨的 寒冷，才能够在3千米厚的冰川上打出一个洞。但是所幸的是，科 学家们最终获得了原始而准确的记录，这些关于过去年月中降水量 和温度的“记录”在几千年里从未受到任何污染，而且经过简单的 化学分析就能为我们所用。到了20世纪80年代，冰芯的发现进一步证实了晚冰期的存 在，这一次持续了1 000年左右的剧烈降温大约出现在13 000年 前。不过，这还只是冰山一角。1989年，一支美国远征队在格陵兰岛厚达3千米的冰原上打了一个直通底部的洞，由此获得了过去11万年间的气候资料。而 距此仅30千米外，一支欧洲的队伍也在进行同样的研究。4年后，当两支队伍都接触到冰原底部时，他们的发现再次改变了“快速变化”的含义。对冰芯的分析发现，晚冰期———这个最后的冰期，仅仅持续了3年时间便宣告结束。从冰期到非冰期的时间不是3 000年，也不是300年，而是短短3年。不仅如此，冰芯还揭示了晚冰期的开始 仅用了10年。这个过程是如此迅速，以至于科学家们都不再使用 “迅速”，而是用“转瞬间”进行描述。威尔特博士2003年在他的 书中总结到:20世纪50年代，科学家们认为温度的波动需要上万年的时 间;70年代，他们认为这一时间进程约为数千年;80年代，他们 认为仅需要数百年时间就足矣;而现在，这一时间被进一步缩短为数年。科学界现在所研究的气候突变其实只发生在过去11万年间。 事实上，这11万年才是真正唯一稳定的时期。照此推断，现在的 情况不再是认识过去的关键，而仅仅是一个意外。对于晚冰期是如何使整个欧洲大陆迅速重返冰期的，最有可能 的解释是大西洋“传送带”，也就是温盐环流发生了中断。传送带 正常工作，或者至少是像以前一样工作时，它可以将热带海水从海 洋表面带到北方。在那里，海水变冷，密度增大，表层海水沉入海 底，再通过海洋底部流回热带。受到环流影响，伦敦虽与新西伯利 亚处于同一纬度，却属于温带。而来自格陵兰岛冰原融化所产生的 大量温淡水中断了这一传送带，从而对全球气候带来巨大冲击，将 欧洲变成了一个冰窖。晚冰期以前，欧洲大陆上的先祖们还过着衣食无忧的生活。科 学家们用DNA信息研究人类迁徙现象发现，那些从非洲迁徙到欧洲的人在这段时间里曾朝着更北部的地方迁徙。在晚冰期前的一个 冰期里，虽然这些地方当时还不适宜居住，但已经和现在一样温暖 如春了。于是人类迅速在那里定居下来，繁衍生息。然而，仅仅一个冰期后持续温暖的气候便迅速结束，并开始向 反方向发展。仅10年左右的时间，全球温度下降了近2℃。水被 限制在冰层下，海平面下降了上百米。森林和草地变成了荒漠和峭 壁，几万米长的海岸线布满冰层。即使地处温带的西班牙和葡萄 牙，冰川也都随处可见，同时巨大的冰川还在不断向南推移。晚冰 期的到来，为世界带来了翻天覆地的变化。第二章 突如其来的冰河期对人类的考验(3)虽然人类最终生存了下来，但是这突如其来的变化对人类，特 别是北迁的人类无疑是巨大的灾难。他们所具有的生存技能，无论 是建造房屋还是狩猎，都毫无用处，不计其数的人在这场灾难中被 冻死或饿死。考古学家进行的碳质谱年代分析明确地显示，这一段 时期北欧人口数量迅速下降，人类的活动也明显减少。但还是有人幸存下来。这些幸存者是如何做到的?其中有些可能得益于整个人类社会的发展。很多科学家都认为晚冰期加速了狩 猎型社会的瓦解，并代之以农业的兴起。但是个体的生理适应和自 然选择又如何呢?科学家们发现有些动物在此非常时期进一步完善了它们的本能，以便在这个寒冷的时期存活下来。后面我们将会介绍的林蛙就是一个典型的例子。那么人类会采取何种应对措施呢? 欧洲人“选择”血色病基因帮助携带者免受瘟疫之苦，那么是否与此类似特点的基因能够帮助其携带者提高抵御寒冷的能力呢?为了 找到答案，我们有必要首先看看严寒对于人类的影响。第二章 对抗严寒，我们需要脂肪(1)2002年7月，一代传奇棒球明星泰德·威廉姆斯刚刚过世，就被火速送到美国亚利桑那州斯科茨代尔的一个温泉疗养地。当 然，这里并不是真正意义上的疗养地，而是艾克生命延拓人体冷冻 实验室。经过理发、洁面后，威廉姆斯被迅速冷冻起来，他之所以 被存放于此是因为他的儿子希望未来的医学能够帮助其死而复生。艾克实验室将威廉姆斯的头部和躯体分离，研究人员在他的头 上打了两个硬币大小的洞，将其冷藏在-160℃的液氮中（同时另 有冷藏箱储存其躯体）。艾克实验室在其广告册上宣称，到21世纪 中期，“成熟的纳米技术”就可能会让冰冻的身体重获新生。但他们同时也申明，对于接受人体冷冻疗法的死者，后来者将优先复生，也就是说先被冷冻起来的人会等更长的时间。而这也许将是非常、非常长的时间，甚至永远。同时不幸的 是，尽管威廉姆斯和其他66具冷冻尸体躺在了艾克实验室中，但人体组织对于冷冻的反应并不太好。水被冷却的时候会变成小块锋利的晶状体，因此，当人体被冷冻的时候，血液中的水也被冷却， 形成的冰片能刺破血细胞，并引起血管破裂。这就如同冬天在没有 暖气的房间里，水管中的水可能会引起水管破裂一样，所不同的是 血管没有人负责修理。当然，人体无法在极端寒冷的条件下生存，并不意味着我们的 身体不能进化出多种方式来对付严寒。其实，我们的身体中已经存 在这样的进化。我们的机体不仅能意识到寒冷的危害，而且能全副 武装抵御寒冷。回想一下，当你感到寒冷的时候，比如在冬天的早 晨为了看阅兵仪式而站在原地一动不动达几个小时，或者坐着雪橇 穿过寒风凛冽的山间，你必然会全身颤抖。这是机体的第一个反 应。当你颤抖时，肌肉里储存的糖原就会被燃烧以产生热量。而接 下来发生的情况就不那么明显了，但你仍然能感觉到它的存在。手 脚麻木，这是机体的下一个行动。机体一旦感到寒冷，就会收缩四 肢的血管。首先是手指和脚趾，接下去是手臂和腿。随着血管壁的收缩，血液就会涌向躯干部分。虽然这可能付出四肢冻伤的代价， 但却足以保证身体的重要脏器能保持在一个相对安全的温度下。这 就是人体“舍卒保帅”的分配原则———放弃四肢，保全脏器。对于挪威渔民或因纽特猎人而言，由于他们的祖先长期生活在 极度寒冷的气候下，因此对寒冷的生理反应的进化又较普通人更进 了一步。在经历了一段时间的寒冷之后，他们四肢中收缩的血管可 以重新自由地膨胀，温暖的血液得以迅速地流向麻木的四肢，然后 再次通过血管收缩流回躯干。这种间歇性的周期性收缩和释放被称 作“刘易斯波”或“猎人反应”，它可以为机体提供足够的热量以 保护四肢免受实际的伤害，同时又能确保重要器官的安全和温暖。 因纽特猎人可以在数分钟内将双手皮肤的温度从冰点迅速提升到 10℃;而对于绝大多数人来说，要实现这种改变则需要历经更长的 时间。与此相反，那些在温暖气候环境中成长的其他种族的后裔们 就不具有这样可以同时保护四肢和躯体的本能。这有助于解释为什 么在寒冷地区的战争中，非洲裔美国士兵比其他士兵更容易冻伤。打寒战和血管收缩并非机体产生和保存热能的唯一途径。在婴 儿和一些成年人身上存在的一种棕色脂肪也能够产生热量。当人体 暴露于寒冷环境中时，这种脂肪能够快速启动起来。葡萄糖可以被 普通脂肪细胞储存起来以备不时之需，而棕色脂肪细胞则能够将其 转化为热量（生活在寒冷气候里的人，棕色脂肪可以燃烧70%）。 科学家们将棕色脂肪释放能量的过程称为非颤抖式产热，因为产生 这种热量的过程不涉及肌肉运动。在数小时的短暂时间里，颤抖是 最好的产热方式。一旦肌肉中存储的糖原被消耗殆尽，颤抖就不能 再发挥作用，同时还会引起身体疲劳。只要有葡萄糖存在，棕色脂 肪就能够持续不断的提供热量;并且与其他很多组织不同，它并不 依赖胰岛素将葡萄糖带进细胞中。没有人会写一本《棕色脂肪减肥方法》的书，因为它需要的不仅仅是生活方式的改变，没有生活在严寒条件下的人通常不会具有 很多棕色脂肪。如果希望长出大量的棕色脂肪并让其发挥作用，人 必须在严寒条件下生活数周。值得注意的是，我们这里所提及的严寒是像北极附近一样的寒冷。此外，一旦你不再睡在冰窟里，你的棕色脂肪也就停止工作了。第二章 对抗严寒，我们需要脂肪(2)身体对于寒冷还会产生其他反应。尽管这些反应的原理还尚待 确定，但是你可能已经在不知不觉中经历若干了。比如，经过一段时间的寒冷后，大多数人的反应都是想小便。这一现象曾使医学研 究人员困扰了数百年。1764年，萨瑟兰博士在英格兰推出了一种沐浴疗法。这种疗法是让患者呆在一种能治病的、冰冷的水中。在记录治疗反应的时候，他注意到当患有“浮肿、黄疸、麻痹、风湿 痛或背部疼痛”的患者浸泡在水中时，他们的尿量超过了其饮水量。萨瑟兰将这种现象归结于外部水的作用，认为是外部的水压将患者体内的水挤压了出来。直到1909年，研究人员将多尿与寒冷 反应联系起来后，这种观点才被推翻。但是对于遇冷排尿，即寒冷时需要小便的主流解释仍然是压力学说。这里所指的不再是外部压力，而是内部压力。这种理论认为四肢血管收缩时，体内的血压升高，于是机体对肾脏发出信号，要求将体内多余的水分排出。但是这并不能完全解释这种现象，特别 是在最近的一些研究结果公布之后。美国陆军研究院环境医学分院对人体在极端热、冷或处于深水 和高原环境下的反应进行了为期20年的研究。所得到的结果证实， 当环境温度迅速降低至冰点时，即使是生活在极度寒冷条件下的人 仍然有遇冷排尿的反应，因此对于“我们感到寒冷时，为什么需要 小便”的问题仍然没有解决。当然对于医学研究者而言，这个问题 也并非十分紧迫。但是你很快就会发现，这个问题的答案可能具有 神奇的作用，可能有助于解决一些更为严重的问题，如某种困扰着1.71亿患者的疾病。第二章 超甜冰葡萄酒的提示现在让我们暂且放下遇冷排尿的问题，将目光投向法式晚餐中的奢侈品——美味而珍贵的冰葡萄酒。这种酒的发现据说完全出于 偶然。400年前，一位德国葡萄酒商希望他的葡萄能在晚秋多生长 一段时间，却不幸遇上了突如其来的霜冻。葡萄奇怪地皱缩了，他不愿让一年的辛劳付诸东流，于是决定用这些冰冻葡萄做些什么以尽量减少损失。他将葡萄解冻后，像平时一样进行压榨处理，但 是结果却让人大失所望:与预计量相比，最后仅得到了八分之一的果汁，不过他仍然将这些微不足道的产品进行了发酵。出人意料的是，葡萄酒商得到了一种异常甜美的葡萄酒。经过 这次具有传奇色彩的收获后，一些酒商开始专门酿造冰葡萄酒，他 们通常每年在霜冻之后才采集葡萄。如今我们根据葡萄酒的糖含量，对其进行评选和分级。餐桌上一般饮用的葡萄酒中含糖量为 0%～3%，而冰葡萄酒则达到了18%～28%。 水分的丧失造成葡萄的皱缩。从化学角度看，我们不难理解为什么葡萄在受冻后可能出现失水的现象，这是因为冰晶体的减少降 低了对水果脆弱外膜的破坏。那么糖浓度的大幅增加也能发挥作用吗?回答是肯定的。冰晶 体只能由纯净水组成，但是结晶的温度却是由水中含有的其他物质 决定的。任何溶解在水中的物质都会影响液态水形成六角形固体冰 晶的能力。举例来说，一般情况下，富含盐的海水在-2.5℃结冰，而不是在纯水冰点的0℃;人们冰箱里的伏特加，通常其体积的40%是酒精，而这些酒精对结冰具有很大的影响，当温度降至 -29℃左右时，伏特加才会结冰。即使是大多数的天然水也不会正好在0℃时结冰，因为它们通常都含有一些矿物质或其他杂质，从而降低了冰点。和酒精一样，糖也是一种天然的防冻剂。溶液中含糖量越高， 冰点就越低。（深谙含糖量和结冰间关系的食用化学家们正在开发 一种无糖的半固体饮料。在常规的半固体饮料中，人们利用糖控制 饮料的固液状态，防止液体完全结冰。因此，在尝试生产无糖半固 体饮料时，必须控制饮料的固液状态，减少无糖冰块的产生。根据 最近的报道，经过20年的努力，研究团队已经将人工甜味剂和木糖醇结合，开发出了一种新型的减肥半固体饮料。）因此当霜冻征兆出现后，葡萄排除水分，从两个方面保全了自己:首先是减少了 水容量;其次是提高了剩余水中的糖浓度。通过这两点，葡萄就能 抵御更低的温度而不至于结冰。减少水分应对寒冷?这听起来甚为耳熟，不就如同遇冷排尿吗?糖含量高的现象，我们不也似曾相识吗?但当我们回到糖尿病 之前，我们还得到动物王国转一圈。第二章 神奇林蛙的启发(1)在寒冷的环境中也有生机勃勃的动物世界。一些两栖动物如牛 蛙，在湖泊或河流的底层度过寒冷的冬季;庞大的南极鳕在冰层下 自由自在地游泳，它们的血液中含有抗冻蛋白质，能够吸附冰晶 体，抑制冰晶继续生长;在南极表层，毛毛虫在-51℃的环境中生 活14年后才能羽化，而蝴蝶只能在夕阳下翩翩起舞数周。但是世上没有一种动物比小小的林蛙更加让人叹为观止的。林蛙是一种约5厘米长的小精灵，它们的面部仿佛戴着一张黑色的面具，只露出眼睛，形似电影里的佐罗。从格鲁吉亚北部一直到阿拉斯加，包括北极圈北部都能找到这种小动物。早春的夜晚，你可以听到它们交配的叫声，好像小鸭子的声音一样。但直到冬去春来，你都不会再听到林蛙的叫声，因为整个冬天林蛙都处于冬眠状态。本来凡是冬眠的哺乳动物，都需要靠一层厚厚的脂肪保温并 提供能量，而林蛙却并非如此，它们是完全进入冷冻状态。它们将 自己埋在3～5厘米厚的树枝或树叶下面，从此进入假死状态，就 如同泰德·威廉姆斯希望艾克实验室做到的那样。而这种现象似乎只能在科幻小说中才能看到。林蛙被冻得僵硬如尸。如果在冬天，你步行时不小心踢到了一只林蛙，一定会认为它 已经死了。林蛙完全冻结后，所有的生命活动都会随之停止——没有心跳，没有呼吸，也没有可检测到的脑部活动。它的眼睛睁得老大，全身僵硬，异常惨白。 但如果你安营扎寨，待到次年春暖花开时，你就会发现小林蛙开始不紧不慢地收起了它的伪装。林蛙解冻后几分钟，伴随着体温 的升高，其心跳也开始神奇地恢复，同时开始进行呼吸;眨眼几次 以后，它的眼睛也恢复了颜色;它伸伸腿，坐起来。不久，它便开 始四处活动，寻亲访友，并踏上了追逐爱人的浪漫之旅，如同什么事情也没有发生过一样。最了解林蛙的人莫过于加拿大渥太华的化学家肯施·多瑞了，他和妻子珍妮特从20世纪80年代初期便开始研究林蛙。有一次， 当他的同事在收集用于研究的林蛙时，意外地将其留在了车厢里， 此时正好遇上霜冻。当肯施·多瑞早上醒来时，林蛙已经被冻成冰 了。你可以想象一下，当多瑞在实验室把这些小东西解冻后，发现 它们又活蹦乱跳时的目瞪口呆状。多瑞立刻被这一现象所吸引。他当时正着迷于活体组织的低温 冷冻技术，这种需要付出高昂代价的方法是为了试图冷冻一些权 贵，以便他们在未来医学发达之时能得到起死复生，因此低温冷冻技术自诞生之日起就备受抨击。但是在医学领域，低温冷冻技术大 有用武之地。其中，人们在生殖医学方面已经取得了革命性突破， 已经可以通过冷冻的方式保存卵子和精子了。下一步的目标是如何保存人体器官，以方便移植。如果这个目 标成功的话，那么必将是医学领域的一个巨大突破，由此每年将会 挽救成千上万的生命。当时，人体肾脏仅能在体外保存两天，而心 脏只有数小时。因此，器官移植很大程度上是在与时间赛跑，允许 医生为病人找到最好的供体器官，并将其带回手术室的时间非常有限。在美国，每天都有十余人因为没有及时得到器官移植而死亡。如果供体器官可以冷冻贮存，并在需要的时候恢复活性进行移植，那么手术的成功率定将大为提高。然而到当时为止，这一切都还只是奢望。人们已知道如何使用 液氮以每分钟315℃的速度降低组织温度，但这还远远不够，因为 还是不知道如何在保存活力的前提下，冷冻大量人体器官。而且正 如前面所讨论过的，人们还远没有达到可以冷冻并让人起死回生的技术水平。多瑞为这个研究机遇兴奋不已，林蛙的主要器官与人体类似，因此这一研究方向的应用前景将不可限量。在当时，动用所有的技术力量也无法冷藏人体任何一个重要器官，而这种小小的动物却具有冷冻所有器官并死而复生的本领，这不能不令人称奇。经过多年研究，多瑞终于得到了大量关于林蛙是如何起死回生的第一手资料。首先，林蛙的皮肤能立即感受到温度降至冰点左右。几分钟后，它开始排除血液和组织器官细胞中的水分，不过这一过程并不是通过排尿实现的，它将水分集中到腹部，同时肝脏将大量的（相对于林蛙而言）葡萄糖注入血液，并辅以释放额外的糖醇，其结果 是血液的糖含量提高了几百倍。所有这些变化大大降低了林蛙血液的冰点，从而能有效地把血液变成一种含糖的防冻剂。第二章 神奇林蛙的启发(2)当然，林蛙体内仍然含有水分，这些水只是被安置到了更为安全的地方，从而能减少对机体造成的损害。此外，这种变化还能产生一些有益的效果。多瑞在解剖冻结的林蛙时意外地发现，薄冰层像三明治一样被皮肤和腿部肌肉夹在中间，腹腔内也有一大块冰包围着林蛙的器官;这些器官已经大量脱水，枯槁如葡萄干。林蛙通过这种方法小心翼翼地将它的器官保存在冰块中，就如同人们将等待移植的器官放在冰块中运输一样。通常医生在切除器官后，会将其放入一个特制的塑料袋中，然后用一个装满碎冰的低温箱保存，以便在不产生冻结或受损的情况下，尽可能地降低器官的温度。林蛙的血液中虽然保有水分，但是高浓度的糖不仅降低了血液 的冰点，还迫使水形成更小的、更少的锯齿状结构的晶体，以保证晶体不会刺穿细胞壁或者毛细血管。当然，所有这些也无法确保万无一失，但是林蛙自有一套修复的独门绝活。在严冬里，林蛙能产生大量的纤维蛋白原，这种凝血因子能够帮助它们修复在降温过程 中出现的损伤。第二章 糖尿病帮助人类度过冰河期(1)排除水分，提高糖含量是抵抗寒冷的有效办法。葡萄如此，林蛙也是这样，那么人类呢?是否存在这样一种巧合，13 000年前冰河期的不期而至也能使 受害居民的后裔具备独特的基因特点，从而能排除水分，提高血糖含量呢?这种理论的提出在学术界引起了轩然大波，但是糖尿病极有可能帮助欧洲人的祖先在晚冰期突如其来的寒冷中生存下来。晚冰期来临时，任何抵御寒冷的适应能力，无论这种能力在正常情况下多么不利，都可能决定一个人的寿命是活到成年还是早年夭折。你可以想象一下小部分特定人群对寒冷的异常反应。面对经年累月的寒冷，他们的胰岛素供应相对减缓，血糖因而上升，同林蛙一样，这些能够降低血液的冰点。他们排尿更为频繁，以使体内含水量减低（美国陆军最近的研究表明寒冷天气条件下脱水的危害很小）。这些人也许还能够依靠棕色脂肪燃烧血液中过剩的糖以产生热量，甚至也许他们能产生额外的凝血因子修复因寒流袭击造成的 组织损伤。不难想象，在严寒下他们比普通人更具有优势，更有甚者，如果他们能像林蛙一样，只是出现暂时性的高血糖，那么就更有可能活到生育年龄。目前已有证据支持这一理论。当老鼠暴露于冰点时，它们的身体能对自身胰岛素产生抵抗。 本质上讲，这种对寒冷的反应就是糖尿病。在天气寒冷的地区，在较冷的月份里糖尿病的患病人群明显增多。这就意味着在北半球，每年十一月到来年二月，糖尿病患者比六月到九月间多很多。而在温度开始降低的时候，常常会有更多的儿童被诊断为I型糖尿病。纤维蛋白原是能够帮助林蛙修复冰晶造成的损伤的凝血因子， 而在冬季人体内这种凝血因子的水平也神奇般地达到峰值（研究者 指出，这或许意味着对于中风而言，我们常常忽略了寒冷的天气这 个危险因素）。对285 705名患有糖尿病的美国退伍军人进行的一项研究，记 录了血糖水平的季节性差异。研究人员注意到他们的血糖水平确实 随着温度的降低而迅速攀升，同时在夏季达到低谷。更有说服力的 是那些生活在气温较低、季节性温差较大环境下的研究对象，其冬季和夏季血糖水平的差异更为明显。看上去糖尿病似乎与寒冷有着 某种深层次的联系。到目前为止，对于人体对寒冷的反应与I型或II型糖尿病易感性间的关系，我们还不甚明了。但我们确实了解到，一些今天看似有害的基因却有助于我们祖先的生存和繁衍，如血色病和鼠疫的关系。因此回顾历史、放眼未来，那些我们今天讨厌的基因，或许曾经、或者将来能给我们带来好处。进化是伟大的，但它并非十全十美。每一次适应都可能是多个 物种间的妥协。公孔雀漂亮的羽毛使它们对母孔雀更具吸引力，但 同时也让捕猎者更容易发现它们。人类的骨骼结构让我们能直立行走，并提供了足够的头颅空间以容纳大脑，但是两者的组合却使得 婴儿的头部只能勉强通过母亲的产道。自然选择发挥作用时，所依据的并不是某一特定植物或动物的“利弊”;而是在当前环境下， 该物种能否有更多的生存机会。当出现危及人类生存的突发性环境 变化，如新的疾病、新的捕食者或新的冰期时，自然选择的目标是 集中于那些能够提高生存概率的遗传特性。“你们没搞错吧，”一位医生看了上述关于糖尿病的理论后愤懑 不已，“I型糖尿病可是会导致严重的酮症酸中毒甚至早死的呀。”可这只是现在的情况。冰河期时，在一个有大量棕色脂肪的人身上，如果出现暂时性 的糖尿病症状，情况又将如何?由于食物短缺，人体内的血糖水平 已经很低，而棕色脂肪还会将大部分血糖转化为热量，因此即使在 只有少量胰岛素的情况下，冰河期时的糖尿病患者的血糖水平也可 能永远不会达到警戒水平。但是现在的糖尿病患者只有很少，甚至 没有棕色脂肪，他们也不生活在常年寒冷的环境中，因此血液中的 糖原无法得到有效利用和代谢。其实对于病情严重的糖尿病患者而 言，无论其吃多吃少，只要体内缺乏足够的胰岛素，都会感到饥肠辘辘。第二章 糖尿病帮助人类度过冰河期(2)加拿大糖尿病基金会一直资助多瑞从事关于林蛙冷冻现象的研究，因为他们知道，虽然目前还不能在晚冰期和糖尿病间建立起确切的联系，但是这并不意味着我们不需要从自然界中寻求对付高血 糖的解决之道。耐寒动物如林蛙，恰恰是运用高血糖的抗冻特点成功生存了下来，或许林蛙控制高血糖并发症的方法也能够为我们治 疗糖尿病提供线索。植物和微生物适应极端寒冷的方法如果为我们所用，一定会带来意想不到的效果。对于明确糖尿病、血糖、水和寒冷间的联系，我们显然还要走过一段漫漫的探索之路。第三章 不再惧怕高胆固醇人类与太阳的关系真是错综复杂。上小学的时候，我们就知道地球上所有生态系统的存在都依赖于充足的阳光;植物能通过光合作用产生氧气，为我们的生存提供食物和空气。但是在过去的几十 年间，我们又逐渐认识到无论对全人类，还是对个体而言，过量的阳光都是有害的，它们将会导致干旱，并可能成为皮肤癌的罪魁祸首。但是大多数人或许还不知道在生物化学水平方面，太阳与人类个体间的关系存在两面性。一方面阳光有助于机体合成维生素D，但同时也会阻碍叶酸的贮存，而维生素D和叶酸对我们的健康都至关重要。为了处理这种两难境地，不同的人群分别找到了各自的方法，以确保既能减少叶酸流失，又能供给足够的维生素D。第三章 人体必不可少的胆固醇维生素D是人体内生物化学代谢途径中的重要物质，特别在促进儿童骨骼发育和维持成人的骨骼健康中发挥极大作用，同时它还能调节血液中的钙、磷水平。新的研究显示，维生素D对于心脏、神经系统、凝血和免疫系统的正常运行也颇为重要。如果没有足够的维生素D，会导致成人骨质疏松，儿童将患上佝偻病，导致生长受限、骨骼畸形。维生素D缺乏还可能导致多种疾病，包括各种肿瘤、糖尿病、心脏病、关节炎、银屑病和精神疾病。20世纪早期维生素D和佝偻病间的关系一经揭示，美国就立即要求食品加工企业必须在牛奶中添加维生素D，此举成功地将 美国的佝偻病一扫而空。维生素D尽管重要，但我们并不需要完全依赖于牛奶中添加的维生素D。与其他维生素不同，我们自身就可以合成维生素D（一般说来，维生素是动物赖以生存的有机组成部分，但通常只能从机体外部获得）。以前人们认为只有阳光等才能转化为维生素D，但目前看来这种观点有失偏颇，有一种东西才是必不可少的，这就是胆固醇。胆固醇是维持细胞膜结构的重要组成部分;能帮助大脑传递信息，协助免疫系统抵御肿瘤和其他疾病的侵袭;还是形成雌激素、雄激素和其他激素的重要成分。此外，胆固醇对形成维生素D也不可或缺，这种化学反应依赖于阳光，在一定程度上类似于光合作用。如果适当暴露于阳光下，我们的皮肤可以将胆固醇转化为维生素D。这个过程需要阳光中紫外线B（UVB）的参与，中午太阳直射的几个小时内这种光线最强;而在远离赤道的区域，冬季几乎没有UVB。值得庆幸的是，当机体暴露于充足的阳光下，并且体内有足够的胆固醇时，我们会大量合成并贮存维生素D，它们足以帮助我们度过黑暗无光的日子。当你做胆固醇检查时，请留意一下季节变化。冬日里，我们虽然能持续合成和进食胆固醇，但是因为没有足够的阳光将其转化为维生素D，所以此时检测出的胆固醇水平相对较高。冬天紫外线稀少，我们不太可能晒出古铜色的性感肤色;同时防晒霜也能阻挡合成维生素D所必需的紫外线。在澳大利亚，曾经开展一项名为“遮遮头，搽搽脸，搓搓手，揉揉脚”的活动，以此教育人们如何预防皮肤癌。该项活动卓有成效，但有趣的是结果也出人意料。澳大利亚人暴露于阳光的时间少了，因而维生素D缺乏症的发生率扶摇直上。研究者发现日晒确实有助于治疗维生素D缺乏症。克罗恩病是一种胃肠道慢性炎性疾病，由于炎症的存在，会损害营养物质，包括维生素D的吸收。由于大多克罗恩病患者都同时伴发维生素D缺乏症，因此一些医生已经开始给他们制订每周三次、持续六个月 的UVB照射疗法，以使患者的维生素D水平恢复正常。根据存在形式的不同，叶酸有叶酸和叶酸盐的区分，但它们对人类的生存都非常重要。叶酸的拉丁文意思是叶子，它的重要来源是绿叶植物，如菠菜和甘蓝。叶酸是维持细胞生长的有机组成部分，当机体迅速生长，特别在怀孕时尤其重要。如果孕妇叶酸不足，胎儿容易发生严重出生缺陷，包括脊柱裂、脊髓畸形的风险都有可能显著增高，其中脊髓畸形常常引起瘫痪。正如我们前面所提到的，紫外线会影响体内叶酸的水平。20世纪90年代中期一个阿根廷儿科医生曾报道，三名健康妇女在怀孕期间进行了室内光疗，结果出生的婴儿都有神经管畸形。这难道仅仅是巧合?我看未必。当然，并非只有怀孕时叶酸才弥足重要;由于叶酸参与了红细胞的生成，所以缺乏叶酸也可以直接导致贫血。第三章 不同的肤色，不同的作用(1)有人曾说过，皮肤是人体最大的器官，它与免疫系统、神经系统、循环系统和人体新陈代谢密切相关;还能帮助机体贮存叶酸，同时也是合成维生素D的重要场所。你或许注意到人体皮肤的颜色与是否长期暴露在阳光下有关。但是你可能不知道的是黑色皮肤并非抵御太阳灼烧的最佳机制，它的作用只是防止叶酸流失。因为我们的皮肤越黑，吸收的紫外线就越少。黑色素是由机体产生的能吸收光线的特殊色素，它的数量和类型决定了皮肤的颜色。黑色素由黑色素细胞生成，它有两种形式: 呈红色或黄色的类黑色素、呈棕色或黑色的真黑色素。不同个体间黑色素细胞的数量基本一致，而皮肤颜色的差异首先源于小小黑色素加工厂的生产能力，其次是加工厂生产的黑色素种类。例如，大多数非洲人的黑色素细胞产生的黑色素数倍于北欧人，并且大多是真黑色素。黑色素还决定了头发和眼睛的颜色:黑色素越多，皮肤和眼睛的颜色也就越深。白化病患者由于体内缺乏相应的酶，导致黑色素生成不足或缺乏，因此他们的皮肤才会如牛奶般雪白;而白化病患者的眼睛呈粉色或红色，也是由于虹膜中缺乏色素，于是我们看到的是眼睛后面视网膜中血管的颜色。众所周知，某种程度上皮肤的颜色可以随着暴露于阳光下时间的不同而改变，而促发这种改变的正是垂体。自然条件下，你一旦暴露于阳光之下，垂体就开始分泌激素，这种激素能刺激黑色素细胞大量生成黑色素。但不幸的是，这种调节机制容易受损。垂体能从视神经获取信息:当视神经感受到光线时，会向垂体发送信号，让黑色素细胞开足马力开始工作。由此，你能想到自己戴上太阳镜后的情况吗?没错，由于到达视神经的光线会变少，所以传递到垂体的警示信号也相对较少，促黑素细胞激素的释放也会随之减少，最后导致黑色素生成减少，从而引起更多的皮肤灼伤。如果你此刻正戴着太阳镜、惬意地躺在海滩上读书，那么拜托，多多爱惜自己 的皮肤吧!摘掉你的太阳镜!远古时，棕褐色的肤色有助于人们应对季节变换中的阳光照射;但它却不足以保护留居于赤道的斯堪的纳维亚人。现今，一些人偏偏反其道而行之，晒太阳成为他们生活中的一大享受，可是他们的肤色却难以在自然条件下变为古铜色，对热带阳光更是毫无抵抗，因此他们更容易发生严重的烧伤、早衰、皮肤癌、叶酸缺乏症及其他相关疾病。这些疾病的后果极其严重，在美国每年有超过60 000人被诊断为恶性黑色素瘤，这是一种生长极其迅速的皮肤癌。研究数据显示欧洲裔美国人中恶性黑色素瘤的发病率是非洲裔美国人的十倍至四十倍。随着人类的不断进化，我们的皮肤颜色也逐渐变浅。皮肤上面是粗糙的黑色毛发，随着毛发日渐脱落，有些地方如非洲，强烈的阳光增加了皮肤对紫外线的吸收，这直接影响了叶酸的贮存，而它 对产下健康的宝宝又必不可少。于是我们的皮肤更倾向于进化为深色，因为其中充满了能吸收光线、保护叶酸的黑色素。 后来一些先祖开始向地球的更北端迁移，那里阳光照射的时间较短，而且没有那样强烈，这时“旨在”阻断UVB吸收的黑色皮肤就有了用武之地。但是照此发展下去，它不是减少了叶酸的流失，而是阻止了维生素D的合成。于是，如何充分利用阳光生成足量的 维生素D成为新的进化压力，这时浅色的皮肤更有优势。在最近出 版的权威杂志《科学》中提出了一种假说:深肤色人群发生了基因 突变，丧失了生成足够真黑色素的能力，最终形成浅肤色。红发人以奶白色的皮肤和雀斑为特点，他们是在以上基础上的进一步突变。为了在阳光较少且微弱的地方生存，如英国某些地区，当地人需要进化至几乎完全清除体内产生真黑色素的能力。2000年，人类学家尼娜·G.加伯罗斯克和地理计算学家乔 治·卓别林对各自所从事的专业进行整合，以找到肤色和阳光间的联系。他们的结果终于拨开迷雾重见天，让人们认识到在同一地区居住了500多年的人群中肤色和阳光暴露量间确实存在一定相关性，他们甚至得出公式计算特定人群中肤色与每年紫外线暴露情况 间的关系。你一定很好奇这个公式是什么?这个公式就是W=70-AUV/10（W表示相对白皙程度，AUV表示每年紫外线暴露量。70来自于一个研究，它表示如果完全不暴露于紫外线，人体拥有的最白皙的皮肤能反射70%的光线）。第三章 不同的肤色，不同的作用(2)有意思的是，他们的研究还提示我们的基因库中存在着大量基因，以确保千年内当人类从一种气候环境迁移到另一种气候环境时，他们的后代能拥有足够黑的皮肤以维持叶酸量，或拥有足够白的皮肤以产生足量的维生素D。对于加伯罗斯克和卓别林的公式，存在一个例外尤其值得我们关注，因为它正好验证了前面提到的规则。因纽特人是亚北极区的土著人，尽管他们接受的日照有限，但皮肤却是黑色的。他们为何不需要进化出更浅的肤色，以确保体内含有充足的维生素D ?其实，研究结果出人意料的简单，他们通常以肥硕的鱼类为食，而鱼类正好是自然界中富含维生素D的食物之一。因此无论早餐、中餐，还是晚餐，他们都在不断摄入维生素D，所以不再需要专门合成这种维生素。如果在你年幼时，老祖母曾强迫你吞服鱼肝油，那么她也在干着一件和因纽特人类似的事情。鱼肝油中富含维生素D，服用鱼肝油是预防佝偻病的良策之一。如果你正在好奇，既然深肤色阻挡了所有的紫外线，那么它们如何合成足量的维生素D呢?这真是个不错的提问。其实，穿透皮肤的紫外线的确会损坏叶酸，但同时它们却对合成维生素D大有帮助。进化为深肤色的目的是保护叶酸，但这却不是一个能随意开关的过程;就是说，当你需要大量维生素D时，你不能将控制生成黑色素的开关关掉。因此对深肤色的人而言，一个新的问题迫在眉睫:由于生活在阳光充足的环境中，他们的肤色尽管保证了体 内充足的叶酸供给，却阻断了维生素D的贮存。可进化真是妙不可言，它们考虑再三，决定在深肤色人群的基因库中为载脂蛋白E（Apo E4）这个小角色预留空间。Apo E4的作用能确保血液内的胆固醇水平迅速升高;当有足量胆固醇可供转化时，深肤色的人能最大限度地利用穿透皮肤的太阳光。地球越北端的区域中也有类似的适应机制，其实生活在欧洲的白种人不是高枕无忧。在欧洲不是深肤色阻挡了阳光，而是他们尽管拥有浅肤色，却没有足够的光照合成维生素D。于是可以想见 Apo E4在北欧人中普遍存在;纬度越靠近极地，这种现象越为明显。而对非洲人而言，Apo E4基因能使胆固醇水平迅速升高，这样携带此基因的人就能最大限度地将胆固醇转化为维生素D。但是从进化的角度出发，Apo E4并不是一笔划算的交易。Apo E4基因及与之相关的胆固醇使人们发生心脏病和脑卒中的风险增高;在白种人中，它甚至还增加了发生阿尔茨海默症的风险。透过血色病和糖尿病的例子，我们已经看到，一代人的进化优势很可能是另一代人的进化难题;特别当他们处于不同的环境时，这一矛盾尤为突出。一个直观的例子就说明不同环境对同一进化策略确有不同的影响，看看一个和你自己鼻子有关的疾病。ACHOO 综合征，全名是常染色体显性阳光促发综合征，这种疾病典型的临床表现是当患者从黑暗环境进入强光环境，通常是暴露于阳光时，会不由自主地打喷嚏。为了更好地认识这种疾病，我们不妨回到我们祖先的生活。那时他们大多居住在山洞中，而这种打喷嚏的反射能帮助他们有效的清除鼻腔和上呼吸道中的真菌或细菌。但是现在，当某人穿过黑暗的隧道，见到一缕阳光时，就会不可遏制地打喷嚏，可是已经无法像我们祖先一样从打喷嚏中获取保护，反而有可能造成危险。为了深入认识新环境对旧有适应机制的影响，我们还需要看看其他例证。在这些例子中，不同的人群循着不同的进化路线，但这一次发挥作用的不仅仅是环境因素，还有文化因素。第三章 “酒后红脸”是机体的自我保护如果你是亚洲后裔，那么在畅饮酒精饮料后你有50%的概率 体验心跳加速、体温升高、脸颊绯红的感受。即使你不是亚洲人，但曾光顾过经常有亚洲人出没的酒吧，你也极有可能亲眼目睹过上述情景。正因为如此，这种反应被称为“亚洲红脸”，或更学术的称为“酒精性脸红反应”。这种反应存在于约半数的亚洲后裔中，但在其他种族中却并不常见。这后面是否另有隐情?当我们饮酒时，机体也同时进行着解毒反应。这是一个复杂的过程，尽管主要发生在肝脏，但其他许多酶和器官也参与其中。首先，乙醇脱氢酶会将酒精转化为乙醛;然后另一种酶——乙醛脱氢酶将乙醛转化为乙酸;最后第三种酶将乙酸转化为脂肪、二氧化碳和水（酒精中的能量一般以脂肪的形式储存于体内，这正是啤酒肚的由来）。许多亚洲人的乙醛脱氢酶基因存在变异（表现为ALDH2 *2），这使他们体内这种酶的作用不足，不能有效地将乙醛转化为乙酸。乙醛的毒性是乙醇的三十倍;很少的量就可以让人醉态百出，其中一个表现就是面颊发红。当然，酒醉后的表现远非如此。有 ALDH2 *2基因变异的人即使小酌一杯，体内蓄积的乙醛也可能引起醉意，表现为面红耳赤、天旋地转、剧烈呕吐、东倒西歪。当然，这种反应也有其积极的作用，它能使有ALDH2 *2变异的人不容易出现酒精中毒;因为对他们而言，饮酒很容易带来一种不太愉悦的感觉!有ALDH2*2基因变异的人群对酒精中毒的抵抗力非常强大，医生经常使用一种叫做戒酒硫（安塔布司）的药物治疗酒精中毒，其本质就是模仿ALDH2*2的作用。戒酒硫能与体内的乙醛脱氢酶作用，最终使得服用这种药物的人在饮酒后和带有ALDH2*2基因变异的亚洲人产生同样的反应。那么为什么ALDH2*2基因变异在亚洲人中普遍存在，而在欧洲人中却少有耳闻呢?这与他们净化水的方式有关。当人类在城市和乡镇定居下来，他们面临的问题之一是如何管理卫生设施和水源，甚至时至今日在某些地方这仍然是一个棘手的难题。当时，人类不可能拥有和今天一样四通八达的管道系统，于是如何获得纯净水成为当时不折不扣的挑战。一些理论显示不同的文化孕育了不同的解决之道。在欧洲，人们使用了发酵的方法，因为由此形成的酒 精能有效杀灭微生物，但这种酒精通常与水混合在一起。而在世界另一端的亚洲，人们用煮沸的方法纯化水，并用其沏茶。由此导致的后果是欧洲人面临更大的进化压力，他们不断的重复着饮酒、醉倒、再解酒的过程，而亚洲人在这方面的进化压力相对较少。但是酒精并不是唯一需要特殊基因突变才能享用的饮料。如果你在阅读这本书的同时，还在美滋滋地喝着牛奶或吃着冰淇淋，那么你也是突变体。世界上大多数成年人在食用牛奶制品时不会产生不愉快的消化道反应;而有些人则一旦停止以乳汁为食，体内便不再产生一种能消化乳糖的酶，而乳糖正是牛奶中的主要糖分。由于突变的存在，那些幸运儿在成年后仍然能生成一种叫做乳糖酶的乳糖加工酶。如果你在饮用牛奶时没有腹胀、腹痛和腹泻等乳糖不耐受的表现，那么恭喜你，你也是一个幸运的突变体。第三章 不同的种族有着不同的特色疾病(1)非洲后裔的肤色更深，他们体内的基因使其更容易生成较多的胆固醇;北欧后裔肤色较浅，他们患血色病和I型糖尿病的风险更高;亚洲后裔处理酒精的能力相对较弱。不同人种间确实存在如此大的差异吗?这个问题其实不难回答。首先，对于人种并没有确切的定义。从遗传学角度考虑，肤色显然不够可靠。我们前面已经讨论过伴随着人群的迁移，肤色是如何发生改变以适应新环境下的紫外线水平。最近的一项遗传学研究也证实，尽管黑肤色的北非人与其他非 洲人有同样的肤色，但根据基因特点，他们可能与浅肤色的南欧人血缘更近。权威杂志《自然遗传学》最近发表评论指出“对于人种区分，基因组分析似乎比肤色或一些人自己宣称的种族更为可靠”。这的 确很有道理，我们不应该再为种族问题而争论不休，我们应该想想我们究竟知道些什么，它们能为医学贡献什么。我们的祖先不尽相同，当他们在世界各地定居下来，他们所面临的进化压力各不相同，所以不同的人群会拥有不同的遗传特性。目前的主流观点认为现代人起源于250 000年前的非洲人。这一理论认为古代非洲人首先向北迁徙到达了今天的中东，其中一些人继续东移，到达印度、亚洲海岸，最终抵达太平洋群岛;一些人往西迁移，最后遍及中欧;还有一些人继续往北，穿越中亚，或历经磨难，依靠小船或冰桥，抵达世界之巅，最后南下北美洲和南美洲。上述迁徙持续的时间可能长达100 000年。当然，对此我们还知之甚少。也有可能人类在多个地方起源，不同种群的史前人类和尼安德特人甚至都会相互通婚、繁衍后代。确定无疑的是，伴随着人类的进化，不同种群面临着迥异的环境，从热带感染性疾病到不期而至的冰河期，再到肆虐泛滥的瘟疫之灾。不同的挑战带来不同的进化压力，这或许能解释为什么我们今天看到的人类不尽相同。我们已经讨论了一些例证，但仍然不胜枚举。例如，居住在不同地理环境中的人群其头颅外形不尽相同，这可能是储存或释放热能的适应机制。前臂和小腿是人们身体中最容易暴露于外界的部分，所以上面分布着浓密的体毛，这或许是人体防御蚊虫叮咬、对抗疟疾的手段之一。除了非洲因为酷热难当，进化倾向于选择稀疏的体毛外，其他地区的情况都毫无新意:体毛浓密的区域也正好是疟疾流行的区域，包括地中海流域、意大利南部、希腊和土耳其。在非洲某些体毛较为浓密的区域，人们易患镰刀细胞型贫血，正如我们前面所讨论的，这是为了更好的抵御疟疾。需要注意的是，从迁移的角度看，人类在过去的500年间搭上了“特快专列”。于是，来自世界各地、拥有不同遗传特性的人们相互认识、婚配繁衍。过去人们大多与邻近的人群通婚，但是现在这种融合已经扩展到全球范围。根据最近进行的遗传学检测，人类作为一个整体，其融合程度已超越了你我的想象。以亨利·路易斯·盖茨博士为例，他是哈佛大学非洲和非洲裔美国人研究所的主任、著名学者。尽管盖茨博士是黑人，但他及其家人一直坚信他们至少有一个远亲不是黑人，他们甚至自己创作了一个故事，故事中某位农场奴隶主爱上了他的曾曾祖母。如果的确如此，那么尽管遗 传学检测显示盖茨博士与这位奴隶主没有关系，但他50%的遗传 特性来自欧洲。也就是说，他一半的祖先是白人。最后我们需要记住的是，在某些特定情况下，强大的进化压力可以使种族在短短一代或两代内产生或消除某种遗传特性。在刚刚过去的500年中，伴随着人类的迅速迁移，一个地区中的基因库也发生着快速改变，由此我们可以预见一些以前从未有过的遗传特性将很快出现。目前一个备受争议的理论正试图从历史中寻找答案，以解释在非洲裔美国人中高血压病发病率高的原因。高血压病是一种后果极其严重的疾病，25%的晚期肾功能衰竭是由高血压引起，但在发病时通常没有明显的临床症状，因此它常常被称作“无声的杀手”。非洲裔美国人中高血压病的发病率几乎是其他美国人的两倍。20世纪30年代，医生首先注意到非洲裔美 国人中该病的发病率较高，他们想当然的认为所有黑人都应如此。但是他们错了。居住于非洲的黑人中高血压的发病率远没有非洲裔美国人那么高。原因何在?第三章 不同的种族有着不同的特色疾病(2)你或许已经听说过食盐可以使血压升高，研究表明非洲裔美国人的血压对食盐确实尤其敏感。现在，特别当食盐与高血压病搭上关系后，它就变得更加臭名远扬。但是我们也不能因此而对食盐一概否定，它也是我们机体中重要的组成部分。食盐能调节体液平衡和神经细胞的功能，它对我们具有不可替代的作用。但是那些对食盐敏感的人群却常常因为高盐饮食引起血压升高。在奴隶贸易中，非洲奴隶被贩卖到美洲;由于运输条件极其恶劣，他们常常食不果腹、以水充饥，所以死亡率居高不下。在这种情况下，因为多余的盐分能使人体内保留更多的水分，避免发生致 命性的脱水，所以那些天生能保存更多盐分的人存活的希望更大。如果的确如此，我们可以认为奴隶贸易创造了一种非自然的选择，它使得非洲裔美国人体内贮存盐分的能力更强。而当这种能力和现 代的高盐饮食结合在一起，他们发生高血压的比例就显著增加了。从医学的观点出发，一些疾病确实在特定人群中发病率更高，而这些现象通常具有重要意义，值得我们深入探索。从发病率角度考虑，非洲裔美国人发生致死性心肌梗死的风险几乎是欧洲人和亚洲裔美国人的两倍，肿瘤的发病率也高出10%。欧洲裔美国人与拉丁美洲人、亚洲人和美洲土著人相比，癌症和心脏病的死亡率更高。拉丁裔美国人中，糖尿病、肝脏疾病和感染性疾病的死亡率比非拉丁裔人群更高。美洲土著人患结核、肺炎和流行性感冒的比例更高。学术文献中类似的研究报道举不胜举。最近的一项研究发现，同样每天抽一包烟，非洲裔美国人与白种人相比，前者发生肺癌的比例更高。现在，我们还不能全面解释这些统计学数据。在一开始，研究人员并没有对所有可能与遗传和进化有关的组间差异进行控制;而饮食、营养、环境、个人习惯和卫生保健等差异都可能对统计结果产生影响。但是我们并不能因此而忽略不同人群间存在的巨大差异;恰恰相反，我们对进化如何影响基因了解越多，我们就越知道 应该如何更健康地生活。让我们一起看看以下这些有趣的例子。第三章 踏上健康生活之路(1)前面我们已经讨论了两种平行的适应机制是如何帮助人类抵御太阳对人体的不良作用。人类进化出深色的皮肤用于贮存叶酸，同时胆固醇含量的增加可以最大限度地保证合成足量的维生素D。在烈日当空的非洲赤道地区，这两种适应机制在人群中普遍存在，同时卓有成效。但是当这些人移居到阳光相对较少的新英格兰地区，情况又将会如何?因为没有足够的阳光穿透深色的皮肤，转化多余的胆固醇，所以他们会加倍受害，既不能生成足够的维生素D，体内又会 存在胆固醇过量。毫无疑问，佝偻病这种在儿童中由于维生素D缺乏导致的骨生长不良性疾病，在非洲裔美国人中将非常普遍;直到20世纪我们开始在牛奶中常规添加维生素D才改善了这一状况。同时在非洲裔美国人中，阳光、维生素D和前列腺癌似乎也存在某种关联。越来越多的证据显示维生素D能抑制前列腺和其他部位如结肠中肿瘤细胞的生长。流行病学家正致力于揭示疾病发生的场所、原因和易感人群间存在何种关联，他们发现美国境内从南到北黑人男性中前列腺癌的发病率逐渐升高。对黑人男性而言，居住在阳光普照 的佛罗里达州，前列腺癌的发病率最低。当一路往北，黑人男性中前列腺癌的发病率不断增加，最后在阴云密布的东北地区达到顶峰。很多研究者还认为维生素D缺乏也可能是我们在冬季比夏季更容易患病的原因之一。胆固醇过量和阳光照射不足的联合作用，可能是非洲裔美国人中心脏病发病率较高的部分原因。在北部地区尽管没有足量的阳光将胆固醇转化为维生素D，但由于Apo E4基因的存在，人体内胆固醇含量始终保持在一个较高的水平。随着胆固醇含量增加，黏附于血管壁，最终引起管腔狭窄，导致心肌梗死或脑卒中等致命的事件。研究遗传变异如何影响药物治疗的学科称为遗传药物学，这方面目前已经有所成果，同时制药业已经开始考虑人群间的遗传差异。人们普遍认为高血压药物对非洲裔美国人效果不好。美国食品药品监督管理局（FDA）最近批准了一种备受争议的药物拜迪尔（Bidil），用于在黑人患者中治疗心力衰竭。新研究表明机体的生化代谢（这通常也是药物的作用途径）不仅受特定遗传变异的影响，同时还取决于相应基因在基因库中出现的频率。换句话说，质和量同样重要。例如，CYP2D6基因参与了体内四分之一的药物代谢，这些药物包括我们经常会用到的去充血剂和抗抑郁药。基因库中CYP2D6基因拷贝数较少的人群被称作“慢代谢者”。据估计10%的白种人属于这种类型，但亚洲人群中只有1%。如果你曾经在服用标准剂量的 苏达菲（Sudafed）后有针刺样的感觉和心率加快，那么你极有可能是慢代谢者。此时你最好将这一情况告诉医生，以调整用药。与此相反，有一群人属于超速代谢者;他们体内CYP2D6基因的拷贝数是正常值的13倍之多!在黑人中，29%是超速代谢者，而在白种人中这一比例不到1%。对于遗传物质如何影响机体对特 定药物的反应，我们了解越多，就越容易实现“个体化治疗”。个体化治疗中，所有药物的剂量和种类都会根据个体的基因组“量身定做”，这无疑是完善大众医疗保健的大势所趋。科学家提出一种假说:不同人群中的基因，如CYP2D6的种类和数量与特定人群居住环境中的毒性物质有关。快代谢者能高效清除有害物质;因此，特定环境中的毒性物质，例如食物、微生物越多，人类越容易进化出多拷贝的解毒基因。但某些时候，这种快代谢也会带来麻烦:一些快代谢者能将某些药物如可卡因，转化为作用更强的形式。在最近的一个病例报道中，一个女性患者在服用医生处方的止咳糖浆后，很短时间内就将可卡因转化为了吗啡，速 度之快超出想象。毫无疑问，她是一个CYP2D6快代谢者。另一种CCR5Δ32基因，目前看来能阻止人免疫缺陷病毒（HIV）进入细胞。在携带这种基因的病毒感染者中，一个拷贝的基因就足以阻断病毒的复制，减少病毒载量。那么如果有两个拷贝岂不妙哉?确是如此，在这种情况下人类几乎对HIV百分之百免疫。但遗憾的是，在非洲这个艾滋病肆虐的地区，人们却几乎都没有CCR5Δ32基因，而艾滋病在白种人中的发病率是5%～10%。一些研究者指出，CCR5Δ32是基因自然选择的结果，这与血色病颇为类似。它为人类提供了一种防御机制抵抗腺鼠疫;但与血色病不同，目前还没有确切的机制解释这一现象。第三章 踏上健康生活之路(2)我们的祖先来自何方?他们如何适应环境变化?我们今天面临何种境遇?对这些问题的深入探索必将影响人类的健康状况。现在，这些研究成果将逐渐走出实验室，进入医生的诊室，最终影响 我们的日常生活，造福人类健康。目前治疗高胆固醇血症最常应用 的是他汀类药物。尽管它们被认为是一种“安全”的药物，但是长期服用，也可能导致包括肝脏损伤在内的严重不良反应。如果你知 道可以通过更多的日照将胆固醇转化为维生素D，从而降低体内胆固醇的含量，你一定更愿意拥有古铜色肌肤，而不是终身与立普妥（降脂类药物）相伴。多么耐人寻味的问题!第四章 植物毒素一个仪表堂堂的男子站在他的牢房里，即使身着亮橙色的监狱服，也掩饰不住他的温文尔雅。他盯着牢房外一个迷人的女人，猜测她是否是来问他问题的，当然他仅仅是猜测而已。事实上，她在考验他，他却一无所知。“曾经有人想调查我。我就着蚕豆和酒，把他的肝脏吃掉了。”汉尼拔·莱克特说（《沉默的羔羊》中的片断）。如果这个被称之为食人博士的汉尼拔医生是一个流行病学家，而不是一个精神科医生，那么他也许会用蚕豆杀死对方，而不需亲自吃掉他的肝。第四章 从蚕豆说起“蚕豆”一词来源于意大利语，之前它被称为宽豆;关于它的传说确实极为宽泛。在古希腊，蚕豆的用途是作为选票，白色代表是，黑色代表否。古希腊学者毕达哥拉斯曾警告一大群希望未来成 为哲学家的学生要“远离蚕豆”。他也许是想告诉学生们，所有优秀的哲学家都应该“远离政治”。关于毕达哥拉斯的警告与蚕豆的传说有不同的版本，仅亚里士多德就有五种解释:1.蚕豆有睾丸的外形;