我们为什么生病-18

如果没有进化论，生物学的一切问题都无法理解。西渥度塞斯·杜勃赞斯基《美国生物学教师》杂志1973，35：125-9　　（下面这个关于表的寓言见于里查德·道金斯介绍进化论的《盲人制表匠》，该书1986年由纽约的Norton出版社出版。他把常常被引用的威廉·佩里1802年的杰作《自然神学》中的思想引伸用来介绍进化论。佩里的书中原意是为了论证圣经中的创世论的。他举出的许多优美设计的例子却为别人，包括达尔文提供了证明自然选择的伟大力量的极好的证据——译注）　　当你从一条修整得很好的小径上走过一个庭院时，早晨的太阳照亮了路边草丛中一个闪光的东酉。拨开一些树叶，你找到了一只古装表。这是一只200年前的老式怀表。但是，不要忽略了这只表的许多细节。做工之精巧仍然令人惊叹不已，密封的表壳几乎看不出缝在什么地方，嵌在表面上的水晶是对称的，仍然闪光，表链的做工也很精致。终生制表公司的标记旁边刻有这只表的编号。当你赞赏它的做工精致的时候，阳光也照到了它的不完善之处。水晶的镶嵌略有偏斜，表链虽然很漂亮也很柔软，却太细了一点，而且已经断了，说明了这只怀表为什么会掉在这个地方。槽口完全和拇指的形状一致，但是略嫌大了一点，使灰尘和水气容易跑进去。这些缺点真奇怪。打开表的背面，机械结构的精致再次令你赞叹，不上锈的黄铜齿轮，细如发丝的游丝，悬挂在钻石底座上的平衡摆轮，设计是如此的精巧。但是给它对时间的时候，却发现旋钮是太小了一点，很不容易抓住它，而且拧了12圈才进1小时，摇摇它，走了几秒钟又停了下来，因为钢制的弹簧发条上已经长了锈斑。这只表真奇怪，许多方面是如此的完美，却仍然有不少毛病。这个制表的工匠为什么允许它留下这么多明显的毛病呢？表壳的里面，有小字的铭文，在放大镜的帮助下你读到：　　Model 3500001859为精确记时而设计，它能自行修复大多数问题。除制造上的缺点、新的环境条件或者设计上的折衷外，在理想条件下使用，它的寿命是85年，仔细保护它，你将终生享用。　　终生制表公司（Lifetime Watch CO．）　　对疾病原因的回顾　　现在回到我们最初的问题上来，回到似乎是医学中最不协调的核心问题上来。虽然我们的身体结构十分精致，却有许多明显的缺点。尽管有多种多样的防御机制，我们还是有不少容易受伤害的地方。虽然有很快很精巧的修复能力，我们的身体不可避免地逐渐变质衰退，最终归于衰竭。在达尔文之前，医生只能对这些不协调感到奇怪，而存在一线希望的是，希望我们的身体是高深莫测的神的安排，或者疑心是宇宙的恶作剧。甚至达尔文之后，这种不协调也常常被误认为是自然选择的弱点或任性。直到现在，人们才用达尔文学说提出了几种截然不同的原因来说明这些问题。　　为什么我们的身体没有设计更加可靠一些？为什么会有疾病？我们已经看到的理由是不多的。首先，有一些基因使我们受到疾病的危害。有一些是不断发生的突变新产生的缺陷基因，自然选择使它们十分罕见，它们比我们过去想像的要少。还有一些因为它们不到生命的晚期并不表现出妨碍适应性的问题，自然选择便无法清除它们。大多数有害的遗传作用，之所以被自然选择保留下来是因为它们还有某些我们至今还没有查清楚的长处（优点）超过它们所要付出的代价。其中有些表现出杂种优势，有些虽然使携带者不利，但能自我增加其基因频率，有些是遗传上脱离了正常的轨道，只在与某种新的环境因素相互作用之后才产生不良的作用。　　其次，我们之所以患某些疾病，是因为现在所处的环境不是我们在进化过程所处的环境。只要有充分的时间，身体几乎可以适应所有的条件，但是从人类文明萌芽以来的一万年时间还不够充分，所以我们在生病。传染病的病原体进化得更快，我们的防御总是落在它们的后面。　　第三，因为设计上的妥协方案，也会产生一些疾病，例如与直立体位相关联的腰背痛。　　第四，我们不是自然选择保存下来的唯一具有产生适应性的物种，自然选择在病原试图吃我们，而我们也想要吃病原的艰巨战中起作用。在这些生物界的矛盾之中，正如同在竞技场上，你不可能永远是赢家。　　最后，疾病还可能是不幸的历史遗留问题的后果。如果生物体的设计可以从新开始，或者有可能进行重大的修改，是有可能找到防止疾病的办法的。然而，每一代人都只能这样用父母赋给的身体生活下去，没有可能重新设计。　　我们看到的人体是既强壮又脆弱的。所有的生物进化过程的产物都是一堆妥协的方案。每一条都有所长，但是常常要付出对某些疾病易感的代价。自然选择无论经过多长的时间都无法彻底清除这些对疾病的易感性，因为它们正是自然选择所创造出来的。　　研究　　达尔文医学这一新生的事物面临着一系列有待解决的问题。它的远期目标是什么？我们应当怎样从进化史的观点出发去分析各种疾病？假说应当怎样提出，又怎样去验证？谁来负担研究的费用？安排哪一个学术部门或者研究机构中的什么人来做这些研究工作？为什么这个事业经过这么长的时间才开始启动？　　我们从远期目标说起。在对疾病的进化史研究确立之后医学教科书会是怎样一种面貌？现在的教科书提到某种疾病的知识时总是这些传统的题目：体征和症状，实验室所见，鉴别诊断，并发症，流行病学，病因学，病理生理学，治疗和转归。这样的描述遗漏了另外一类问题的说明。某些当前的教科书有一两句话提到镰状的细胞病或者咳嗽、发热的益处，却没有一本系统地关注进化的力量对致病基因的作用，致病的新的环境条件，或者宿主-寄生虫之间的军备竞赛。按照我们的意见，每本教科书描写一种疾病时应当有一段文字来描述它的进化史，这段文字应当提到这样一些问题：　　1．体征中哪些是疾病的直接表现，哪些实际上是防御反应？　　2．如果这种病有某种遗传因素存在，这种基因为什么会持续　　存在？　　3．新的环境因素是否与发病有关？　　4．如果是与感染有关的疾病，哪些方面是有利于宿主的，哪些方面有利于病原体，哪些有利于双方？病原体对我们的防御有些什么对策，我们又有什么特异的防御机制应付病原体的对策？　　5．这种疾病的易感性与哪些历史上的遗留问题或者设计上的妥协方案有关？　　 这些问题明确地指出了许多疾病研究中很重要的但是被忽视了的问题。就是感冒也有许多新问题要研究。吃或者不吃阿斯匹林会有什么后果？用喷鼻剂或血管收缩剂起什么作用？用第三章的分类，流鼻涕是排除病原的防御机制还是病毒用来播散的手段，或者兼有两方面的作用？其中大部分问题，尽管它们在概念上很简单，却对我们有很实际的意义，但是现在还没有开始研究。　　再看比较慢性、复杂的跖筋膜炎。这种病有时被称做跟骨骨刺。这种常见的毛病引起足跟内侧剧烈的疼痛，尤其是早晨刚刚起床的时候。其近因是足的前后部联结起来的坚韧的组织，腱膜，好像一条弓弦，支持着足弓。每走一步路，它都被拉伸，每天上千次地承受身体的全部重量。这个腱膜为什么这样常常出问题？一个最容易的答案就是自然选择未能塑造足够坚强的组织来担任这个任务——现在倒是应当考虑这种可能性。很有可能是我们用两只脚走路的历史还太短，自然选择还没有足够的时间来充分地加强这条筋膜。这种解释存在的问题是跖筋膜炎非常多见又产生跛行。同近视一样，在自然环境下会严重地降低适应能力应当会被很强的力量淘汰掉。有些专家说跖筋膜炎发生在用拇趾向外侧偏斜方式走路的人，这种形态增加了跖筋膜所承受的应力。但是，我们为什么用这种方法走路？是现代穿鞋的习惯使然吗？但是许多从不穿鞋的人也有用拇趾外展走路的。　　有两条线索指出跖筋膜炎可能是新产环境引起的。首先，拉伸跖筋膜的运动，使它更长些，更加有弹性，这样对缓解这种毛病是有效的。其次，现在我们有许多人做古代狩猎-采集部落的人不做的事情：我们整天坐在椅子上。大多数狩猎-采集部落的人每天要步行好多小时，而不是把运动压缩在户外活动的很短的时间里。他们不走路的时候，也不坐在椅子上，他们蹲下来，这种姿势一直拉伸着跖筋膜，他们没有跖筋膜炎这种毛病，也没有物理治疗，只是蹲下来的休息和每天走几小时的路。这种假说，认为跖筋膜炎是因为坐的时间太长使筋膜得以收缩。而且这种病可以用蹲着和其它拉伸筋膜的方法预防和治疗。这是很容易用流行病学资料和直接的治疗研究加以验证的。　　达尔文医学提出的另一个问题是对于当前把维生素C、维生素E和葫萝卜素等抗氧化剂用作保健药品是否恰当的争论。专家都已经承认这些药物可以减少心脏病、癌症，甚至推迟衰老过程，对照研究也提出了更多的资料支持这些说法，尤其是关于它们预防动脉粥样硬化的作用。但是1994年有一个重要的研究报告说葫萝卜素似乎增加某些人患癌症的风险。现在对这个问题仍然有不同的看法，有些研究这个问题的医生建议不要在大规模的研究得出结论之前轻率地推测它。我们同意这种比较保守的看法，希望能从进化史的观点加快这个解答的过程。本书前面的章节中提到自然选择似乎已经使我们的身体有了较高的水平的抗氧化剂，尽管这些抗氧化剂也可以引起疾病。尿酸水平在寿命较长的物种中是比较高的，在人类也是高的，所以我们对痛风易感。似乎自然选择的作用使人类的尿酸水平，过氧化物歧化酶，也许还有胆红素的水平和别的什么物质的水平都比较高，因为它们是抗氧化剂，可以延缓这个物种中因年龄增大之后产生的一些不良作用，可以在过去不太长的十几万年里大大地延长其寿命。　　为什么体内的抗氧化剂水平还没有达到最佳水平呢？有可能是我们的抗衰老机制仍然在追赶我们的寿命最近的延长。也有可能是高水平抗氧化剂所付出的代价（也许是降低我们对感染或毒素的抵抗力？）。把它们限制在只适应石器时代三、四十岁寿命的水平。这些可能性提示，增加额外的抗氧化剂到食物中去的益处要超过付出的代价。与许多别的情况相反，从进化史的观点看是反对过分干预的，在这里它支持积极地追求可以防止衰老作用的方案。这类研究中的一个重要部分，应当是研究体内别的抗氧化剂以及评估它们的代价和益处。如果能观察到高尿酸水平的人除痛风之外还要付出其它代价，以及他们是否确实比别的人较少表现出衰老的体征，是有很大的意义的。观察与我们亲近的灵长类动物中的类似的代价的益处也是有重要意义的。有了这些知识之后，我们判断哪些人将从用抗氧化剂中获益，可能发生些什么副作用就会处于比较有利的地位。　　这本书里面提出了几十个研究的课题，其中有不少可以用作哲学博士（Ph．D）论文的选题，有些则需要一些科学家付出毕生的精力。但是研究这些题目是很困难的，因为现在没有哪一个政府机构支持这些课题的研究。现有的基金委员会拒绝提供支持，因为他们被授权只支持研究近因机制和某些疾病的治疗，此外，这些委员会中很少有几个人懂得关于进化史思想课题的提出和验证的方法，另一部分人则由于对进化史假说的科学现状的偏见而有所疑虑。这个分配基金的系统使得即令只有少数人存在疑虑也能把提供支持的机会打消。　　对生物化学家或者流行病学家说来，判断进化论假说的设想就好像要求无机化学判断大陆漂移。达尔文医学需要懂得进化生物学的概念和方法的基金委员会。目前，政府提供重大基金资助的希望仍然渺茫。这个领域里快速增长的希望还是那些私人性质的基金会建立机构来支持达尔文医学的发展。只要有中等程度的支持便有可能迅速改变医学的面貌，如同向生物化学和遗传学的投资正在改变我们的生活一样。1965年雷诺·度波斯（Rene Dubos）指出：　　当前生命科学——生物学尤其是环境医学的情况很像1900年前后与医学相关的物理化学。那时，在美国研究物理化学生物学（physicochemical biology）是没有地位的。热衷于这方面的科学家在医学界被当作二等公民对待。所幸，有少数慈善家理解这种困境，他们捐助资金建立了一些新的研究机构改变了这种状况。洛克菲勒研究所可能是最典型的例子，有意识地，也成功地为医学提供了基础的物理化学知识…生命科学尤其是环境医学是今天的处女地，甚至比50年前的物理化学生物学的发展程度还要差些。除非有系统地努力给予一定的学术地位，提供必要的机构去开发它，否则仍将停留在不发达的处境。　　为什么要花这么长时间？　　为什么用了一百年以上的时间才开始把达尔文学说系统地应用到疾病研究上来？科学史学家将关注这个问题，但是这几条理由可能说明一些问题。有关疾病的进化史假说的提出和验证方面可以预计到的困难，进化生物学的某些最新进展以及医学领域里的某些特殊性。　　生物学家长期以来就在企图勾划出生物特征的功能和进化史来源，但是用了很长的时间才明确，这项工作要比勾划出生物的构造和活动困难得多。哈佛大学的生物学家迈尔在《生物学思想的发展》一书中追踪了两种生物学平行发展的轨迹。医学，处于近因生物学的前沿，最近才开始关注进化史方面的问题。毫无疑问，第一个简单的原因是这些问题和目标十分困难，因此便浇开了为什么这个人有这种疾病的问题，先去研究这个物种有些什么特征性状使他们都是具有易感性的问题。即令是现在，提出为什么自然选择会塑造成一些像疾病这种不适应性的东西来也似乎是古怪的问题。此外，医学是一种应用科学，进化史的解释对于预防和治疗疾病没有立杆见影的作用。我们希望这本书能够使大家明白，追溯疾病的进化史解释是有实际应用价值的。　　如果是为了谴责医学在运用进化生物学思想的拖拉和迟缓，似乎是进化生物学家和医学家应当各负一半责任。进化学家不可原谅地用了太长的时间才把有关的思想方法阐述清楚。在19世纪中叶达尔文、华莱士等人的推动下，20世纪初孟德尔在遗传学上的革命之后，为什么一直等到1930年费歇尔才说清楚出生的男孩和女孩是几乎相等的？为什么要等到麦德瓦（Medawar）本世纪中叶的工作之后我们才有衰老的概念？为什么要等到1964年哈密顿的书出版之后才明白亲属关系在进化中起作用？为什么一直要等到70年代和80年代我们才有了关于寄生虫和宿主、植物和草食动物之间的进化过程是相互影响的思想？我们认为，这些问题是与对进化论思想尤其是对适应性和自然选择长期的抵触情绪有关的。即令在生物学家之中，这种反感也不少。我们不能责备医学科学家在别的学科确立他们的学说之前没有去利用它。　　医学科学家也有可能不愿意去考虑功能假说，因为他们被灌输了只相信实验科学的传统教育。他们被错误地告知科学进步只能依靠实验。但是许多科学进步是从一种学说起步的，许多假说的验证并不依靠实验方法。例如，地质学，不能把地球的历史重演，然而还是可以得到可靠的结论说明煤田和山脉是怎样形成的。同进化假说一样，地质学的假说是通过解释已经获得的资料和预测尚未记录在卷的新发现来验证的。　　最后，医学，同科学的其它分支一样，对那些类似最近被否定了的错误学说的见解持有特别审慎的态度。医学经过许多年的奋斗才摆脱了活力学说，活力说认为生物体内充满了一种神秘的“生命力”，所以医学一直攻击哪怕并不很清楚的略为相似的东西。同样，目的论（teleology）作为一种幼稚的和错误的思想寻求复活的途径是应当拒绝的，但是不少人从大学的一年级的哲学教科书里以为目的论的错误在于根据它的目的或者目标去解释某些事物。这种告诫如果是说明将来的情况不会影响到现在是正确的。如果说，现在为将来制订的计划不能影响当前的过程，也不能通过它们去影响未来的情形则是错误的。当前的计划可以是印刷烤蛋糕的配方，也可以是储存在鸟蛋里面的DNA中的信息。生物学方面的功能性解释并不意味着将来对现在的影响，只是一个生殖和选择很长的周期的。鸟的胚胎在卵中发育出翼的雏形，因为早先没有这种翼的雏形的祖先没有后代。成年的鸟生下蛋来，其中的胚胎发育出翼的雏形是出于同样的理由。从这个角度来看，鸟的翼的雏形是为将来准备的，是由它过去的历史造成的。根据一种性状的功能作出进化论解释，并不意味着进化涉及任何有意识的、主动的计划，或者有目的的导向，这种顾虑就使它难以利用进化科学主流中的全部成果。虽然是为了避免倒退，然而相反，却落后了。　　医学教育　　医学教育也同样为了避免过去的错误而处于困境。目前的窘境来源于过去已经解决的问题。　　本世纪之初，卡内基基金会向阿伯拉罕·弗莱克斯纳（AbrahamFlexner）提供了一项医学教育的研究资助。跨国旅行之后，他报告了一种有害的学徒系统的医学教育方式。医生，不论是好的医生还是不好的医生，都能带助手，用这种或那种方式，助手学到一点医学知识。医生的正规科学训练是零星的，甚至基本的解剖和生理学知识都不完备。弗莱克斯纳的报告在1910年发表之后，奠定了新认可的医学教育标准，需要医学校给未来的医生进行基础科学教育。　　在这方面讲，现在的医学校已经远远超过了弗莱克斯纳的希望，而且做过了头，事实上，他如果看到现在医学院的课程表不知道会说什么。现在的医学生不仅接触到基础科学知识，他们还被淹没在各个学科教师研究的最新进展之中。每个医学院的课程会议上都会有一场学生时间的争夺战。微生物学教师要更多的实习时间，解剖学教师也要，病理学教师认为不可能在40个小时里讲完应当讲的材料，药理学教师说至少要增加 30％的课时才能把重要的新药讲完。流行病学教师，生物化学教师，生理学教师，精神病学教师和神经科学教师都要更多的时间，而学生也必需跟上遗传学的最新进展。他们还需要学习足够的统计学和科学方法学才能够阅读科研文献，在进病房之前，还得学会怎样同病人交谈，怎样进行体格检查，怎样写病历，怎样抽血，怎样做培养，怎样做腰椎穿刺，怎样做涂片，测量眼压，检查尿和血，还有……需要了解的知识，需要学习的技能铺天盖地而来，这一切都要塞进医学院的前两年课程中去。　　学这么多是可能的么？不可能。为什么会提出这种不切实际、不可能达到的目标？一方面是教师们希望我们的医生什么都懂。更重要的原因是没有人对这件事负责。委员会排课表的时候，每一个基础学科都在争取更多的课时，唯一的解决办法就是增加总的课表。每周30节课以上的情形已经是常事，下课之后，学生还要回去读教科书和笔记。　　你也许认为学生的投诉应该能引起减轻学习负担的改革，但是这几十年来学生反复提出的意见并没有改变这种状况。只有技术进步带来了一些变化，这个技术是复印机。学生自己不到教室去，雇人在课堂上做笔记，然后每人收到一份复印的拷贝。留在家里读笔记，不再在各个教室奔忙。这已经成为新的生存策略。当教室里只看到20个学生来上课，而注册的学生名单是200人时，教授们勃然大怒，然后教学大纲的改革开始了。在医学院院长的主持下，提出新的要求：精减一批教材，砍掉一些课时，改进教学方法，这个改革如果成功，将是一种了不起的成就。　　上述这些努力能给达尔文医学留出空间，除非没有进化医学系提出设置这个课程，或者没有学科主持人懂得并愿意开这门课。既需要医学院院长们的重视，也需要有时间让院长们在课程中安排进化论排进课程之后，这不仅会使学生从另一个角度去认识疾病，一还能使医学教材中太过于专断的论述得到圆满的解释。达尔文医学可以使医学教育中混乱的课时竞争得到理智的调整。　　临床意义　　现在还有不少进化论观点的临床意义需要作进一步的研究，但是已经有不少立刻可以改变病人和医生对疾病的看法。现在让我们先听一次前达尔文主义（Pre－Darwinian），然后再听一位达尔文主义医生同病人谈论痛风的情形。　　“痛风使我们的大拇指发炎，对吗？医生，痛风是怎样引起的？”　　“痛风是尿酸结晶在关节液中引起的。我认为你能够理解为什么几颗砂粒样的结晶就能使关节疼痛。”　　“那么为什么我有这个病你又没有呢？”　　“有些人的血尿酸水平比较高，也许是遗传和食物两方面的原因结合起来造成的。”　　“那么身体的设计为什么不能更好一些？应当有某个系统能把尿酸控制在较低的水平。”　　“但是，我们现在还很难期待我们的身体是完美的，是吗？”　　这时，我们的前达尔文主义医生闪避搪塞问题，认为这种“为什么”的问题没有必要认真地对待。他不知道近因解释和进化史原因解释的区别，他对于疾病的进化史方面的历史根源的重要性和合理性讲不出什么道理来。　　达尔文主义医生给病人另外一种答复，比较针对着他的提问。　　“你的问题很好。已经发现人类的尿酸水平比别的灵长类动物高很多，而这种高水平的尿酸是与人类的寿命比较长相关的。寿命的比较长的物种有着较高的尿酸水平。似乎尿酸可以保护我们的细胞避免氧化的危害，氧化是衰老的原因之一。所以自然选择可能在我们的祖先中选择那些尿酸水平高的，哪怕有些人后来患了痛风，因为较高的尿酸对我们人类这种活得寿命比较长的动物特别有用。”　　“所以说高水平尿酸抗衰老？”　　“基本上是这样，这样理解多半是正确的。但是，至今还没有证据肯定尿酸很高的人活得特别长。任何人都不愿意大拇指这样痛下去，所以我们将要把你的尿酸水平降到正常范围使痛风得到控制。”　　“我懂得这个道理了，谢谢医生。”　　这不是唯一的例子。达尔文主义的立场已经能对处理许多医学问题有所帮助，例如链球菌咽炎（strep throat）：　　“这是链球菌咽炎，因此你应该用些青霉素，打7天针。”达尔文主义医生说。　　“这样便能使我的病好得快些，对吗？”病人用嘶哑的声音说。　　“可能好得快些，还会减少发生风湿性心脏病之类的可能性，因为患链球菌咽炎时，体内要制造免疫物质攻击细菌。”　　“为什么我们身体不会制造一种更好的免疫物质，只攻击细菌不会伤害我的心脏呢？”　　“因为链球菌在我们人类身上进化了上百万年，它的诡计就是模仿人类的细胞的蛋白结构。所以我们制造出来攻击链球菌的抗体也会攻击我们自己的组织。我们与链球菌的竞赛，是无法取胜的，因为链球菌的进化比我们快得多。链球菌每小时便有了新的一代，而我们要20年。幸好我们还能用抗生素杀死它。你要为了自己也要为了别人在病情好转之后继续用一段药，因为否则便有可能帮助那些能够在短期接触抗生素之后继续生存的链球菌，而这些抗药性变种的链球菌会使大家都要遇到麻烦。”　　“哦，我懂得我为什么要把这瓶药吃完了。OK！”　　或者再看一个心脏病发作过的病人：　　“医生，如果我的高脂固醇是基因引起的，那么改变我的食物又有什么用呢？”　　“这些基因在我们过去进化成人类的正常环境中本来是无害的。如果你每天要花6—8小时走路去寻找食物，而且大多数食物是淀粉和野外猎取的兽肉，你是不会患心脏病的。”　　“但是恰好就是我不应当吃的食物是我最喜欢吃的，这又怎么办呢？不能吃油炸薯条、冰淇淋、乳酪和牛排？你们当医生的就是要把一切好吃的东西都夺走。”