《我们为什么会生病》:病原体和宿主之间不断升级的军备竞赛
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美国演化生物学家伦道夫·尼斯和乔治·威廉姆斯在《我们为什么会生病》一书中指出,与捕食者和被捕食者之间的竞赛相似,病原体和宿主之间不断升级的“军备竞赛”代价极高,也制造了一批异常复杂的攻防系统。
病毒和宿主之间攻守竞赛
宿主的防御性措施
发热以对抗感染 驱逐:腹泻、呕吐、打喷嚏 限铁机制 隔离/屏障(皮肤) 免疫系统
发热是一种宿主针对感染的适应性防御机制,而且在整个动物界中已经存在了亿万年之久。
——马特·克鲁格(Matt Kluger)
克鲁格教授收集了许多来自动物的数据,比如冷血的蜥蜴在感染时会发热,或转移到温暖的地方让体温升高2℃,从中获益。不能调节体温的幼兔类似,如果找不到温暖的地方,它们会由于感染死去。而成年兔可以自己发热,退烧药阻断发热多半会因感染而死亡。可见发热并不是体温调节失控,而是演化出来的一种精细的体温调节机制。
但同样,从演化论的观点出发,在看到适应性反应的益处时,也要看到代价。40℃的体温,会增加20%能量消耗,引起惊厥、幻想、组织损伤、男性不育等。正如作者建议“与其单纯地去缓解症状,或者试图去消灭病原体,不如去分析它的策略战术,并逐个予以还击,我们还可以尝试帮助宿主,利用宿主原有的防御、反抗机制去控制病原体和修复损害。”
宿主的卫生性措施
隔离:避开患病体 清洁:清理或避开排泄物、呕吐物或其他传染源 灭蚊:避免蚊媒传染病
宿主的修复损伤
不同组织的再生 部分器官不具备再生能力
心脏和大脑,一般不会接触到病原体。一旦病原体接近心脏或大脑,通常都会引起致命的伤害。因此,自然选择没有机会让它们发展出再生能力。
病原体回避宿主防御
逃避免疫系统的监视 “伪装”成宿主的细胞或宿主组成
病原体攻击宿主防御
破坏白细胞 潜伏并杀死T细胞 分泌毒素
病原体的其他适应行为
传播新宿主(如通过血液) 操纵宿主
有时,我们完全被病原体寄生虫操纵;有时,我们又能完全抵制它们的操纵;更多的时候,双方会达成一种妥协。
病原体操纵宿主的最重要的例子,可能是细菌和病毒感染引起的喷嚏、咳嗽、呕吐和腹泻。感染的某个阶段,这种排异反应对宿主和病原体都有利。通过上述几种方式,宿主可以排出攻击组织的病原体,而另一方面病原体获得了入侵新宿主的机会。
对感冒病毒而言,不要使宿主病得太重,即不至于让宿主卧床不起便十分重要。此次暴发的新型冠状病毒也类似。由于病原体数量众多、快速演化,博弈的结果往往是让暂时还健康但是易感的更多个体被病原体感染。
这些妥协的例子多半都是演化过程中的暂时平衡,双方的收益也基本一致。不过,矛盾的天平常常会偏向于更容易获利的那一方。总之,疾病不是随意发生的,也不是惩罚或恶报,它的根本原因在于自然选择。
两位知名的演化生物学家伦道夫·尼斯(Randolph M. Nesse)和乔治·威廉姆斯(George C. Williams),旁征博引又深入浅出,列举了大量案例,书中内容还包括癌症、衰老、文明病、过敏反应、性与生殖、精神疾病等等。
“没有演化视角,医学的一切问题都无法得到理解。”
从演化视角去思考临床医学,可以帮助我们理解疾病发生的过程,遵循自然选择的基本工作原理,准确诊断病情,更审慎的用药,对患者进行精准治疗。
作者们也认同演化医学是一门新的交叉学科,提到的观点和知识还有很多需要验证、完善和更新。但无论如何,只有全社会的人具备较高的科学素养,以科学的精神和思想、科学的态度和方法作为探讨和解决各类问题的共同基础和出发点,社会才能更好地向前发展和进步。
湖南科学技术出版社:《我们为什么会生病》
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