《病者生存》樊登读书文稿
作者[美]沙伦·莫勒姆/[美]乔纳森·普林斯
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书友,你好,欢迎来到樊登读书非凡精读馆,我是金铂医生,希望通过医学知识的科普能让大家对自己的身体有更多的了解。今天我要跟大家分享的这本书,叫作《病者生存》,它的副标题特别有意思,叫作疾病如何延续人类寿命。它的作者沙龙·莫勒姆是一位生命科学和进化学专家。
谈起疾病,我们通常会把它和危及生命、健康联系在一起。而这本书却从另一个角度告诉我们,其实,有些疾病并不是一无是处,相反,它们在历史中一次又一次地帮助人类渡过了难关,让他们存活了下来。这就是所谓的“病者生存”。所以,这是一本探索疾病背后奥秘的书,是一本能让我们更加深刻地理解疾病的书。
接下来,我们来了解一下,哪些疾病在什么情况下延续了人类寿命。
一、血色素沉积症如何延续人类寿命
第一个疾病叫作血色素沉积症。
1.认识血色素沉积症
这要从作者小时候他祖父的经历谈起。作者15岁时,他发现祖父有一个特别奇怪的癖好,就是喜欢献血。我们也提倡大家献血,偶尔的献血对人的身体健康没有特别大的影响,但如果频繁献血,就会让我们的身体流失一种非常宝贵的元素,这就是铁。而作者的祖父特别热衷献血,更奇怪的是,每次献血完之后,他还容光焕发,感觉特别好。
作者一直对这个行为感到奇怪,但他又得不到答案,于是,他就央求父亲带他到医学图书馆。经过长时间的文献查阅,他意识到,他的祖父可能患上了一种罕见病,它叫作血色素沉积症。这是一种遗传性疾病,是人体出现铁代谢障碍,导致铁大量沉积在体内的疾病。而他祖父献血之后,状态变好,原因是献血能降低体内的铁含量。
但是,这里提示大家,不要自行出主意治疗某个疾病,如何治疗还是得遵循医嘱。
对正常人来说,我们体内的铁元素是维持在一个稳定范围内的。如果铁含量高了,我们就会加大铁的排出,如果铁不够,我们就会产生对含铁元素食物的渴望,就会更多地摄入铁。而血色素沉积症患者,他们的身体却一直误以为自己缺铁,以至于不断地吸收铁,最终导致过多的铁沉积在身体中。久而久之,血色素沉积症可能会导致肝功能衰竭、关节炎,甚至癌症等疾病。
2.血色素沉积症提高对鼠疫的抵抗力
我们知道,基因如果要遗传下去,一定要遵循一个基本原则,就是它一定要能维持这个物种的生存和繁衍。如果它不能对生存和繁衍有帮助,这个基因就会在进化的过程中慢慢被淘汰。
据统计,如果你的祖先是西欧人,那么,你大概有1/3或1/4的几率携带血色素沉积症的致病基因。
像血色素沉积症这样的疾病,看起来对人体毫无帮助,为什么它的基因能留存在人的体内,而且留存至今呢?原因是这种血色素沉积症的基因,曾经在历史中的某个时刻帮助过人类渡过了难关。
什么样的难关?这要从铁元素的作用说起。
铁元素是自然界中非常重要的一个元素。它对人体很重要,首先,会帮助我们合成酶。如果没有酶,人很多的生命功能没办法完成。其次,铁元素还携带氧气,我们的红细胞之所以能运输氧气就与它密切相关。
因此,如果一个人缺铁,就会引发一种疾病,叫作缺铁性贫血。现在很多女孩为了身材苗条,经常不吃肉,再加上每个月有月经,所以,大概有20%处于经期的女性,会有不同程度的缺铁性贫血。
如果有缺铁性贫血,人就会出现面色苍白、免疫力下降、浑身乏力等表现。
不单对人如此,铁在自然界中同样重要。很多微生物,比如细菌,还有寄生虫,甚至癌细胞,都要依靠铁元素繁殖。
那血色素沉积症和能让人们生存下来有什么关系呢?
14世纪中期,欧洲爆发过一场严重的瘟疫,这就是鼠疫,又被称为黑死病。据说,鼠疫由一些船员带到欧洲,一到欧洲,就快速地蔓延开,而且致死率非常高。据说,当时,鼠疫造成了1/3的欧洲人死亡。
但是,在如此严重的传染病的威胁下,有一些人似乎先天对鼠疫有抵抗力。这些人是什么人?答案可能要颠覆大家的认知了。他们不是青壮年,反而是那些缺乏营养的儿童和老年人。这是因为他们体内缺乏营养导致了铁元素的缺乏,而缺铁让造成鼠疫的细菌没有足够的食物,这类人群就从鼠疫中活了下来。研究表明,人体铁元素含量越高,感染瘟疫的可能性越大。
当然,还有一类人,就是血色素沉积症患者,他们能更有效地对抗鼠疫。
那么问题来了,血色素沉积症不是让人体的铁沉积吗,这类人应该更容易被鼠疫感染才对,为什么它反而能对抗鼠疫呢?其原因是,虽然血色素沉积症患者体内积淀了很多铁,但不是每个部位都有,恰恰有些细胞是缺铁的。其中的巨噬细胞就是铁贫乏。
巨噬细胞是人体的一种免疫细胞。当我们的身体被病原体感染时,它就会迅速地去围剿这些病原体,把病原体吞噬掉,维持我们的健康。
通常情况下,正常人体的巨噬细胞含有大量的铁,这就给一些特殊细菌机会钻空子,比如结核杆菌、鼠疫杆菌。它们被巨噬细胞吞噬之后,非但不会被它杀死,反而会以巨噬细胞内的铁元素为食。于是,它们跟着巨噬细胞游走在身体各处,逐渐地越来越多,直到把巨噬细胞撑破,播散到身体其他部位。所以,这也是结核杆菌、鼠疫难以控制的一个重要原因。
而对血色素沉积症患者,书中说,缺铁的巨噬细胞可以说是免疫系统中的“李小龙”。一方面,这些细菌进入巨噬细胞之后,没有足够的铁元素给它们提供营养,它们的繁殖会受到影响;另一方面,巨噬细胞杀灭细菌的能力也能很好地发挥出来。因此,这些病人反而对鼠疫有了比较强的抵抗力。
所以,这也就解释了后来鼠疫在欧洲的致病率和致死率逐次下降的原因。之前没有抵抗力的这些人可能都死掉了,剩下的大多是对鼠疫有一定抵抗力的人。而这些有血色素沉积症的人,会把这个致病基因遗传给下一代,接着代代相传。最后,血色素沉积症便成了遗传性疾病中的一员。
从这个例子我们可以看出,当一个疾病会立刻威胁生命,而另一个疾病的基因可能会导致一个慢性病,但不会马上威胁人的生命,同时,它刚好能抑制另一个疾病,提高人的生存率时,人体就会两害相权取其轻,保留下这个疾病基因。因为首先,我们要保证人能活下去。基于这个原理就产生了“病者生存”的现象。
3.辩证地看待放血疗法
对血色素沉积症患者来说,其治疗方法就是放血疗法,用现代的说法,叫作静脉切开术。因为放血疗法能降低这类患者体内的铁含量。
放血疗法曾经在欧洲大范围地流行过。最开始进行放血疗法的地方是在理发店,因为这些理发师有剃刀,那个刀叫作柳叶刀。现在理发店的门口还有一个会转的玻璃柱子,有三个颜色不停地转,一条蓝色、一条红色、一条白色。这是什么意思?蓝条代表静脉,红条代表动脉,白色代表绷带。
曾经有一段时期,放血疗法被滥用。发烧、咳嗽、头痛、炎症都用放血疗法。所以,它对人的生命健康造成了很多伤害。
那放血疗法是不是完全不能用呢?作者在书里说,我们应该辩证地看待放血疗法,比如,它就是治疗血色素沉积症的首选方法。现代医学也在研究用这种方式作为心脏病、肺水肿的辅助治疗。
二、血糖里隐藏的秘密
其实,“病者生存”现象不只出现在血色素沉积症这样的罕见病上,一些常见病也有类似的情况。下面,我们介绍第二种疾病——糖尿病。近一两百年来,糖尿病发生率很高,人数可以用“激增”两个字来形容。
据统计,目前,全世界约有五亿多人患有不同程度的糖尿病,而且这个数字还在增长。
1.糖尿病病因的传统解释
是什么原因导致了糖尿病发生率如此之多呢?我先讲一讲传统医学对其病因的主流观点。
糖尿病分为1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病又叫作青少年型糖尿病,其患病人群一般比较年轻。一般认为,它是一种自身免疫性疾病,就是身体的免疫系统自动攻击胰腺中参与胰岛素合成的细胞,从而导致人体的胰岛素不足。(胰岛素:人体中唯一调节血糖的激素。)
2型糖尿病常见于一些年龄比较大的人身上。这些病人的身体对胰岛素已经变得不敏感,因此,需要口服相关药物来控制血糖水平。
以上是传统医学对糖尿病病因的解释,而本书作者提出了一个有意思的解释,就是糖尿病和气候变化有关。
2.新研究:糖尿病可能过帮助人类度过寒冷时期
根据一些调查发现,糖尿病的全球分布不太均衡:越靠近地球北边,发生率越高,越靠近南边,发生率越低。比如,欧洲后裔人群,特别是北欧,1型糖尿病的发生率更高。但是,对于像非洲这些热带地方的后裔人群,糖尿病反而比较罕见。
这是为什么?研究认为,这跟气候有关。
科学家曾在欧洲大陆的土壤中发现了一种特殊的野花花粉,这种野花叫作仙女木。这种野花有一个特点,它通常生长在北极这样的极寒气候中,只有当欧洲大陆的气候变得特别寒冷时,才会在那里茂盛生长。
地质学家推测,大概在12000年前,欧洲大陆曾出现过一段非常寒冷的时期。
那气候从温暖到寒冷之间隔了多长时间呢?学界有一个理论,叫作气候均变论。它的意思是,一个地区的气候从温暖变成寒冷,往往需要非常长的时间,因为气温是逐渐变化的,大概需要几百年,甚至几千年,气候不可能在短时间内出现特别大的波动。
但是,这个理论在1989年被一支美国科考队给推翻了。
这支科考队到格陵兰岛做科学考察。他们在冰盖底部取出的冰盖样本,能研究过去11万年间地球的气候变化。他们的研究,得出了一个结论,就是从一个冰期到非冰期,并不需要几百年,也不需要几十年,而仅仅需要三年。这意味着,气候是可能快速变化的,也就是说欧洲人的祖先,曾经在短短的几年中,就经历了非常剧烈的气候变化,这个温度的变动大概达到30度。所以,当时的欧洲人面临着非常大的生存考验。
他们是怎样在极寒气候中生存下来的呢?研究人员认为,可能是血糖帮助了他们。
我们先讲一种特殊的动物。
北美洲地区有一种蛙,叫作阿拉斯加林蛙。林蛙非常了不起,它有一个“特异功能”。一到冬天,其他动物都是进行冬眠,而天气冷到一定程度,林蛙就会彻底地冻成冰坨。
对其他物种来说,如果被冻成冰块,体内的血液也会冻成冰,然后就会刺破血管引发生命危险。
可是,林蛙了不起的地方就在于,结冻之后,一到温度慢慢上升,它就会解冻,然后活蹦乱跳地又变成了一只正常的蛙。
科学家很好奇,为什么林蛙在冰冻时,组织不会被刺破,生命还能存活?研究发现,每当进入冬季,温度降到一定程度时,林蛙会把身体里的水分集中储存到腹部,同时,它体内的血糖水平会一下子增加几百倍,而糖的升高能大大降低它血液中残留水分的冰点。
我们知道,纯净水零度就结冰了。但是,如果水里有糖或盐,那它的冰点就会降低。所以,这也就解释了林蛙为什么能在冰冻状态下活下去。
同样的道理,研究人员认为,排除水分,并且让血糖升高有助于我们度过寒冷时期。比如,大家都有过这样的经验,感觉冷的时候,我们都会有一个正常的生理反应,就是想去小便。其实,小便就是排出多余水分,让血液粘稠度增加。血液粘稠度增加了,血糖水平也就增加了。
因此,我们就更容易理解,虽然现在看起来导致糖尿病的基因对人的不良影响很大,但在过去的历史中,它真的很有可能帮助过人类度过了一个又一个寒冷的时期。
三、胆固醇的两面性
除了糖尿病之外,我们再来看看另一个常见的问题:高胆固醇。
1.了解胆固醇
一提起胆固醇,很多人都很害怕,怕它高了。因为高胆固醇和动脉粥样硬化、心脑血管疾病密切相关。
很多人对胆固醇有一种误区,他们觉得,胆固醇高是因为吃了过多动物内脏。其实,身体一半以上的胆固醇是我们自身合成的,合成的主要部位是肝脏。
胆固醇对人体非常重要,它是构成细胞膜的成分,还会合成多种激素,帮助大脑传递信息。
2.胆固醇帮助我们合成维生素D
胆固醇还有一个非常重要的作用,就是会和阳光结合生成维生素D。维生素D的作用主要和我们的骨健康相关。如果小孩缺乏维生素D,可能会患上佝偻病。如果成年人缺乏维生素D,就会出现骨质疏松。
我们医院的骨科非常有名,每年这里都会接诊大量这样的病人,尤其是老年人和女性。他们可能轻轻摔了一跤,起来以后就骨折了。这往往是骨质疏松的表现。
但是,阳光是一把双刃剑。如果过多接受日照会带来很多问题。比如,皮肤老化,甚至患上皮肤癌,同时,还有一个很严重的问题,就是引起叶酸缺乏。
叶酸是什么?它是我们细胞分裂的一部分,会帮助细胞分裂时复制DNA(脱氧核糖核酸)。如果叶酸不足,细胞分裂时就容易出问题。这种情况在孕产妇身上特别常见,比如,医生会建议女性在怀孕前三个月补充叶酸。如果叶酸不足,新生儿出现先天缺陷的风险就会加大,比如脊髓畸形、脊柱裂等等。
针对阳光,那我们应该怎么去平衡呢?
人类演化出了两项能力。第一,产生了黑色素细胞。黑色素细胞影响人的肤色,而且是我们身体里天然的防晒剂。所以,有一个规律,越是日照充足的地方,人的肤色越黑,越是日照少的地方,人的肤色越白。
你看,像在北欧,由于常年看不到阳光,日照缺乏,那里的人的黑色素细胞非常少。而像赤道附近的地方,深肤色的人就会比较多。这是第一项,黑色素细胞的增多,确实能帮助我们抵抗阳光对皮肤造成的损害。因为它能够有效地防止紫外线深入皮肤。
但是,它同时也带来了一个问题,就是没办法合成足够的维生素D。因为大量的阳光都已经被阻挡在外面了。
怎么办呢?肤色深的人又演化出了第二项能力,他们的体内产生了一种叫作ApoE4的基因。这种基因的作用,是使人体内的胆固醇快速上升。这样,深肤色的人就可以最大限度地利用这些充足的胆固醇,让它们和能穿透皮肤的阳光合成维生素D。这种基因,一个是在非洲深肤色人群中比较常见,另一个,在北欧阳光照射非常贫瘠的地区的人体内也会存在。这样,他们才有足量的胆固醇转化成维生素D。
所以,对生活在这些地方的人来说,ApoE4基因让他们的胆固醇升高,其实并不是坏事。因为环境的原因,足够的胆固醇能转化成维生素D,反而让他们受益。这也就说明了为什么ApoE4基因会遗传下来。
3.胆固醇过量引发疾病
但是,有一些非洲人移民到了美国,或者其他地方,他们患与胆固醇相关疾病的比例就会更高。因为ApoE4基因让他们的胆固醇更高,但又没有被有效利用转化成维生素D。于是,ApoE4基因对不生活在非洲,或者日照少的地方的人来说,它就可能引发疾病。
所以,胆固醇也是一把双刃剑。一方面,它帮助我们合成维生素D,另一方面,如果过量,就会引发疾病。
四、蚕豆病对人的积极意义
说完胆固醇,我再向大家介绍一种疾病。这个病的名字可能很多人都没听过,它叫蚕豆病。
什么是蚕豆病?在西方的一些文化中,蚕豆是一种不太吉祥的植物,寓意为“死亡之豆”。因为有的人吃了蚕豆就会突然出现贫血,严重的,甚至会死亡。事实上,蚕豆病是一种遗传性酶缺乏症。世界上,大概有4亿人患有这种疾病。
为什么蚕豆会引起贫血呢?上个世纪50年代,爆发了朝鲜战争。当时,美国派军队到朝鲜,而朝鲜有些地区疟疾很严重。
美国军医就给美军士兵服用了一种抗疟疾的药物,但是,医生发现,美军士兵中,大概有10%的人吃了这个药后会出现贫血。
经过研究,他们发现,这些病人体内缺乏一种酶,它叫作G6PD。这个酶的作用,主要是帮助红细胞维持结构的完整性,保护它不被一些化学元素破坏。如果缺乏这个酶,红细胞就会变得非常脆弱,比如遇到一些传染、药物,红细胞就可能破裂造成贫血。
而蚕豆就跟前面提到的抗疟疾药一样,它含有的一些化合物需要G6PD去分解清除。如果一个人体内的G6PD基因发生了突变,他就会缺少这个酶,然后他吃了蚕豆,红细胞就容易破裂引发贫血。
那为什么会有约4亿人携带导致蚕豆病的基因呢?这种看似无用的基因,为什么现在还存在于人的基因里呢?
答案也是这样,它在历史中帮助人类渡过了某些难关。
这个难关是什么?它就是疟疾。
疟疾是一个历史非常悠久的疾病。直到今天,每年仍然有约5亿人感染疟疾。疟疾是由蚊子传播的一种传染病,它的致病病原体叫疟原虫。疟原虫会通过蚊子的叮咬进入人的血液。人得了疟疾就会出现,时而高烧,时而冷得发颤,以及呕吐、贫血、关节疼等症状,最后,它会导致人昏迷或死亡。
疟疾严重地影响着人的健康,特别是在热带地区,而且恶性疟原虫的致死率非常高。SpaceX CEO(太空探索技术公司首席执行官)马斯克,他在非洲时感染了疟疾。他1米85的大个,也很年轻,都差点丢了生命。
就像我前面讲的,蚕豆病患者体内缺乏G6PD酶,他们的红细胞很脆弱。而疟原虫主要聚集在红细胞中,所以,疟原虫就没有办法在他们的红细胞中顺利寄生和繁殖,因此,他们也就天然地携带了抗疟疾的特质。
研究发现,具有G6PD基因突变,缺乏这种酶的儿童,他们对疟疾的抵抗力比不缺乏这种酶的儿童大概高两倍。
所以,我们也能理解,为什么迄今为止,蚕豆病的基因仍然存在于某些人的体内。因为在历史发展的进程中,它也帮助过一些人群渡过难关。
五、微生物、寄生虫与人类
说完了有关“病者生存”现象的几种疾病,接下来,我们来看看微生物、寄生虫和人之间的关系。微生物主要包括病毒、细菌和真菌等等。
微生物对我们人体来说,也是两面性的。有些微生物对我们有益,但有些微生物会给我们带来疾病,甚至有些是致命的。
我在《消失的微生物》中讲过,人体内的微生物数量非常多,甚至超过了人体细胞数的总和。我们人体的细胞大概是60万亿个,而微生物却达到了10万亿~100万亿个,也就是说,我们的身体是和微生物共同成长,共同演化的。
一方面,当外来病原体入侵身体时,我们的免疫细胞和有益菌会共同对抗外来病原体,这种作用被称为屏障效应。它是我们体内的微生物对身体的一种保护。
但是,另一方面,有时宿主的行为会被一些微生物、寄生生物所操控。这个过程听起来有点惊心动魄。
1.寄生生物如何操控宿主
有一种寄生虫,叫作麦地那龙线虫。它是怎么借助人体繁衍的呢?我们来看一下。
首先,麦地那龙线虫的幼虫生活在池塘里,它们会被水蚤吃掉。如果人喝了这个不干净的水,水蚤会被我们的消化系统杀死,但线虫的幼虫不会死。
接着,幼虫会在人体内慢慢长大,然后和异性虫交配。大概一年之后,雌虫会变长,肚子里充满幼虫。
这时,雌虫就会想办法穿破人体皮肤。它先会分泌出一种酸性物质,在人体中“烧”出一条“隧道”,就是人的皮肤,通常是腿部会产生水泡,而且会剧烈地胀痛。这时,人为了消除疼痛感和烧灼感就会把下肢浸到水里。于是,一旦感知到有水,线虫就会从人体中露出头来,然后把大量的幼虫排到水里。最后,水被倒掉,可能还会融入水塘,接着它们又开始了新一轮的生命轮回。线虫为了生存和繁衍,是通过这样的方法操控宿主行为的。
此外,不单是人类会被这些寄生生物影响,在自然界中,这种情况还有很多。比如,在美洲有一种蜘蛛,它织的是又大又圆的网。
在当地,还有一种寄生黄蜂,它专门会去寻找这种蜘蛛。在蜘蛛不注意时,黄蜂会用尾巴蛰一下蜘蛛。这时,蜘蛛会被蜂毒麻痹大概10~15分钟,于是,黄蜂会在蜘蛛的腹部产下一颗虫卵。当麻痹作用过去之后,蜘蛛又开始了自己日常的织网行为,一圈一圈地织网。
接着,蜂卵在蜘蛛体内慢慢地长成幼虫,然后开始以蜘蛛的血液为食。当幼虫长到一定程度准备结茧时,它会分泌一种化学物质操控蜘蛛的行为。
这个时候,蜘蛛织网的行为就会变得很古怪。它不再去一圈一圈地织网,而是开始在几条网线之间来回重复移动,最后,织出一个可以保护黄蜂幼虫的茧的蜘蛛网。
当网织成功之后,蜘蛛也被当作食物吃光了,黄蜂幼虫就会把它的空壳抛弃掉。然后,黄蜂幼虫就会结出一个茧,把自己的茧挂在蜘蛛为它编织好的网上。
过了一段时间,茧里的黄蜂就会破茧而出,又开始重新地去寻找新的蜘蛛繁衍下一代。
2.微生物在宿主之间传播的基本方式
当然,不只是宿主行为,我们身体的很多症状也和感染的病原体相关。
先来看一下微生物在宿主之间进行传播的三种基本方式。
第一种,宿主之间距离较近时,通过空气或身体接触进行传播,比如,感冒或性传播疾病。
第二种,是通过其他生物作为中间媒介进行传播,比如蚊子、苍蝇或跳蚤。
第三种,是通过受污染的食物或水进行传播。
为什么我们要了解这些传播方式?当我们了解了这些传播方式,就能更好地理解这些病为什么会有相应的症状。
拿疟疾举例,它的传播途径是通过蚊虫叮咬。如果人感染了疟疾,主要的症状是浑身酸痛、高烧、打寒战。这时,人大多没办法行动,只能蜷缩在床上。这种状态最适合被蚊子叮咬。所以,疟原虫很聪明。它就要让人出现这样的症状,让人待在原地动不了,等待蚊子叮咬。结果,蚊子可能会被感染,然后再传播给更多的人。
再举个例子:狂犬病毒大量存在于感染者的唾液中。无论是感染了狂犬病的人或狗,都可能会表现出类似精神错乱的状态,然后去咬人,分泌大量的口水。这也是狂犬病毒为了传播而出现的症状。
还比如感冒,它就更有意思了。基本上,每个人都得过感冒。感冒很明显的一个症状就是打喷嚏,但是,它不会让你卧床不起,而是可以正常生活、工作。这就是感冒病毒的聪明所在。它让你能行走,能接触更多的人,同时还不停地打喷嚏、咳嗽,通过飞沫把病毒传播给更多的人。
所以,当我们了解了微生物的传播方式时,第一,我们能更好地了解对应症状的缘由,第二,我们可能可以通过一些方法影响这些病原体的进化方向。
比如,如果给所有感染疟疾的病人罩上蚊帐,那疟原虫想让病人接触蚊子的可能性就大大减低了。这时,疟原虫就会感受到进化的压力,可能会逼迫自己通过改变病人症状,使自己得到更广泛的传播。如此,未来疟疾患者的病情可能就不会像现在这么严重,而是像感冒患者一样,症状很轻,还能到处走动。只有这样,他才能接触到更多的蚊子。
霍乱也是这样。我们可以通过控制水源、洁净水源,更好地控制霍乱的发生和流行。
所以,了解微生物感染和宿主行为之间的关系,能为我们对一些疾病的控制和治疗研究提供启发。
作者在这一章的最后也说,总之,有生命的东西都有两个重要的任务:生存和繁衍。那么,可能可以通过研究它们的这些特点入手,给我们的疾病研究和治疗提供更多的思路。
六、探秘人类基因
了解完疾病和微生物、寄生生物,我们来了解一下基因。我们的很多疾病都与基因有关,比如之前讲的血色素沉积症、糖尿病、蚕豆病,那么,现在我们来追根溯源讲讲基因。
1.基因突变如何发生
全球很多科学家在共同完成一项伟大的任务,就是描绘人体基因谱。现在这项工作基本已经完成了,但是,它离我们深入地了解基因还远远不够。这就像我们有一本《新华字典》,里面有所有常用字,但这些字如何组织成词,如何组织成句子,如何写成文章,还有很长的路要走。
人体一共有46条染色体,当细胞分裂时,染色体会均匀地分成两个部分,然后分布到各个细胞中。这个分裂的过程,就是基因编码的过程。这个过程是非常精确的。但是,在一些特定环境下,基因还是有一定的概率会发生突变。
以前,大多数遗传学家认为,基因突变是随机、罕见的,而且突变很小。后来的研究发现,它还和物种的生存环境有关,而且不一定是小的突变。这也就能解释上面我们所讲的一些疾病,那些身处特定环境的人,为什么会进化出特殊的基因突变抵抗危险,增加生存概率。
有一个研究,叫作跳跃基因。它是科学家麦克林托克发现的,她研究的是玉米遗传学。麦克林托克发现,在一些特定情况下,普通玉米会变成一种超级玉米,更加耐高温、耐干旱。她对这种情况进行研究后发现,这个基因的改变不是发生在某个基因上,而是发生在一段基因上。这就好像一个五线谱,改变的不是某个音符,而是一段旋律。这段旋律在特定的情况下,会完整地复制下来,插入到一个特定的位置,这就是跳跃基因。
什么情况下会出现基因的跳跃呢?主要是环境压力,比如,一个玉米的生长环境突然变得高温或干旱,这时,外部环境就会触发一些基因突变,这之后,生长出的玉米就会变成更耐高温、更抗干旱的超级玉米。
在玉米研究的“跳跃基因”之后,科学家在各种生物上都发现了这个现象,包括人类基因组。
其实,不单是环境,很多因素都有可能会影响基因。我们中国有一句老话,叫作“龙生龙,凤生凤,老鼠的孩子会打洞”。这句话背后的意思是,相同基因的物种,它们的样子和外貌应该也是一样的。
但是,事实并非如此。
2.DNA甲基化:基因负责上膛,环境扣动扳机
接下来,我们来介绍一种基因现象,叫DNA甲基化。甲基是一种化合物,一些维生素的补充剂中就含有。甲基化合物和我们的基因结合,就会改变基因的表达,而事实上,我们的DNA却没有改变。
2003年,科学家做了一项实验。研究者把一些基因相同、毛发黄色、体态胖乎乎的老鼠分成了两组:实验组和对照组。
第一组:给它们正常的饮食,让它们进行交配,生下的下一代和它们的父母一样,都是肥胖的、黄色皮毛的老鼠。
第二组:在饮食中加入像维生素B12、叶酸、甜菜碱等维生素补充剂。结果,它们生出的下一代是一种灰褐色,而且很瘦的老鼠。
这个发现就是DNA甲基化,用一句我们熟悉的话解释,就是“基因负责上膛,环境扣动扳机”。它是说,一个物种的生存环境,虽然不会改变DNA,但是可以改变DNA的表达方式。
比如,一对双胞胎的体内都含有引发乳腺癌的基因,如果他们的生存环境不同,很可能一个人会患上乳腺癌,而另一个人一生都不会患乳腺癌。这就是环境负责扣动扳机。
这里提醒大家,不要因为这个研究就擅自服用一些药物或营养素,而是应该遵循医嘱。
这种情况在自然界也有很多。
有一种沙漠蝗虫,它能感受到生存环境的变化。如果它感觉到自己生活在一个食物贫乏的时期,它往往就会独居,而且它的外观颜色比较偏灰褐色,这是容易和周围环境融合的保护色。但是,如果经过降雨,周围的植物开始茂盛生长,开始时,它还是单独吃得饱饱的。可随着多余的食物逐渐变少,它们就会聚集在一起,生下来的后代会变成鲜亮的黄色。然后,它们变成了群居,一窝蜂地飞出去觅食。这时,就成了类似蝗灾的情况。
还有一种蜥蜴,母蜥蜴在怀孕时能闻到周围有没有蛇的气味。假如它嗅到蛇的气味,它生出的下一代就是有着长尾巴、大身躯,看起来有点像蛇的小蜥蜴。这样可以避免被蛇吃掉。假如它没有感受到周边有蛇,生出的蜥蜴就是尾巴比较短、体态比较小的蜥蜴。这种现象有一个词,叫作母体效应,就是母亲的经历影响了后代的基因表达。而事实上,基因本身没有变,只是呈现出来的样子变了。
可见,同样基因的物种在不同的环境下,会表现出不同的状态和不同的生活习惯。
类似的情况,在人类身上也会看到。比如,一个女性在怀孕期间,一定要注意饮食和心情。因为她的状态会直接影响下一代的基因表达。一个怀孕的母亲,如果在孕期一直吃高热量且缺乏营养的食物,她的身体就可能会错误地判断,她可能生活在一个营养匮乏的环境,那她生出的下一代就会表现出容易肥胖的倾向。因为他需要大量地收集热量保证自己的生存。
此外,英国有一项研究发现,如果一个父亲在青春期之前就开始吸烟,那么,他的孩子会比平常人更容易发胖。
当然,不只是孕期,童年也很重要。如果一个孩子的父母关系很好,那孩子长大后,往往会表现出乐观、自信的状态。如果父母关系很差,经常吵架,孩子长大后,会更多地呈现出焦虑、抑郁的状态。
所以,对我们来说,不但要了解基因,更要了解基因的表达,这样才能更立体地了解我们自己,也能帮助我们明确什么样的生活方式更好。
七、为什么人会走向死亡
了解了疾病、基因,最后,我们来了解一下,作者对人为什么会走向死亡的看法。
衰老是人体程序的一部分,我们到了一定年龄就会衰老,这跟我们的细胞分裂次数相关。在《端粒》这本书中,我们说过海弗利克极限,就是我们细胞的分裂次数大概是50次左右。这是由于每个细胞染色体的末端有一个结构,叫作端粒。它就像鞋带末端的塑料帽,随着细胞的每次分裂,端粒就会被一点一点地磨损。当端粒短到不能再短时,细胞分裂就停止了,人就进入了衰老期。
其实,人体的老化特别像工业上的计划报废。计划报废是工业上的一种策略,比如,无论是冰箱还是汽车,制造商都会有意地为这个产品设计有限的使用寿命。这样才能更新迭代。
作者认为,生物上的报废,也就是我们个体的老化,也具有类似的两个目的。
第一,淘汰旧型号给新型号腾出更多生存空间、生存资源。
大家想一想,如果一个个体长时间存在,无论是资源还是空间,慢慢地可能就不够了。所以,这个生物报废,是为了给新一代腾出更多空间。
第二,老化可以通过消灭病魔缠身的个体维持整个群体的健康,防止一些疾病遗传给下一代,然后,通过交配、繁衍,新老更替,物种便可以不断地改良和升级。
这就是作者认为人为什么会死亡的一个解释。
以上就是今天跟大家分享的《病者生存》这本书,我们讲了一些疾病,比如血色素沉积症、糖尿病、蚕豆病,以及微生物、基因表达等问题的一体两面。一方面,它们确实对我们的健康不利,而另一方面,在某些情况下,它们也会对我们产生积极的影响。
希望通过这本书,大家对我们的身体、对疾病都能有更多、更立体的认识,同时,它也拓展了我们看待问题的角度。世界上大多的东西都有两面性,不管是医学研究,还是人生经历。只有具备这种立体的认知方式,我们才能获得更大的成长和突破。