为什么人会生病?为什么疾病与人终生相伴?
我的答案是,因为疾病是人类进化的遗产。
从地球上出现第一个真核细胞开始,过了上亿年的时间,人类才出现。经过上百万年的进化,人类才逐渐成为我们今天的样子。我们的身体里处处保留着进化的痕迹,但进化并没有帮我们消除疾病。
比如,眼睛拥有这个世界上最精密的光学系统,却可能患上820多种眼病中的任何一种。再比如,在人的一生中,心脏可以“扑通扑通”地跳25亿至30亿次,把血液精准地输送到身体的各个部位,但是供应心脏自身用血的血管却非常细,容易变狭窄甚至堵塞,导致心绞痛和心肌梗死。另外,人类需要尿道和肠道两个通道排泄废物。多一套系统,也就多了一重患病的风险,所以医院设泌尿科和消化科,分别治疗这两条通道上的疾病。但是鸟类只需要一个排泄通道,进化让鸟类和人类走上了不同的道路。
医学要做的是接受进化带来的一切,从结果去反推过程,推导人类与进化、疾病与进化的关系。这样我们就可以站在一个更高的时空角度去审视疾病,为疾病的预防和治疗提供更高维度的理解。
绝大多数的疾病与基因具有相关性。很多慢性病的风险基因在我们出生之前,就已经潜伏在我们的基因组中,等待发病年龄的到来,或者等待被激活的时机。就拿2型糖尿病来说,目前已有研究表明,有243个基因位点与2型糖尿病的风险相关。很多遗传病也都与基因有关,比如血友病、地中海贫血症。基因是包含着我们生命遗传信息的最基础的东西,它在传递人类基本性征的同时,也将疾病或者疾病的风险传递了下来,这是基因不完美的第一个层面。
人类的基因能在细胞分裂时精确地复制自己,尽管在复制过程中会出现个别位点的错误,但整体而言,这一过程是相对稳定的。
如果基因组中产生的某种致病基因会让人在生育年龄之前发病,那么携带这种致病基因的人,很可能还没来得及生育就因病去世了。这种致病基因自然无法传递下去,从而消逝在进化的长河中。但是,像高血压、糖尿病、冠心病、癌症这些疾病,多数情况下是在人40岁以后才发病的,携带引起这些疾病的风险基因的人仍然可以生育,因此这些基因虽然不健康,但依然顺利地传了下来。也就是说,这些风险基因引起的疾病不会影响人类的繁衍,加上基因复制的相对稳定性,这些不健康的基因会随着人类繁衍传递下去。
基因不完美的另一个层面是基因突变。也就是说,健康的基因也可以突变成致病基因。基因突变是进化的“原材料”,没有基因突变,也就不会产生人类和其他物种的进化。绝大多数基因突变不会产生显著的影响和意义,一些基因突变甚至因为具有先进性,而得以在人类进化的过程中迅速传播。
但是,如果某些关键基因发生突变,就有可能使原本健康的基因变成致病基因。比如,癌症基因就是我们基因组中正常的“原癌基因”,在细胞分裂过程产生了复制错误、突变,就变成癌基因,然后引发癌症。再比如,研究发现,我们的祖先可能在200万到300万年前丢失了一个基因(CMAH基因),这导致人类患心血管疾病的风险增加,其中多食红肉者的患病风险增加得更多。
除了基因的不完美,我们的人体器官也并非尽善尽美,所有器官的结构和功能并不能达到绝对的理想状态。
举例来说,我们刚出生的时候不会走路,抵抗力也很差,甚至连吃奶被呛到都会导致肺炎。如果母亲的怀孕周期长一些,等胎儿长得强壮一些再生产,那孩子得病的概率就能降低很多。再比如,患有阅读障碍症的孩子非常多(据统计,学龄儿童的患病率为5%~12%),这意味着很多受影响的孩子将终身面临学习困难。
那为什么进化没有让人类去除这些不完美的地方呢?因为进化不是手术刀,不能一刀把不完美的地方切除,只能敲敲打打、修修补补,进化的逻辑是让利益和风险平衡。
还拿哺育过程来说,很多动物生下来就会走,比如刚生下来的小马,它身体的各部位发育得相对健全。而婴儿刚出生的时候非常脆弱,容易得病,尤其是得感染性疾病。但这是人类进化的选择——用器官发育的不完全换来了更大的脑容量。进化让胎儿的大脑在母体内得到了更有优势的发育,人类脑容量的增长又为出生后各种高级功能的逐步锻炼和功能实现带来了可能,所以人类比马聪明,具有更强的思维能力,也具有更高级的语言功能、学习能力,以及更丰富的情感和更强的应变能力。
进化虽然解决了脑容量问题,但是也会导致胎儿的脑袋相对较大,所以进化又选择让胎儿较早离开母体来解决这一问题,甚至有人说,人类都是“早产儿”。即便如此,相比于母亲狭窄的产道,胎儿的脑袋还是偏大,所以有一部分母亲会因此难产,甚至死亡。
所以,进化做不到完美,它只是做到了平衡人类这个物种的整体利益和风险。再拿儿童阅读障碍来说,进化并没有设计出一个独立的大脑区域处理阅读,人类的阅读能力借用了大脑图像识别区域和听觉处理区域。当大脑处理这两部分的信息不协调时,阅读障碍就会出现。
那为什么人类大脑没有进化出一个单独的区域专门用于阅读呢?这是因为进化需要节约能量,以应对环境的风险和不确定性。多进化出一个大脑区域,就需要额外的能量维系,所以进化舍弃了这个大脑区域,其代价就是少数孩子的阅读速度会比别人慢得多,会出现阅读障碍。进化这么做同样是为了整体利益和风险的平衡。
其实,我们身上的所有器官,都是進化妥协和折中的结果,都不是完美的设计。比如,为了保持低温和精子活力,男性睾丸位于体外,几乎没有任何防护,代价是易患精索静脉曲张,还容易受到撞击。还有视网膜,大家都说视网膜“贴反了”,容易发生视网膜剥离,有盲点,人到了晚上会看不清东西。但这种设计可能是为了让眼睛在强光下免受伤害;到了晚上让我们看不清东西,是想让我们抓紧时间睡觉,让身体进入自我修复的状态。进化这么做还是为了利益和风险的平衡,而不是为了追求完美。
我们身上的所有器官,是进化为了人类的生存和延续而“精心打造”的利益和风险的共同体,而疾病就是妥协和折中必须付出的代价。
人类进化的速度赶不上环境变化的速度,這导致人体的适应能力并不完美。
大约1万年前,人类进入农耕时代,饮食结构彻底改变。人类像做了个梦,梦里还处于饥饿和恐惧的状态,可是一觉醒来进入了新时代,食物一下子丰富了。但是,我们的身体、身体里的细胞、细胞里的基因,还停留在饥一顿饱一顿,不停奔跑追逐的记忆里。
身体适应不了新环境,曾经的优势就有可能带来今天的疾病。比如,糖分是人体不可或缺的主要能量物质,在古代,获取糖分是一件很不容易的事。远古时代的人类想找点糖吃,可能就要冒着被蜜蜂蜇得浑身是包的风险,所以细胞遇到糖分赶紧存储起来的行为,在当时是能让人活命的,这个功能就被保留了下来。但是,现在人类获取糖分非常容易,基因保留下来的这种让人不断储存糖分的行为就容易引起代谢性疾病(如糖尿病)。
再比如,在远古时代,站起来就能跑和跑得快的人容易活下来。因为远古人要么猎杀动物以获取食物,要么被动物追赶而忙于逃命,不能跑、跑不快就意味着饿死或者被野兽吃掉。血压的快速上升能够让人在紧急状态下迅速提升重要脏器的供血量,让奔跑能力得以提升,这种让血压快速升高的功能也被保留了下来。今天,我们已经不用再为一顿饭去打猎或者为了逃命和野兽赛跑,运动量的减少则容易带来高血压的问题。
不用使劲奔跑就可以获得高脂肪、高热量的食物,看起来是生产力发展带来的福利,但与福利相伴的,是肥胖、高血脂、高尿酸等一系列代谢性疾病,其中肥胖还增加了人类患癌的风险。
除了环境变迁带来的不适应,人类自身的能力也不能“完美”地适应越来越多的需求。人类进化出了意识、理性和想象力,这促使人类不断产生新的需求。人类文明进程中涌现的科学技术、社会文化、文学艺术,激发着人类探索宇宙、探索自我的欲望。
但是面对长寿、行为模式改变以及应对多样性环境等新的需求,人体的功能往往无法与之完美匹配,进化还没有赋予人类匹配新需求的能力。这时,强加在身体里的“硬件”和“软件”的新需求就形成压力,压力逐步累积,就会带来疾病。
比如,高龄给人类带来了关节疼痛、血管老化和腰痛的问题。社会竞争加剧,作息不规律的生活方式(比如熬夜)变得普遍,这又会增加生物钟调控机制的压力,以及情绪控制和修复能力的压力,进而导致疾病。我们的基因会突变,进化给了我们修复基因的能力,但是外界环境还有人类的各种行为和不良的生活方式,比如吸烟、酗酒,都会加速基因的突变,使自我修复的速度赶不上基因突变的速度。基因突变累积,就有可能加大患上疾病的风险。
我们永远没有办法消除进化中的这些不完美,但是医学始终在尽力帮助我们弥补这些不完美。“医学做不到让进化完美,但是它在努力弥补不完美。”
(梁衍军摘自中信出版集团《薄世宁医学通识讲义》一书,刘 宏图)