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科普一下：进化与疾病

科普一下：进化与疾病# ChineseMed - 中医

b*t2009-05-21 07:05

1 楼

进化与疾病
武汉大学孟生荣
摘要：
疾病的原因有“近因”和“进化史的原因”，其中“进化史的原因”是为了解决人类这
个物种为什么会易患某些疾病的问题。人类是进化的产物，服从进化的基本原则，即有
利于基因的生存。在这一原则的指导下，经过漫长的进化，从而导致了人类现在所能看
到的这些疾病，包括衰老、癌症等一直困扰着人类的重大课题。
关键词：进化，疾病，基因
我们的身体设计得十分精巧：骨骼的解剖、激素的生理学、神经系统的网络——我们的
身体里有上千个美仑美奂、令人惊喜、令人感叹的完美的设计方案。然而，也有不少地
方似乎是不可饶恕地粗率，例如：为什么把食物送进胃里去的食管和把空气送进肺里去
的气管会在咽喉交叉，为被呛埋下隐患？为什么近视的基因没有在进化中淘汰掉？为什
么免疫系统会攻击我们自身的组织？为什么孕妇会呕吐？为什么人人都会衰老？
通常人们所说到的疾病的原因是“近因”。近因所阐明的问题，是机体现在怎样在运转
，为什么有的人得病而另外一些人不得病。但是，就整体而言，为什么人类对某一些疾
病易感，对另一些又不易感。我们要知道为什么人体的某些部分那么容易衰竭，为什么
我们会患某些病而不患另外那

b*t2009-05-21 07:05

2 楼

1.进化
1.1进化的原因
宇宙不是为人类所设计的。地球在宇宙中出现是一种偶然现象，生命在地球上出现也是
一种偶然现象，而人类的出现则更是一种偶然现象。
环境并不是为了生命而设计，只有适应环境的生物才能生存和繁殖，而环境却是不断变
化的，已经适应现有环境的生物不一定能适应新的环境，而不适应者即遭淘汰，这就是
生物进化的原因，生物进化就是一个不断适应环境的过程。
1.2进化的基本单位
进化的基本单位应该是一个相对不变的实体。每一个生命个体都会死亡，而每一个种群
都是不断变化的，都不是进化的基本单位。进化的基本单位应该是基因，因为它不随着
生物个体的消亡而消亡，同时每一个等位基因都具有稳定性，不像生物群体的基因是不
断变化的。
1.3进化的原则
进化的基本单位是基因意味着进化的方向就是朝着有利于基因的生存进行，这就是进化
为什么不能使人类完美的原因。不错，个体的生存是基因存在的条件，但是个体的生命
是十分有限的，繁殖才是基因生存的根本。个体的生存增加适合度，只有在增加生存以
后的繁殖时才得以体现。因此，只要有利于繁殖，哪怕这个基因对个体生存有害，也可
能在进化过程中保留下来。
同时，进化没

【在 b**********t 的大作中提到】

: 进化与疾病
: 武汉大学孟生荣
: 摘要：
: 疾病的原因有“近因”和“进化史的原因”，其中“进化史的原因”是为了解决人类这
: 个物种为什么会易患某些疾病的问题。人类是进化的产物，服从进化的基本原则，即有
: 利于基因的生存。在这一原则的指导下，经过漫长的进化，从而导致了人类现在所能看
: 到的这些疾病，包括衰老、癌症等一直困扰着人类的重大课题。
: 关键词：进化，疾病，基因
: 我们的身体设计得十分精巧：骨骼的解剖、激素的生理学、神经系统的网络——我们的
: 身体里有上千个美仑美奂、令人惊喜、令人感叹的完美的设计方案。然而，也有不少地

b*t2009-05-21 07:05

3 楼

2.疾病的原因
2.1.基因导致的疾病
2.1.1不断产生的突变新产生的缺陷基因
目前在自然界中存在的物种都是高度适应环境的物种。但是，遗传与变异仍然是生命的
基本特征，因此对于现存物种，特别是高等生物的大多数变异都是有害的，新的疾病因
此不断产生。由于大多数缺陷的基因都是隐形基因，只有在纯合条件下才能致病，根据
数学计算，这种基因很难在进化中被淘汰。但是，仍然有可能出现纯合情况（比如近亲
繁殖）导致疾病。但这只是疾病的很小一部分原因。
2.1.2有潜在好处的致病基因
引起链状细胞贫血的基因的纯合子患镰状细胞病，他们的红细胞扭曲成新月形或镰刀形
，以致不能正常循环，所以引起出血、气短、骨痛、肌痛、腹痛等症状；但是在杂合时
他便因为这个基因改变了血红蛋白的结构加快了清除循环中被疟原虫感染的细胞而在一
定程度上对疟疾有限制作用。这种“杂合子优势”维持着这个基因在疟疾流行区的基因
频率，但同时也导致了部分人的镰状细胞病。
2.1.3只有特定的环境因素才能产生不良作用的基因
近视是最典型的例子。成为近视的人，必须同时具备有近视的遗传基因型，又必须有近
距离阅读或者工作的后天环境经历。但由于人类

【在 b**********t 的大作中提到】

: 1.进化
: 1.1进化的原因
: 宇宙不是为人类所设计的。地球在宇宙中出现是一种偶然现象，生命在地球上出现也是
: 一种偶然现象，而人类的出现则更是一种偶然现象。
: 环境并不是为了生命而设计，只有适应环境的生物才能生存和繁殖，而环境却是不断变
: 化的，已经适应现有环境的生物不一定能适应新的环境，而不适应者即遭淘汰，这就是
: 生物进化的原因，生物进化就是一个不断适应环境的过程。
: 1.2进化的基本单位
: 进化的基本单位应该是一个相对不变的实体。每一个生命个体都会死亡，而每一个种群
: 都是不断变化的，都不是进化的基本单位。进化的基本单位应该是基因，因为它不随着

b*t2009-05-21 07:05

4 楼

2.2疾病的有利作用
2.2.1发热是对抗感染的防御机制之一
发热并不是体温调节失控，而是一种高度进化的体温调节中枢的重新设定。把因感染而
发热体温上升了2℃的大鼠放进一个很热的小室，它会启动降温机制保持那高于正常的2
℃；放进凉爽的小室，它便启动保温机制来维持2℃的发热。这个实验说明，是它的控
温中枢调高了2℃。
华盛顿大学的医学教授丹尼斯•斯蒂文森（Dennis Stevens）医师说：“某些情
况下对发热病人进行退热治疗，有可能发展为败血症休克”。很可能这是因为阻止发热
干扰了机体对感染作出反应的正常机理，其结果有可能是严重的，甚至是致命的。
2.2.2铁的管制
鸡蛋的营养是很丰富的，但是细菌很容易通过多孔的蛋壳侵入。那么鸡蛋为什么能在相
当长的时间里保持新鲜？它含有丰富的铁，但都是在蛋黄中，蛋黄周围的蛋清（蛋白）
里没有。鸡蛋蛋清的蛋白质含有12％的伴白蛋白（conaldumin），这是一种能与铁牢固
结合的蛋白分子，使入侵的细菌得不到铁。在抗生素时代之前，鸡蛋白曾用于治疗感染。
铁是一种细菌必需而又十分难得的营养，它们的宿主在进化过程中经过自然选择，
产生

【在 b**********t 的大作中提到】

: 2.疾病的原因
: 2.1.基因导致的疾病
: 2.1.1不断产生的突变新产生的缺陷基因
: 目前在自然界中存在的物种都是高度适应环境的物种。但是，遗传与变异仍然是生命的
: 基本特征，因此对于现存物种，特别是高等生物的大多数变异都是有害的，新的疾病因
: 此不断产生。由于大多数缺陷的基因都是隐形基因，只有在纯合条件下才能致病，根据
: 数学计算，这种基因很难在进化中被淘汰。但是，仍然有可能出现纯合情况（比如近亲
: 繁殖）导致疾病。但这只是疾病的很小一部分原因。
: 2.1.2有潜在好处的致病基因
: 引起链状细胞贫血的基因的纯合子患镰状细胞病，他们的红细胞扭曲成新月形或镰刀形

b*t2009-05-21 07:05

5 楼

2.3.设计上的妥协
2.3.1直立行走的代价
哺乳动物的腹腔内脏是封闭在一层为悬挂在腹部背侧区上设计的结缔组织中的，这
对于用四只脚走路的哺乳动物是很好的。对于一个直立的人。这就是挂在垂直的背侧壁
上的了，是一种很明显的效率欠佳的安排，引起许多问题：例如消化系统阻塞，内脏下
垂，痔疮痔血管曲张，以及腹股沟疝。循环系统也因为直立位而处于不利状态。它对狗
或者羊都很合适，但我们的直立位使下肢的静脉压力增加可以引起静脉曲张和踝水肿。
反过来，又使脑的血压不够，可以产生头晕和突然从仰卧位站起来时的体位性低血压。
2.3.2衰老是青年期精力旺盛的代价
威廉斯的文章深入地阐述了生物学家霍尔丹和麦达瓦（J．B．S． Haldane＆Peter
Medawar）提出的自然选择为什么留下了引起衰老的基因。早在1942年，霍尔丹就已明
确，在最高生殖年龄以后出现有害作用的基因是不会被自然选择淘汰的。这是一个重大
的进展，但是没有解释生殖为什么要停止。到1946年，麦达瓦进一步说明了自然选择的
力量到生命的后期逐渐减弱，因为这时已经有许多个体因衰老以外的原因死去。
有许多基因是多向性基因。假设有一

【在 b**********t 的大作中提到】

: 2.2疾病的有利作用
: 2.2.1发热是对抗感染的防御机制之一
: 发热并不是体温调节失控，而是一种高度进化的体温调节中枢的重新设定。把因感染而
: 发热体温上升了2℃的大鼠放进一个很热的小室，它会启动降温机制保持那高于正常的2
: ℃；放进凉爽的小室，它便启动保温机制来维持2℃的发热。这个实验说明，是它的控
: 温中枢调高了2℃。
: 华盛顿大学的医学教授丹尼斯•斯蒂文森（Dennis Stevens）医师说：“某些情
: 况下对发热病人进行退热治疗，有可能发展为败血症休克”。很可能这是因为阻止发热
: 干扰了机体对感染作出反应的正常机理，其结果有可能是严重的，甚至是致命的。
: 2.2.2铁的管制

b*t2009-05-21 07:05

6 楼

2.4.物种间的生存竞争
前面已经说过，宇宙不是为人类而设计的，每一个物种都是进化中的获胜者，这种斗争
还将一直持续下去。
上世纪医学上最大的进步，也许是有史以来医学上最大的进步，是抗生素和化学治疗药
物的发现、发展和应用。自1901年艾立希（Paul Ehrlish）用有机砷治疗梅毒以来，直
到弗莱明（Alexander Fleming）发现细菌不能在培养皿上青霉菌菌落的附近生长以后
，逐渐开创了现代的抗生素时代。这一发现的意义是什么？为什么最有效的抗生素大都
来源于霉菌？抗生素是多种霉菌与细菌之间互相竞争、攻击对方的化学武器。它们是亿
万年的尝试和失败的选择过程中塑造出来利用了它对细菌的杀伤却对霉菌无害的特点。
但是，由于细菌数量极大，变异的基数大造成了变异的速度快，少数细菌可能产生耐药
性，在抗生素的选择压力下得到大量繁殖，从而改变了与霉菌竞争中的不利地位。因此
，两个对立的物种通常维持在一种平衡之中。
但是这种平衡是在针尖上的，变异是生命的基本特征，不可能因为目前达到双方共赢的
状态而停止，这意味着对立双方的平衡随时可能被打破。一方应变能力的微笑改变，必
定要以另一方付出损失为

【在 b**********t 的大作中提到】

: 2.3.设计上的妥协
: 2.3.1直立行走的代价
: 哺乳动物的腹腔内脏是封闭在一层为悬挂在腹部背侧区上设计的结缔组织中的，这
: 对于用四只脚走路的哺乳动物是很好的。对于一个直立的人。这就是挂在垂直的背侧壁
: 上的了，是一种很明显的效率欠佳的安排，引起许多问题：例如消化系统阻塞，内脏下
: 垂，痔疮痔血管曲张，以及腹股沟疝。循环系统也因为直立位而处于不利状态。它对狗
: 或者羊都很合适，但我们的直立位使下肢的静脉压力增加可以引起静脉曲张和踝水肿。
: 反过来，又使脑的血压不够，可以产生头晕和突然从仰卧位站起来时的体位性低血压。
: 2.3.2衰老是青年期精力旺盛的代价
: 威廉斯的文章深入地阐述了生物学家霍尔丹和麦达瓦（J．B．S． Haldane＆Peter

b*t2009-05-21 07:05

7 楼

2.5.进化中的历史遗留问题
呛死，不仅是人类进化史中一直存在的一种死亡原因，而且所有脊椎动物都有这一设计
上的毛病。我们的嘴长在鼻孔的下方，但是是在颈部和胸腔。食管在气管的后面，以致
空气的通道和食物的通道在咽喉交叉。一旦食物堵住了交叉路口，或者走错了路，空气
就不能从肺里进出。所以，吞咽的时候，反射机制关闭气管的开口不让食物窜入。不幸
，反射机制的运转不可能完美无缺，有反射失灵的时候，“食物走错了路”。为了应付
这种偶然事件，我们有一种防御：呛咳反射，一套精确的、协调的肌肉收缩和气管收缩
活动，制造一种爆炸性的呼气，用力赶出走错了路的食物。万一这个呛咳机制不成功，
堵在气管里的食物没有能够出去，就会窒息而死
应当说，如果把呼吸和吞咽的通道分开，不让它们交叉，要比安排这种交通管制措施和
后备的呛咳机制要简单可靠得多。这样一种交叉的安排，有什么必要的理由吗？答案非
常简单：没有。这是一个历史遗留问题，没有任何功能上的意义。在大气中呼吸的脊椎
动物，从两栖类到哺乳类都背上了这个两条通道交叉的历史包袱。
进化是边施工，边设计的，事先没有经过论证。它总是对已经存在的东西做一点小修小
改。消化

【在 b**********t 的大作中提到】

: 2.4.物种间的生存竞争
: 前面已经说过，宇宙不是为人类而设计的，每一个物种都是进化中的获胜者，这种斗争
: 还将一直持续下去。
: 上世纪医学上最大的进步，也许是有史以来医学上最大的进步，是抗生素和化学治疗药
: 物的发现、发展和应用。自1901年艾立希（Paul Ehrlish）用有机砷治疗梅毒以来，直
: 到弗莱明（Alexander Fleming）发现细菌不能在培养皿上青霉菌菌落的附近生长以后
: ，逐渐开创了现代的抗生素时代。这一发现的意义是什么？为什么最有效的抗生素大都
: 来源于霉菌？抗生素是多种霉菌与细菌之间互相竞争、攻击对方的化学武器。它们是亿
: 万年的尝试和失败的选择过程中塑造出来利用了它对细菌的杀伤却对霉菌无害的特点。
: 但是，由于细菌数量极大，变异的基数大造成了变异的速度快，少数细菌可能产生耐药

b*t2009-05-21 07:05

8 楼

3.研究进化与疾病关系的意义
3.1对疾病的认识上升到全局高度
以往研究疾病的“近因”，总是针对具体疾病分析其生理生化原理。但是，科学研究的
规律是从特殊到一般，科学研究的目标就是要建立一个体系，在这个体系中，一切的研
究对象都遵循相同的自然规律。疾病的“近因”并不能解决这个问题，而“进化史的原
因”可以清楚地告诉我们疾病的原因是建立在进化的基本原则之上，从而把医学的研究
纳入到生物学的基本理论中来，统一了医学和生物学。
3.2有利于具体的疾病预防和治疗
比如了解到妊娠呕吐的“进化史的原因”，就可以有意识地拒绝一些可能含有毒素的食
物，再配合药物治疗就可以避免妊娠呕吐的痛苦。
了解到铁的管制的益处，就可以在感染时出现缺铁症状时不要补铁，防止疾病的进一步
恶化。
了解到发热是对抗感染的防御性机制之一，就可以避免盲目的使用退热药，掩盖病情。
了解到疼痛可以提醒身体除了问题，就可以慎重使用止痛药，防止机体的进一步损伤。
了解到物种间的生存竞争，可以使人类慎重使用抗生素，因为抗生素的滥用可能导致病
原的抗性，最后出现“后抗生素时代”这种对细菌束手无策的状态。
3.3为治疗疾病提供新的思路
前面

【在 b**********t 的大作中提到】

: 2.5.进化中的历史遗留问题
: 呛死，不仅是人类进化史中一直存在的一种死亡原因，而且所有脊椎动物都有这一设计
: 上的毛病。我们的嘴长在鼻孔的下方，但是是在颈部和胸腔。食管在气管的后面，以致
: 空气的通道和食物的通道在咽喉交叉。一旦食物堵住了交叉路口，或者走错了路，空气
: 就不能从肺里进出。所以，吞咽的时候，反射机制关闭气管的开口不让食物窜入。不幸
: ，反射机制的运转不可能完美无缺，有反射失灵的时候，“食物走错了路”。为了应付
: 这种偶然事件，我们有一种防御：呛咳反射，一套精确的、协调的肌肉收缩和气管收缩
: 活动，制造一种爆炸性的呼气，用力赶出走错了路的食物。万一这个呛咳机制不成功，
: 堵在气管里的食物没有能够出去，就会窒息而死
: 应当说，如果把呼吸和吞咽的通道分开，不让它们交叉，要比安排这种交通管制措施和

i*o2009-05-21 07:05

9 楼

哈哈，bio还在？？
现在还反中医不？