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進化中的人類

2011-12-29 00:00:00袁越
大眾健康 2011年6期


  人類一直沒有停止進化,其速度也比我們想象的更快?,F(xiàn)代文明大約出現(xiàn)在一萬年前,這已經(jīng)足以改變?nèi)祟惖纳眢w,包括基因。
  
  提起進化,大多數(shù)人肯定首先想到的是化石。的確,關(guān)于生物進化的證據(jù)大部分來自化石,這就給人一種印象,好像進化一定是發(fā)生在過去的事情,而且進化的速度一定是極為緩慢的。事實正好相反,進化不但一直在進行,而且速度也遠比一般人想象的要快得多。
  早在1878年,也就是《物種起源》出版19年后,一位名叫阿爾伯特·法恩(Albert Farn)的英國昆蟲學(xué)家就給達爾文寫了封信,向達爾文匯報了他的新發(fā)現(xiàn)。法恩注意到一種英國蛾子的顏色正在迅速地變黑,他推測這是由于燒煤排放的煤灰讓英國自然環(huán)境的色調(diào)變暗,使得黑色的蛾子更容易生存,最終導(dǎo)致了這一變化。這大概是人類觀察并記錄到的第一個生物進化案例。
  這個案例早在上世紀80年代就被寫進了國內(nèi)中學(xué)的生物教科書,作為進化正在發(fā)生的證據(jù)。但是,這么多年過去了,教科書里仍然就只有這個案例。其實科學(xué)家們一直沒閑著,他們找到了越來越多的證據(jù),證明進化絕對不是過去時,而是現(xiàn)在進行時。
  就拿動物進化來說,該領(lǐng)域的最佳案例來自美國動物學(xué)家麥克·貝爾(Michael Bell)對阿拉斯加棘魚(Stickleback)的研究。這種魚原本生活在海里,后來因為各種原因被困在了阿拉斯加的淡水湖中。一個偶然的機會,貝爾收集了幾條被困在隆堡湖(Loberg)中的淡水棘魚,發(fā)現(xiàn)它們的身體構(gòu)造處于從海水型向淡水型的進化過程中。具體來說,海水棘魚的鱗甲較厚,魚鰓也比淡水亞種更大。貝爾堅持研究了20年,發(fā)現(xiàn)這個湖里的海水型棘魚只用了20年的時間就全部轉(zhuǎn)變成了淡水型,進化速度著實驚人。
  讀到這里有人也許會說,魚類所面臨的生存壓力很大,所以才能進化得這么快,人類進入文明社會后恐怕就不會這樣了。
  事實真的如此嗎?
  首先讓我們來看看生活在1萬年前的人類祖先和現(xiàn)代人相比在身體上有何區(qū)別吧。顯然,兩者最容易比較的肯定是骨骼。化石證據(jù)表明,原始人的骨骼密度和強度都比同齡的現(xiàn)代人要高很多,尤其是負責(zé)支撐身體重量的大腿骨更是如此。美國約翰·霍普金斯大學(xué)的人類學(xué)家克里斯托弗·魯夫(Christopher Ruff)博士及其同事通過研究不同時期的大腿骨化石發(fā)現(xiàn),人類的骨強度不但一直在下降,而且下降的速度也在增加。比如,他們發(fā)現(xiàn)距今200萬年到距今5000年這段時間內(nèi)的人類大腿骨強度平均下降了15%,而距今5000年到距今1000年這短短的4000年內(nèi)人類大腿骨的平均強度又下降了15%。
  相信讀者看到這個數(shù)據(jù)后一點也不會感到驚訝,因為骨強度的下降太符合情理了。自從人類發(fā)明了工具,勞動強度便逐年降低,骨強度也便跟著下降。而人類大約在9000年前左右發(fā)明了農(nóng)業(yè),并在其后的幾千年時間里逐漸將農(nóng)業(yè)普及到全世界。農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)改變了人類獲取食物的方式,從此打獵便不再是生存所必須的行為了,取而代之的是強度較低的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。再加上剩余的糧食讓越來越多的人從體力勞動中解放了出來,人類平均骨強度的下降更是順理成章的事情了。
  問題在于,這種下降與基因有關(guān)嗎?這個看似簡單的問題其實很難回答,因為科學(xué)家尚不知道哪個基因決定了骨骼的強度,也缺乏古人的基因數(shù)據(jù),很難做對比。但這個問題其實非常重要,因為如果現(xiàn)代人的基因發(fā)生了變化,就說明我們已經(jīng)回不去了,必須想別的辦法來適應(yīng)這種變化。如果基因沒有變化,則說明我們不必太擔心,只要加強運動,骨骼強度自然就會提升。
  事實上,正是這個思路幫助科學(xué)家們間接地回答了上述問題。魯夫博士及其團隊用X光測量了網(wǎng)球運動員擊球臂的骨骼強度,并和另一條胳膊進行了對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)職業(yè)網(wǎng)球選手擊球臂的骨骼平均起來比另一邊強40%,非專業(yè)運動員兩條胳膊之間的差別則只有5-10%。這個數(shù)據(jù)說明人類至今仍然具備讓骨骼變結(jié)實的能力,只要加強鍛煉就可以了。人類骨骼的變化源于生活方式的改變,而不是DNA。
  嚴格地講,上述案例算不上進化,因為基因并沒有發(fā)生改變。那么,現(xiàn)代人類在這幾千年的時間里來得及改變自己的基因嗎?答案同樣是肯定的,幾千年的時間已經(jīng)足夠了,最有名的例子當屬乳糖酶,這種酶能夠幫助人類消化乳糖,其基因一直存在于人類基因組當中,不過原始人只在嬰兒期才會喝到奶制品,成年后基本上就沒機會了,所以原始人類成年后乳糖酶基因便基本喪失活性,人體便不再生產(chǎn)乳糖酶了。但是自從人類馴化了奶牛后,情況就發(fā)生了變化。研究表明,人類至少在北歐和東非這兩個最早馴化奶牛的地方獨立地產(chǎn)生出一種基因變異,使得人類在成年后乳糖酶基因依然活躍,提高了乳糖酶在成人身體內(nèi)的活性水平。
  一種基因突變?nèi)绾尾拍茉趲浊甑臅r間里普及到廣大人群當中去的呢?這個問題看似很難回答,其實不難理解。想想看,即使在100年前人類嬰幼兒的死亡率仍然是很高的,1900年時全世界平均有三分之一的嬰兒會在5歲前死亡。數(shù)學(xué)計算表明,如此高的死亡率足以讓有利的基因突變積少成多,漸漸擴散到廣大的人群當中。
  上面這兩個案例表明,幾千年的文明演變不但改變了人類的生活方式,也改變了人類的身體,包括基因。這個領(lǐng)域是當今醫(yī)學(xué)研究的熱點之一,因為科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代人的很多疾病都可以從生活方式的改變過程中找到原因。這個研究思路被稱為“進化醫(yī)學(xué)”(Evolutionary Medicine),其代表人物為美國密歇根大學(xué)生物學(xué)教授魯?shù)婪颉つ嗡梗≧andolph Nesse),他于1995年寫成并出版的《我們?yōu)槭裁磿 罚╓hy We Get Sick)一書試圖從進化的角度回答一些困擾人類很多年的問題,比如人為什么會長智齒,為什么會有闌尾,以及為什么會生癌等等。
  傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)同樣面臨這些問題,但研究思路很不相同。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)試圖從分子水平上把生病的原理解釋清楚,它要回答的問題是:你為什么會得這種病?而進化醫(yī)學(xué)試圖從進化的角度解釋這些問題,它要回答的問題是:人類為什么會得這種???
  進化醫(yī)學(xué)的一個經(jīng)典案例就是雌激素。現(xiàn)代女性比過去胖、運動量少、生育期和哺乳期大大縮短,這些變化都會使得現(xiàn)代婦女一生中接受到的雌激素總量比過去要多得多,這就是為什么現(xiàn)代婦女患乳腺癌的比例會如此之高的重要原因。除此之外,現(xiàn)代人飲食習(xí)慣、作息習(xí)慣和生活習(xí)慣的改變已被證明分別導(dǎo)致了癌癥、心血管疾病、時差?。〞r差導(dǎo)致的精神不振)和維生素D缺乏癥,這些疾病均可被看做是文明的代價。

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