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免疫细胞本身,同别的细胞一样,也可能被辐射伤害。我们现在还不完全清楚,在紫外线所诱发的免疫系统变化中,哪些是适应性调节,哪些是纯伤害。表皮中负责将异物呈递给免疫系统的朗格罕细胞(langerhans cell)对波长在290~320纳米的短波紫外线B(UV-B)有复杂的反应,这种细胞与神经系统有密切关系,它们分泌的一种激素能阻断神经活动。UV-B紫外线能抑制皮肤朗格罕细胞,从而阻断它对抗原做出反应。几乎所有的皮肤癌病人都缺乏这种敏感性。但是UV-B不是唯一的祸根。有证据表明,某些商品如防晒霜可以阻断UV-B,防止日光灼伤,却允许较长波长的UV-A(320~400纳米)通过。UV-A也会伤害皮肤中的免疫细胞。在阳光下皮肤被晒红了的人常常需要使用防晒霜;事实上,防晒霜可能使你更多地暴露在UV-A之下,超出可以耐受的剂量,事情反而更糟。
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黑色素瘤是一种非常可能致命的皮肤癌,它的发病率逐年攀升,这使人们对晒太阳产生了畏惧。在过去的10年里,苏格兰的黑色素瘤的发病率增加了1倍。在许多国家的白种人中,发病率以每年7%的速度增加。发病率的增加可能有多种原因,包括新兴的崇尚古铜色皮肤的文化,以及臭氧层变薄使得更多紫外线照到地球。虽然这两个因素都有可能,但从演化生物学的角度看还有其他的可能。我们的确在海滨逗留的时间更长了,但是我们也更少裸身在太阳光下行走。臭氧层变薄所失去的对紫外线的屏蔽作用已经被空气污染所补偿,甚至是过量补偿。问题不在于晒太阳本身,也不是臭氧层缺乏,而是在于我们晒太阳的方式。人们现在大多数时间都生活在室内,只有周末到海滨或者郊外去享受日光浴的时候才接触到皮肤难以适应的强光,结果产生灼伤。那些每天都有好几小时在户外工作的人,适应了他们的日光接触量,因而不容易被灼伤。真正引起黑色素瘤的不是日光灼伤的次数,而是日晒时间的总和。
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另外一个新的环境因素是日益流行的化学防晒霜。阻断紫外辐射确实可以避免致癌突变的发生。最近,针对588名澳大利亚人的研究表明,与普通化妆品相比,防晒霜确实可以减少皮肤受的伤害。但是防晒霜中所含的化学物质会不会引起新问题呢?它们不会老老实实地待在皮肤表面,而是被吸收进去了。它们对皮肤细胞有什么作用,它们与组织蛋白结合之后再被阳光暴晒可能发生什么变化?我们并不清楚。如果发现皮肤癌直接或者间接与防晒霜有关,岂不讽刺!还有一些产品用于抑制日光灼伤引起的炎症反应,对它们也要注意。抑制这种炎症反应,可能会避免不必要的自身免疫反应,从而规避了癌症;不过,这也可能会使那些已受伤害的细胞逃逸免疫系统的监视,诱发癌症。
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我们需要强调,上述提法并非结论,只是推测,我们目前对此还缺乏足够的了解。尽管信息很多,但我们对日光灼伤并不完全了解,为什么会这样?要达到对日光灼伤完全的理解并以此为基础找到有效的防护和治疗措施,研究者们需要掌握演化论的思考方法,探明灼伤的细胞与分子机制,然后提出一套新的综合理论。新的理论必须能够:①区别UV造成的皮肤功能障碍与皮肤对UV的适应性反应;②区别UV引起的皮肤免疫功能障碍与适应性反应;③区别UV造成的朗格罕细胞的功能障碍与适应性反应;④厘清修复过程中的各个组成部分及其协调活动;⑤阐明暴露日光前使用防晒霜和事后使用抗炎药的作用和副作用。
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太阳紫外线辐射伤害还可能引起白内障,这是一种眼内晶体雾状混浊性病变。现在,大多数新式太阳镜都能阻断紫外线,比起过去,这是一个进步。老式太阳镜仅仅减少了可见光的通过量,瞳孔直径放大,反而增加了紫外线的通过量。糟糕的是,现在还有不少廉价的儿童太阳镜是不能阻断紫外线的。今天的白内障病人,可能有一部分正是10年前使用劣质太阳镜的受害者。
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我们为什么会生病 器官再生
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孩子们常常提出难以解答的问题:“为什么残疾人不能像海星一样长出新的腿?”真的,为什么不能呢?既然蜥蜴能再长出断掉的尾巴,海星能长出丢失的臂膀,鱼能长出丢失的鳍,那么为什么杨过不能再长出断掉的胳膊?成年人很少去想这个问题。从演化生物学的角度看,回答是,如果一项能力不大有用,或者代价明显超过收益,自然选择往往不会保留下它们。所以,如第3章里已经提到的,严重的心脏或脑损伤都难免会导致死亡,所以人类没有演化出再生这些器官的能力。石器时代,失去手臂的人将在短期内死于出血;即使出血能够止住,也会死于破伤风、坏疽或其他感染。即使我们的远始祖先有再生手臂的能力,它也会在突变的积累过程中丧失,哪怕自然选择没有剔除它。
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但是,失去手指多半不会像失去手臂一样死亡,这类创伤在石器时代也能愈合。为什么手指无法再生而只是愈合?上面的解释在这里便显得不够充分。我们提出两条可能的理由:第一,这种再生能力不会经常用到,而且没有很大的益处。许多人并没有丧失手指,既使丧失了,也没有严重的功能障碍。九个手指的尼安德特人(旧石器时代中期的原始人类,分布在欧洲、北非、西亚一带)可以活到成熟的老年(50岁左右)。第二,如我们反复强调的,这种适应能力是有代价的。维持组织再生的机制消耗资源,对有害生长的控制能力也会下降。允许细胞复制也会增加癌症的风险。让成熟的、高度分化的组织保持高于所需的修复能力是危险的。在关于癌症的一章中,我们将再次讨论这个问题。
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此外,还可以提出另一个理由。再生的过程需要生长激素,需要控制细胞移动,并协调许多部件和过程,而它们通通都不存在了。换句话说,在早期胚胎发育期之后,产生手指的相关机制已经丧失。这是典型的近因解释,诉诸于机制的细节,也是多数医学研究者努力了解的。但是我们也需要演化解释,说明为什么相关机制丧失了,无论这个具体的机制是什么。这种演化解释更有可能满足一个孩子的好奇心,而且为研究人员思考修复手指需要哪些可能的机制开辟新思路。我们预料,这种机制兼顾各方面的平衡:修复要快速而且可靠,代价与收益相当,而且需要避免癌症的风险。
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我们为什么会生病 第6章 毒素:生生不息,无处不在
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在经典影片《失去的周末》中,童·贝罕(由雷·米兰饰演)对酒吧招待说:“耐特,你不赞成我喝酒,是因为它让我的肝萎缩,是不是?它还侵蚀我的肾脏。没错,但是它对我的大脑呢?”现在我们来考虑酒精对肝脏和肾脏的作用,稍后再说大脑。
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黑麦威士忌流过食管进入胃,贝罕感到一阵轻微的灼烧感;而后,酒精迅速通过黏膜保护屏障弥散侵入上皮细胞,上百万细胞死亡,他的大脑将收到细胞死亡的信号。死亡的细胞,以及那些细胞膜受伤的细胞,都会释放创伤激素和生长因子。后者会弥散到正在准备等待扭转这种危机的其他细胞里。这些参与修复的细胞位于胃壁腺窝深处。它们对这些化学信号做出反应,移动到受伤部位,迅速分裂,产生新的细胞。裸露在胃表层的细胞在几分钟之内就被更换——问题只是,在贝罕再次举杯之前,这一切是否来得及。
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我们为什么会生病 天然的和非天然的毒素
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烈酒不过是我们接触的众多新的毒素之一。田地里的害虫现在是用杀虫剂控制的,这在1940年以前还从未听说过;食物储藏室中使用有毒气体保护谷物,防止害虫和鼠类;有毒的化学物质,诸如硝酸盐,被用来延长食物的保质期;许多工人吸入有毒的粉尘和烟雾;郊区别墅的主人向树上喷洒林丹时,没有考虑过对自己和邻居有什么危害;饮水里有许多重金属,空气中有汽车尾气,新装修的房子里有甲醛,还有来自房屋地下室的放射性元素氡(radon)——显然,现代生活,特别是我们的食物和空气,到处是前所未有的危险。是这样吗?
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不尽然。虽然现代社会出现了众多新的毒素,但是比起石器时代,甚至早期农耕社会,我们接触到的毒素已经少多了。在关于传染病的一章中,我们讨论过病原体与人体的“军备竞赛”,植物无法逃跑,所以它们用化学武器来防身。我们都知道,许多植物是有毒的。园艺书上列出的那些有毒植物,只是最厉害的几个代表。事实上,大多数植物都有毒。科学家直到最近才弄清楚,这些有毒物质并非副产品,而是植物对抗昆虫和草食动物的一种重要的防御手段。它们在自然生态环境平衡中起着关键作用。美国东岸生有一种羊茅,长得很快,又能抵抗害虫。也许有人会设想,每星期让马来啃它一次,这样就省了除草的麻烦,还有草料喂马,两全其美,对吗?如果真这么办,马很快就会病倒。成熟的羊茅草的根部有一种霉菌,它们会制造出很危险的毒素。羊茅草保护自己的办法就是把毒素运到叶片的顶端,阻止草食动物来吃它。
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最近,少数先驱者,提姆·约翰(Timothy Johns)、布鲁斯·艾美斯(Bruce Ames)和他的同事们告诉我们,植物与草食动物之间的“军备竞赛”对医学具有重大的意义。我们特别推荐他们的著作《你需要吃的苦草药》(With Bitter Herbs Thou Shalt Eat It),它介绍的是植物毒素在人类历史中的作用。
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这里,我们又一次看到了“军备竞赛”,不过是发生在动物和植物之间。植物需要保护自己不被吃掉,草食动物或杂食动物又必须吃植物。石器时代,中欧某部落居民在争夺中失去了橡树,因为没有橡树芽和橡树籽可以吃,冬季有人饿死了。橡树芽和橡树籽含有丰富的营养,但是,不幸的是,它们还含有鞣酸(又称丹宁——校者注)、生物碱和其他防御性毒素。吃了没有经过加工的橡树籽的人甚至比饥饿的族人死得更快。
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肉食动物可能要对付它们猎食对象产生的毒液或者其他的有毒物质,而且,它们还需要对付草食动物吃进去的微量植物毒素。上文提到的帝王斑蝶的幼虫,吃的是马利筋属植物,因为特有的解毒机制,它不会被植物中致命的心脏糖苷毒害;不仅如此,它还可以利用这种毒素合成自己的毒素,使得鸟儿也不敢吃它。许多昆虫和节肢动物用毒素和毒液来保护自己。许多两栖类也是有毒的,尤其是那些颜色鲜艳的蛙类,亚马孙河流域的原住民用这些蛙的毒液来制造毒箭头。蛙类用这种强烈的色彩显示自己是有毒的,警告捕食者不要吃它。捕食者从痛苦的经验中学到——它们不可以用来果腹。如果你在热带丛林中,饥肠辘辘,宁可吃那些躲在草丛中的蛙,也不要吃那些坐在旁边的树枝上颜色鲜艳的蛙。
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植物的毒素起什么作用?怎样起作用?它们的一切目的都是为了使草食动物不去吃它们。为什么有这么多不同的毒素呢?因为草食动物可以很快找到解毒的办法,因此,在“军备竞赛”中植物的武器库越来越丰富。毒素的数量之多,作用机制之丰富,颇为惊人。有些植物制造了氰化物的前体,它可能被植物里的酶或者动物肠道中的细菌分解,释放出真正有毒的氰化物。苦杏仁(bitter almond)就是一个特别明显的例子;苹果和李子的种子用的也是相同的策略,此外,还有木薯的块根,后者是许多部落的食物。
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