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人体的故事：进化、健康与疾病 [:1700670127]
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人体的故事：进化、健康与疾病
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人体的故事：进化、健康与疾病 凡有的，还要加给他，叫他有余；凡没有的，连他所有的，也要夺去。
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——马太福音25：29
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你是否曾经因交通堵塞被堵在一座桥上，且担心这座桥是否能承受住所有人和汽车的重量？试想一下大桥坍塌后的混乱和恐怖，每个人都会掉入桥下的河水中，头上还有金属、砖块和混凝土像致命的雨点般砸下来。好在发生这种事故的可能性极小，因为大多数桥梁在修建时都考虑过要承受比实际多得多的车辆和人。例如，约翰·罗布林（John Roebling）特意将布鲁克林大桥设计为可承受6倍于预计承重的重量。用工程术语来说，布鲁克林大桥的安全系数为6。值得欣慰的是，工程师在设计所有重要的设施时，如桥梁、电梯电缆和飞机机翼，通常都会使用相似的高安全系数。虽然安全系数会增加建设成本，但这又是明智和必要的，因为我们并不真正知道应该把东西造得多么结实。
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你的身体怎么样？任何遭受过骨折或者肌腱、韧带断裂的人都可以证实这一点，自然选择显然未能给这些结构以足够高的安全系数，以应对人们的一些活动。显然，进化未能使人类的骨骼和韧带适应于高速车辆碰撞和自行车事故产生的外力，但是为什么有这么多人只是走在路上或只是在奔跑途中摔倒也会导致自己的手腕、小腿或脚趾骨折呢？更令人担心的是骨质疏松，这种疾病的病程表现为骨量逐渐丢失，骨骼变得脆弱、易损，甚至于裂开或塌陷。骨质疏松引起了美国超过1/3的老年女性骨折，但这种疾病在晚近时代以前的老年人中非常罕见。如第3章所述，在人类的进化过程中，老祖母们并不是在拄着拐杖蹒跚走动或在卧床休息，而是积极地帮忙供养他们的子女和孙辈。
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可悲的是，相对于需求，能力不足的失配不仅体现在骨骼方面。为什么有些人经常感冒，而另一些人的免疫系统却能够更好地抵御感染呢？为什么有些人不能适应极端的温度？为什么那些赢得环法自行车赛的人能足够快地吸进氧气，而另一些人连爬一段楼梯都会气喘吁吁呢？这些和其他类似失配问题对生存和繁殖有着重要的影响，为什么还如此普遍呢？
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如同所有的失配性问题一样，缺乏足够的能力来应对身体的需求，往往是基因与环境相互作用的结果，其中，环境在晚近时代发生了变化，以至于我们的身体不能充分适应。随着年龄的增长，我们身上的遗传基因不断与环境发生强烈的交互作用，从而影响到我们身体的生长和发育。然而，这些疾病与第9章讨论的和富足相关的疾病相比，是由于过去常见的刺激现在较为稀缺导致的，而与富足相关的疾病则是由于过去罕见的刺激现在太多所导致的，比如糖。
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如果在年轻时不给骨骼负重，那么它永远不会变得坚强，如果在年轻时不给大脑以足够的刺激，后期就会面临很快失去认知功能的风险，甚至导致神经退行性疾病这样的损害。当无法预防这些疾病的病因时，我们就只能坐视进化不良的有害反馈回路发生。在这个反馈回路中，我们将把相同的环境传给了我们的孩子，使得这种疾病保持高发，甚至患病率变得更高。废用性疾病在发达国家的致残和致病中占相当大的比重。这些疾病一旦出现，往往很难治疗，但如果我们能够注意到我们的身体在进化过程中是如何生长和运作的话，那么这些疾病在很大程度上是可以预防的。
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为什么成长需要压力
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试想一下，如果你是一位未来的机器人工程师，能够建造出在技术上非常高超的机器人，它可以说话、走路以及从事其他复杂的任务。你可能会根据特定的目的建造每一个机器人，并将它的能力调节到适应其预期的功能，如机器人警察会有武器，机器人服务员会有托盘。你还可以针对特定的环境条件设计每一个机器人，例如酷暑、极寒或水下的环境。但现在你正在奉命设计一些机器人，你不知道它们需要执行什么功能，或者在什么环境条件下工作。那你要如何建造一个适应能力超强的机器人呢？
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答案是，你将把每个机器人都设计成可以动态发展，这样它就能根据所处的环境来调整其能力和功能。如果遇到水，它将发展出防水功能，而如果它需要从火中救人，它就会发展出阻燃能力。因为机器人是由大量集成零件组成的，所以你还需要使机器人的组件能够在它们发展的过程中彼此交互，从而使每个零件都功能正常并良好协作。例如，防水性能不会干扰其手臂或腿部的运动。
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也许未来的工程师可能会获得这种设计能力，而由于进化的作用，植物和动物已经这样做了。生物体是通过基因与环境之间的无数相互作用发展而来的，所以能够构建极其复杂、高度集成的机体，不仅运作良好，而且能够适应各种不同的环境。当然，我们不能随意长出新器官，但许多器官在生长时如果遭受到压力，就会使它们的能力适应这种应对压力的需求。例如，如果你在儿童时期跑动比较多，那么你就是在给自己的腿部施以负荷，于是它们就会长得比较粗壮。
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另一个不太讨人喜欢的例子是排汗。人类天生就拥有数以百万计的汗腺，但当你觉得热时，实际上分泌汗液的腺体比例，受到的是幼年时经受暑热程度带来的压力的影响。其他一些调节机制在一生中都会对环境压力产生动态响应，即使在成年期也是如此。如果你在接下来的几周里经常练举重，那么你的手臂肌肉就会感到疲劳，接着会变得更粗大、更强壮。相反，如果你卧病在床数月或数年，你的肌肉和骨骼也会萎缩。
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身体能应对环境压力，从而调整其可观测特征，即其表现型，这种能力的正式名称为表型可塑性。所有生物的生长和运作都需要表型可塑性，并且随着越来越多的生物学家参与这方面的研究，他们发现的实例也越来越多。如果一个人将要生活在一个极其炎热的环境中，那么他的身体将会发育出更多汗腺；如果一个人的腿或手臂比较容易骨折，那么他的骨骼就会变得较厚；如果一个人的皮肤比较容易晒伤，那么他的肤色在夏天就会变得较深；这些都是很合理的变化。
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然而，对这些交互作用的依赖也有其弊端，因为当关键的环境信号消失、减弱或异常时，就会导致失配。当从冬天进入春天时，我的肤色通常会变黑，这样可以防止我的皮肤被晒伤，但如果我在冬季乘飞机前往赤道地区，那么如果没有衣物或防晒霜的隔离保护，我的皮肤就会在转眼之间被晒伤。
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人体的进化论观点提示，因为在近几代人的时间里我们改变了自己赖以生长的环境条件，并且有时这种改变是自然选择没有为我们准备好的，所以当前的失配现象比以前更常见了。这些失配可能是有害的，因为它们有时出现在生命的早期，却在许多年后才引起问题，而此时要纠正这个问题已经太晚了。
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再回到安全系数上来说，为什么大自然不像工程师建造桥梁一样建造人体呢：把安全系数提得高高的，这样我们就能适应各种条件？对这个问题，主流的解释是权衡取舍。一切都涉及妥协：一样东西多了，别的东西就会相应减少。例如，较粗的腿骨比较不容易折断，但它们运动起来就要消耗更多的能量。黝黑的皮肤能防止皮肤晒伤，但它又会减少体内维生素D的合成。
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自然选择的选择机制使得表现型会根据特定环境进行调节，从而帮助人体找到不同任务之间恰当的平衡点，并达到恰当的功能程度：足够，但又不会太过。有些特征，比如肤色深浅和肌肉多少，在人的一生中都能调节。例如，肌肉这种组织维持起来代价高昂，消耗的热量占静息代谢的近40%。那么当你不需要肌肉时，它们就会萎缩，当你需要时它们又会再度长起来，这种动态变动是合理的。然而，大多数特征不能根据环境变化而不断变化，如腿的长度或脑容量，一旦发育完成后就无法重组。对于这些特征，身体必须在发育早期，往往在子宫内或生命的最初几年，使用环境信号——压力，来预测出成年期组织的最佳结构。虽然这些预测能帮助人体根据特定环境进行相应的调整，但是在幼年时没有接受过适当刺激的组织可能最终并不能很好地适应未来遇到的条件。
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综上所述，进化使得人体能够“用进废退”。因为人体不是工程师设计出来的，而是生长和进化而来的，所以在发育成熟期间，为了正常发育，身体会预期将会碰到某些压力，而且也真的会面临这些压力。大脑中的这种相互作用广为人知：如果你剥夺了孩子的语言或其他社交能力，那么他的大脑将永远不能正常发育，而学习新语言或小提琴的最佳时机就是儿童时期。其他与外界密集互动的系统，如免疫系统，以及帮助人体消化食物、维持体温稳定的器官等，也都是籍由类似的重要互动形成的。
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从这个角度看，当人体不能接受到自然选择给它们匹配好的足够压力时，我们就能预测许多失配性疾病的发生了。这些失配中有许多在人体发育早期就会显现出来，但另一些，如骨质疏松，要到年老时才会显现。当然，骨质疏松和其他年龄相关疾病较常见是因为现在人类寿命延长了，但有证据表明，这种疾病是可以预防的，并不是不可避免的。
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60岁时骨骼变脆是一种进化失配。并且，如果我们不能预防这些失配的原因时，它们还容易发展为进化不良。废用性疾病有很多，但本章将着重讨论一些常见并有代表性的例子。我们先从有关骨骼的两个例子开始：为什么人们会患上骨质疏松？为什么会出现阻生齿？其实这两者都与骨骼应对压力的生长方式有关。
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为什么骨骼需要足够的压力
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人体的骨骼就像房子的房梁，要承担很大的重量。但与房梁不同的是，人体骨骼还要支持运动、储存钙质、容纳骨髓，并为肌肉、韧带和肌腱提供附着的位置。此外，在人的一生中骨骼都会保持生长，根据需要改变大小和形状，而不损害人体的运动能力。受损时，它们还需要自我修复。没有一位工程师能够成功地创造出一种像人体骨骼一样多能且实用的材料。