病毒等病原体推动人类进化

文/黄斌

乍一听，病毒等病原体与人类进化似乎风马牛不相及。其实不然，最近的一些实验证据表明，推动进化的力量，除了人们常说的环境和“性”以外，还有出乎意料之外的第三者——病原体。

病毒基因守护母体胎盘的发育

自然选择学说是达尔文进化论的核心理论。对于自然选择的定义，美国学者在他的《现代遗传学》一书中作了这样的诠释：“自然选择可以简单的定义为不同遗传变异体的差别繁殖。它可以起因于差别的生存或差别的生殖力，或两者兼而有之。”这样，如果进入人体的病原体促进了人类的进化，它就应该与人类的繁殖有关。

美国加利福尼亚大学的研究人员威拉瑞尔等人发现，在进化过程中，人和脊椎动物直接从病毒那里获得了100多种基因。一些病毒只是在感染的极短时间内在人体内生存，而其他少量的病毒则能在人体内呆较长时间，这些病毒并不引起症状，而且可以随着寄主一同进化。例如，一些内源性逆转录酶病毒（ERV），在进化中与哺乳动物形成了非常亲密的关系，并成为哺乳动物DNA中的组成部分。现在一些生物学家认为，ERV的基因可能具有帮助胎盘的功能，因为它在胎盘发育中起到开关的调控作用。

为了证实这一推测，美国加利福尼亚大学的研究人员，使用一种抑制老鼠细胞DNA中ERV基因的病毒。当他们把这种病毒注入一个老鼠胚胎后，这个胚胎正常发育成老鼠。这说明，这种病毒对ERV基因的抑制并不影响胚胎的发育。但是，当研究人员把这种病毒注入老鼠的胎盘干细胞时，这些胚胎没有在老鼠的子宫中植入，这使得生殖过程一开始便出师不利。其结果证明，ERV基因可能是通过调节胎盘的功能对胚胎的着床起到重要作用。

此外，包括人在内的哺乳动物的免疫系统是一个非常“排他”的系统。但是，为什么母体的免疫系统不排斥从受精卵开始就存在子宫内的胎儿呢？研究证明，ERV基因不仅能调节或控制胎盘的形成，从而让受精卵植入，还能通过调节胎盘功能而阻止免疫系统排斥胎儿。因此，这些病原体对维持哺乳动物的生存繁殖和种群发展是至关重要的。研究人员称，这样的病毒是母亲的小帮手，没有它们，也许就没有哺乳动物的进化，直至人类的产生。

缺陷基因抵御病原体的入侵

从某种意义上说，人类的进化历史，也是一部与病原体做斗争的历史。某些缺陷基因可能是为了抵御一些病原体的入侵而具有进化优势，得以保留下来。抗疟疾特性的形成就是生动的一例。

疟疾一度是居住在地中海地区的人类的主要死亡原因。疟疾由蚊子传播，蚊子吸血时，把疟原虫注入人体，疟原虫进入红细胞，导致了疟疾。医生们发现，镰刀型细胞缺陷基因携带者患疟疾的病例明显低于其他群体。对此，生物化学家霍尔丹认为，这似乎暗示着镰状细胞缺陷基因携带者的红细胞，并不像正常人一样为疟原虫的生长提供适宜的环境，缺陷基因携带者比正常人具有更强的抵抗疟疾的能力。

镰状细胞缺陷基因携带者患疟疾的病例明显低于其他群体。左为正常红细胞，右为镰状红细胞

那么，镰刀型细胞缺陷基因是怎么回事呢？镰刀型细胞缺陷基因存在于镰刀型细胞贫血症患者体内。它是非正常的血红蛋白基因，即血红蛋白中的一个缬氨酸突变成了谷氨酸，破坏了血红蛋白的分子结构，从而形成镰刀型红细胞。镰刀型细胞贫血症是一种隐性遗传病，也就是说，小孩必须从父母双方各获得一个镰刀型细胞缺陷基因才会发病，只获得一个的话便是携带者，不会致病。

尽管镰刀型细胞缺陷基因是非正常的突变基因，但是它的携带者却具有对疟疾的抵抗力，在疟疾流行区有了生存的优势。因此，在人类进化的过程中，这种缺陷基因便传存了下来。

疟疾的例子绝非独一无二。一些科学家相信，家族性黑朦性痴呆基因的携带者更能抵御结核病，该病在东欧拥挤的犹太人区十分盛行，该地区也可能是德系犹太人起源的地方。正如镰刀型细胞贫血症的传播可能得益于它避开了疟原虫的破坏一样，家庭性黑朦性痴呆基因很可能是因为具有防御结核病的能力，从而在德系犹太人中出现并传播开来。

从进化角度解释疾病的发生

认识到病原体在人类进化中的重要作用后，很多科学家萌生了进化医学的观点。在他们看来，现代医学过于依靠那些“治标不治本”的药物，忽略了科学的基本原则——进化和自然选择。而进化医学正是从进化的角度，即从物种而不是单纯从个体角度来看待疾病。它对疾病产生的原因、疾病症状的利弊以及治疗的原则，都从生物进化的角度作了解释。

按照进化医学的观点，人类之所以患病，其主要原因并不完全是新陈代谢出了差错造成的，而是生活环境及生活方式发生了改变。与过往相比，现代生活方式在体力活动和饮食方面存在很多不同。一些疾病是由于过量摄取食物，特别是饱和脂肪酸，而又很少从事体力活动引起的。过往，自然选择把人类塑造成狩猎者和采集者，那时人类最担心的是遇上恶劣天气不能狩猎和采集而挨饿，因此尽可能地储存脂肪防备饥荒。社会发展到今天，生活物质极大丰富，而人类身体储存脂肪的机制尚未发生相应变化。随着交通工具和其他机械化程度的不断提高，体力活动越来越少，而营养物质又日趋丰富，因此，储存的脂肪越来越多，从而导致了心血管疾病、肥胖症等一系列“富贵病”的流行。

进化医学认为，人在感染疾病中出现的一些症状可能有助于战胜这种疾病。如果只采取“对症下药”的传统治疗，有时可能出现适得其反的结果。发烧就是一个极好的例子。最近发现，发烧是对感染疾病做出的有益反应。感染后体温升高，可能有助于抵御入侵的微生物。当然，我们不能任由体温无限制地升高，这样可能伤害身体其他机能。

美国加利福尼亚大学教授玛吉·普鲁弗特认为，妇女妊娠期间出现妊娠反应，对某些食品感到恶心，也许就是为了防止正在发育的胎儿免遭毒素侵害。人们发现，妊娠反应小的妇女流产的可能性比妊娠反应大的妇女高3倍。因此，这种看来似乎不好的症状正是人类在千百年的进化过程中保留下来的适应性反应。

当然，进化医学并非认为一切症状都有益而顺其自然，关键在于通过科学研究找到症状发生的原因以及制止症状的时间节点。目前，进化医学尚不能给出明确答案。但是，作为一种新兴理论，它可以引起人们深刻的思索，对现有的医学实践进行反思。

本文选自《科学画报》

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