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进化路程中的我们与“丑陋”的它们(疾病)

世界上没有偶然,有的只是必然。

我们作为人类是现在这个样子——我们的疾病,我们的相貌,我们的生老病死——这复杂一切的背后,都是耐人寻味的因果循环。

对于各种疾病\各种细菌病毒,借用张爱玲的一句话:

你如果认识从前的我,也许会原谅现在的我。

知道历史的真相以后,也许对于它们,我们更多地应该是感激。

即便抛开过去,在这场没有硝烟的战争中,我们人类真的能有胜算?

还记得在高中生物课上被批得一脸血的拉马克和与他的“获得性遗传理论”吗?。

了解进化路程中的真相,可以让我们脱离自我和个体层面上的狭隘思考,获得横\纵两个维度上更深入的感悟。

它们的好与坏

高血糖是当今的“三高”之一,体内胰岛素调节血糖的机制破坏,异常升高的血糖可能迅速导致脱水\昏迷\死亡,长期的高血糖会使全身各个组织器官发生病变,导致急慢性并发症的发生,如胰腺功能衰竭、肾功能受损、神经病变、眼底病变等。

高血糖的危害如此深广,其中很大一部分患者的高血糖来自于遗传因素,为什么这样可恶的基因在长期的进化中没有被淘汰掉呢?

Facebook最近推出了一项新政策——为女性员工冰冻卵子,让她们无需担心生育可以安心工作。 富人们很早就开始寻求尸体冰封技术,希望完整地保存机体,以期在未来科技发达时重新“复活”。 但这何其艰难,如果你有观察过在严冬中破裂的水管,你就可以想象冰封时候我们的血管会是什么下场。

本来凡是冬眠的哺乳动物,都需要一层厚厚的脂肪保温并提供能量,但有一种神奇的生物——林蛙——它真的就只是被冻僵了,然后在春天冰雪消融的时候重新活过来。 糖是天然的防冻剂。 林蛙排除身体水分,集中到腹部,并将大量葡萄糖注入血液,被冻僵的它身体内的血液却仍在缓缓流动。

20世纪50年代,科学家认为温度的波动需要上万年,70年代数千年,80年代数百年,而现在,这个计数单位是——数年。 最后的晚冰期的开始仅用了10年,仅仅持续了3年。

以现在的科技水平是否能够安然度过这样的世界末日呢? 而那场冰期,对13000年前的欧洲人是什么样的打击呢? 拥有高血糖“致病”基因的人成功地活了下来。 有时候明知道一种药物会在10年后置人于死地,为什么还要服用它——因为这是唯一能让人不在明天就一命呜呼的方法。

高血糖只是众多救命毒药的其中一员:

与它们的战争

寄生者与宿主,传染性疾病中所出现的大多数症状都是细菌或病毒操控宿主的表现,目的永远都是完成它们生命的光荣使命——生存与繁衍

当然我们人类绝顶聪明,怎会乖乖被人利用,坐以待毙。 我们发明了众多的抗生素,拯救了无数的生命。 但拿我们与金葡菌的斗争来说,从青霉素到万古霉素,金葡菌始终在医院雄霸一方,从未被杀灭。

细菌换代周期极短,进化优势明显,耐药个体很快便在种群中扩散。 不仅如此,现代生物学还为细菌带来了两项可以加速进化巨大发现:

  1. 表观遗传学(Epigenetics)
  2. 跳跃基因(Transposable element,也称Jumping Genes)

表观遗传学

表观遗传学:由染色体改变所引起的稳定的可遗传的表现型,而非DNA序列的改变

这些变化都仅是非基因因素导致的生物体基因表现(或“自我表达”)的不同,可以通过细胞分裂而得以保留,并且可能持续几代! 例如其中一种基因抑制过程称为DNA甲基化(DNA methylation)——一种叫甲基的化合物与基因结合后,在不改变DNA的情况下改变了基因表达。

田鼠\水蚤\蝗虫\晰蜴等研究都表明,母亲的经历可以影响后代基因表达—“预知性适应反应”或“母性效应”。

获得性遗传是存在的,就是表观遗传,拉马克同志终于沉冤得雪

跳跃基因与病毒

“基因突变仅仅是细胞分裂时发生的意外”的命题也站不住了,基因突变不再是校正机制下的漏网之鱼,不再是某一基因的微小变化,而是遗传水平上惊天动地的变化,基因突变有更广泛的来源。

诺贝尔奖获得者芭芭拉•麦克林托克(Barbara McClintock)在二十世纪50年代证实:玉米DNA中的基因发生剪切,会从一个地方粘贴到另一个地方——基因中的游牧民族,“跳跃基因(Jumping Genes)

后续的实验者以乳糖作为营养源来培养存在乳糖消化缺陷的大肠杆菌,获得突变的速度远远超出预计——细菌可能可以选择性地进行突变

两类基本的跳跃基因

  1. 转座子DNA:剪切和粘贴
  2. 逆转座子:复制和粘贴,非常类似于逆转录病毒

跳跃基因也很可能来自于病毒!

逆转录病毒,如HIV病毒(爱滋病病原体),可以从mRNA转录成DNA

在进化的路途上共赢?

基因突变的如此迅速而高效,与病菌的军备竞赛实在难有胜算。 与其不断升级抗生素与病原体进行对抗,不如反思如何与病原体友好相处?

即使是我们人类的体内,只有不到2%的DNA包含着形成细胞的信息,超过98%都不具备活性以形成任何物质——“非编码DNA(Noncoding DNA)”,又称“垃圾DNA”。 但至少有8%的人类基因组是由逆转录病毒基因及相关结构组成的,我们所憎恨的病毒竟然与我们世世代代一同成长?

想象一下,逆转录病毒在常规的基因表达过程中,从“垃圾DNA”翻译成RNA,但这些RNA并不去指导蛋白蛋的生成,而是在逆转录酶的作用下又转变成DNA复本,并有目的性地(概率意义上)插入到细胞原有的DNA中,引发大规模的基因重组。

+----------+  +---+  +-------+
|active DNA|->|RNA|->|Protein|
+----------+  +---+  +-------+
+-------------+  +---+  +--------+
|noncoding DNA|->|RNA|->|DNA copy|->插入其它细胞的遗传物质中
+-------------+  +---+  +--------+

如果逆转录病毒将自身信息写入胚系细胞DNA中? 那么公认的遗传原理—魏茨曼屏障(抱歉这个竟然找不到文献= =!)也将被攻破。

魏茨曼屏障:体细胞信息永远不会传递给生殖细胞

改变环境,让病原体向我们设定的终点进化,让凶恶的病毒变成像感冒病毒那样“温和”的存在。 虽然还没有突出的成功事例来佐证,但这的确是一个伟大的想法!

我们用双足站立

婴儿巨大的脑袋,和双足行走造成上宽下窄的“螺旋型”骨盆,让我们分娩风险显著增大。

热带大草原假说(Savanna-based theory)”,从黑暗阴冷的非洲森林出来,从树上下来到草原,以男性捕猎人的需求推动了我们的进化——我们站得高望得远,直立减少在烈日下的暴露面积。

虽然未被化石材料证据证实,并且关注度极少的“水生猿猴假说(Aquatic ape hypothesis)”从常识来看更令人信服——人类曾有水栖或半水栖的过去。

并且女性在水中分娩有极大的优势

还有许许多多其它的假说,我们现在的模样当真妙不可言。

总结

我们品尝的酸甜苦辣,我们的体香,我们的老化,我们的一切,冥冥中都有天意。

我们生活在一张巨大的网中,每一个细节都与世界万物有千丝万屡的关系,每一个事物在漫漫历史长河中都对我们有莫大的影响。

了解复杂的生命网,了解其中的关联,了解真相,可以让我们用另一种眼光,去看待自己,去看待眼前的“痛苦”,去看待其它的“丑陋”敌人的关系。

在整个大自然,在整个历史中去感受自己的痛苦\快乐\生命。

也许会不那么痛,也许会更感激——我们哪里在失去,这生命分明是一桩只赚不赔的买卖,是一个巨大的奇迹。

主要参考资料

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