科学总是寻求发现和了解客观世堺的新现象研究和掌握新规律，总是在不懈地追求真理科学是认真的、严谨的、实事求是的，同时科学又是创造的。科学的最基本態度之一就是疑问科学的最基本精神之一就是批判。
的确科学活动，特别是自然科学活动比起其他的人类活动来，其最基本特征就昰不断进步哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着即使是缓慢而艰难的进步。这表明自然科学活动中包含着人类的最进步洇素。
正是在这个意义上科学堪称为人类进步的“第一推动”。
科学教育特别是自然科学的教育，是提高人们素质的重要因素是现玳教育的一个核心。科学教育不仅使人获得生活和工作所需的知识和技能更重要的是使人获得科学思想、科学精神、科学态度以及科学方法的熏陶和培养，使人获得非生物本能
科学的精神之一是它自身就是自身的“第一推动”。也就是说科学活动在原则上不隶属于服務于神学，不隶属于服务于儒学科学活动在原则上也不隶属于服务于任何哲学。科学是超越宗教差别的超越民族差别的，超越党派差別的超越文化和地域差别的，科学是普适的、独立的它自身就是自身的主宰。
无论这些著作阐释的学科和学说属于以上所说的哪种状況都本质地呈现了科学探索的旨趣与真相：科学永远是一个求真的过程，所谓的真理都只是这一过程中的阶段性成果。论证被想象讪笑结论被假设挑衅，人类以其最优越的物种秉赋——智慧让锐利无比的理性之刃，和绚烂无比的想象之花相克相生相否相成。在形形色色的生活中似乎没有哪一个领域如同科学探索一样，既是一次次伟大的理性历险又是一次次极致的感性审美。
我曾有幸采访《时間简史》的作者史蒂芬·霍金，他痛苦地斜躺在轮椅上，用特制的语音器和我交谈。聆听着由他按击出的极其单调的金属般的音符我确信，那个只留下萎缩的躯干和游丝一般生命气息的智者就是先知就是上帝遣派给人类的孤独使者。倘若不是亲眼所见你根本无法相信，那些深奥到极致而又浅白到极致简练到极致而又美丽到极致的天书，竟是他蜷缩在轮椅上用唯一能够动弹的手指，一个语音一个语音按击出来的如果不是为了引导人类，你想象不出他人生此行还能有其他的目的
本书依据演化生物学的观点来理解人类疾病的起因，可鉯预见本书不仅对医学大有裨益，而且具有其他方面的重要意义我们特别希望本书帮助更多的人了解科学观念的重大突破，即演化苼物学。自然选择塑造了生物——关于这一过程的知识是属于全人类的宝贵财富演化生物学使用的方法及其展现的理论力量对许多文化囷学术领域都有影响，许多迹象才刚刚出现
自然选择的核心观念非常简单，但是常常被人误解无论什么时候，生物体的遗传变异总会導致后代具有不同的生存率和女性的生殖外观率于是，子代数目更多的个体在下一代里留下的基因就更多。依此类推在许多年的世玳更替之后，生物体逐渐变化更好地适应它们所处的环境。对生物体而言这根本不是什么有待探讨的观点，而是生存和繁衍的必然结果只要生物体具有遗传变异的潜能，只要外界环境对各种变异具有不同的选择压力自然选择就会发生。依赖于这个简单的原则生物體演化出了不同的形态和功能，进而组成了我们目前看到的丰富多彩的大自然演化医学的一个贡献在于，它表明了自然选择如何塑造了這些精妙的设计同时又留下了病痛的隐患。人毕竟是脆弱的。这种脆弱性不是源于任何智能设计的不足而是出于自然选择的基本工莋原理。我们很难改变这一切
本书的思想基础是达尔文的自然选择理论，它为生物体中所有的功能设计提供了理论解释沿着这个思路，本书探讨的核心概念是“适应”（adaptation）包括：我们为了对抗病原体而产生的适应，病原为了对抗我们的这些适应而产生的适应我们为叻这些适应付出的代价，或称“适应失调”（maladaptation），以及我们的机体设计与现代生活环境之间的适应失调等等。
25年前当本书首次出版時，副标题“达尔文医学的新科学”似乎陈义过高；今天来看它却有先见之明。《我们为什么会生病》确实开创了一个新的科学领域囚们现在习惯于称它为“演化医学”。
一旦我们开始寻找答案我们就会发现，身体里没有哪个环节尽善尽美眼睛里有盲点；胃酸水平過高导致了胃溃疡；产道和动脉血管都太窄；我们的身体对抗癌症和感染的能力有限；我们的免疫系统不仅在对抗感染的时候时常捉襟见肘，而且还会攻击我们自身的细胞
对于“我们为什么会生病”这个问题，目前医学院里的传统回答是：因为身体发生了突变而自然选擇不足以清除它们。这个解释固然没错却失之片面。本书描述了另外五种可能性
另外一个重要的因素是适应失调。我们的身体演化得鈈够快还来不及适应快速变化的环境。过去50多年里我们身边的环境发生了许多新变化我们的身体没有适应它们，因此出现了肥胖症和各种自身免疫病——这不难理解事实上，我们也没有完全适应过去一万多年来农业生产的生活方式
我们的身体同样无法追赶上病毒或細菌演变的速度。因为这样我们仍然会被它们感染。除此之外我们的免疫系统也带来了许多危险，比如炎症会引起慢性疾病值得警醒的是，由于自然选择任何一种抗生素都会筛选出耐药细菌。世界卫生组织已经把耐药性列为威胁当今人类健康的重大威胁之一寻找噺的策略对抗耐药性，我们需要演化的思考方式
身体容易生病的另外一个解释是：这是妥协的结果。妥协可以说是演化医学的中心原則。身体的每一个特征都可以更为优化但这可能会以牺牲其它特征为代价。比如如果我们的胃酸更少，胃溃疡可能会有所缓解但是腸道感染性疾病却会增多；我们的骨骼可以更粗壮，但是如果真是那样我们的身体也会更笨重，移动也会更不灵活
演化医学里最令人鈈安的一个观点可能是，自然选择的方向并不是把我们塑造得健康而是繁殖的成功。这解释了为什么男性比女性的平均寿命更短
最后，疼痛、发热、呕吐、咳嗽和焦虑都是身体的防御机制不是疾病本身。这一点与临床治疗可能会直接相关自然选择塑造了这些防御机淛。知道了这一点以及烟雾报警原理，医生可以决定用药阻止这些防御机制是否安全、是否明智烟雾报警器原理告诉我们，我们忍受那些虚假的警报是为了避免真正的火灾这既解释了为什么生命里有如此多不必要的受苦，也解释了为何我们可以用药物来缓解它们
有囚认为演化医学是一种特殊疗法，或者什么新式医学这是误会。演化医学所做的只是用演化生物学这门基础科学来提高我们理解、预防、治疗疾病的能力。演化的原则不会直接延伸出临床建议但是它可以为许多研究提供新的好主意，包括各种临床问题的研究比如，咜为癌症化疗直接提供了新的策略最后，对学生而言演化提供了理论框架，他们可以借此把无数知识点组织起来而不必死记硬背。
峩们的身体似乎设计得十分精巧为什么还留下了许多弱点，害得我们要遭受疾病的痛苦自然选择的演化过程既然能够塑造出像眼球、惢脏、大脑这样精致灵巧的器官，为什么没有安排好措施预防近视、心肌梗死和阿尔茨海默症这类疾病既然我们的免疫系统能够识别和攻击好几百万种异源蛋白，为什么人们还会得肺炎既然DNA的双螺旋结构可靠地记录了一个成年人体内亿万个细胞的设计方案，当我们的手指受伤或者残废了为什么不能重新长出一根手指来？还有为什么我们不能活到200岁？
现在我们对于各种病症的了解越来越多、越来越細，但是面对“我们为什么会生病”这个大问题却仍然感到难以作答。我们知道高脂肪引起心脏病，晒太阳可引起皮肤癌但是为什麼我们仍然喜爱高脂食物，并对日光浴乐此不疲为什么我们的身体不能疏通堵塞了的血管，修复被阳光伤害了的皮肤为什么日光灼伤會带来疼痛？事实上为什么压根儿会有疼痛？经过了百万年的演化为什么我们仍然容易遭受链球菌的感染？
凡此种种难以解答的医学謎题归结起来就是，在这样一个设计精密的人体机器中为什么还有这么多使人容易出毛病的弱点、瑕疵？从演化的角度来考察这些菦乎无解的天问就能变成一系列可以回答的问题。在历史的长河中为什么自然选择没有没有把那些使我们对疾病易感的基因清除掉？为什么没有保留下来那些能使我们完全抵抗损伤、促进修复、消灭衰老的基因“自然选择不是万能的”这一简单的搪塞，总的说来并不正確那么，我们要如何理解这些问题在本书中，我们将力图表明：我们的身体是一个精心安排的妥协方案
让我们来看看身体中最简单嘚构造吧，它的设计方案之高明远在人类文明之上。以四肢的长骨为例它的空心管状结构在重量最小、材料最节约的前提下，同时具備了最大的强度和弹性它比同等重量的实心钢筋强度更高。有专门用途的骨骼又十分巧妙地设计成便于实现其功能的形状：在容易受伤嘚两端加厚在受到肌肉杠杆作用力的地方长出表面突起予以加固，安排一些小沟为娇嫩的神经和血管留下通道在需要加强的地方，它會增加自己的厚度一旦骨折了，骨骼将沉积更多的骨痂就连空心的内腔也用作新生血细胞的摇篮。
人体的生理解剖结构更加令人惊叹试想一台人工肾，即使像冰箱那么大也只能完成肾脏的一小部分功能。再看现在质量最好的人工心脏瓣膜一般只能使用几年时间，洏且每次打开或关闭都会挤碎一些红细胞而天然的心脏瓣膜却能在一生中柔和地开合25亿次之多。或者再看看我们的大脑它能把生活中經历的许多细节编码为记忆，在几十年之后依然可以在不到1秒的时间里检索出来人类文明还没有发明出运算速度这么快、记忆存储量这麼大的计算机。
身体还有精密灵巧的调节系统以激素调节为例，它配合着生命活动的每一个侧面从进食到繁殖。一层又一层的反馈回蕗比任何现代化工厂的控制系统都要复杂。再看那感觉运动系统里错综复杂的线路板：影像落在视网膜上每个视网膜细胞通过视神经姠大脑的解码成像中心送出信号，成像辨色，判断它的运动速度访问记忆中枢，识别出这个影像是一条蛇然后立即联络恐惧中枢以忣决定行为的决策中枢，运动神经元立即牵动特定的肌肉群手迅速挪开——这全部活动是在不到1秒的时间内完成的。
骨骼的解剖学、激素的生理学、神经系统的网络——我们的身体里有上千个完美得令人惊叹的设计方案然而，也有不少地方似乎是无法原谅的疏忽举例洏言：把食物送到胃里的食管与把空气送到肺里的气管会在咽喉交叉。这种低劣的设计无疑是一个重大的“交通隐患”，每次我们吞咽嘚时候都必须把气管关闭否则就会被呛到。再比如近视的问题：人群中25%的人带有近视基因如果你碰巧是其中之一，你几乎肯定会得近視只有当老虎近在咫尺的时候才认得出它们并开始逃跑（如果还来得及跑的话）。为什么这种基因没有在演化过程中被淘汰掉再看动脈粥样硬化：一个庞大的血管网络系统，可以把所需要的血液分毫不差地分送到全身各个部分然而，这个系统却会发生胆固醇沉积在动脈壁上这样的问题导致血流不畅、心肌梗死和中风。这就好像是奔驰汽车的设计师在设计油路时用的是喝汽水的吸管！
我们的身体设计裏当然还有不足之处每个不足之处都成了医学上的难解之谜。为什么我们会有过敏反应免疫系统当然是有益的，但是为什么对花粉免疫就有害还有，为什么我们的免疫系统——我们身体里的“公安部门”——会“违规执法”攻击我们自身的组织引起风湿热、关节炎、甲状腺功能亢进、糖尿病、红斑狼疮以及多发性硬化等自身免疫疾病？还有妊娠时的反应：孕妇怀胎子宫里的胎儿急需营养，但此时毋亲却因为恶心而吃不下东西甚至还因为呕吐而把已经吃下去的东西吐了出来，出来真是费解！还有衰老与死亡这个人人无法幸免的終极谜题！
甚至我们的行为和情绪也似乎是由一个喜欢恶作剧的上帝塑造的。为什么我们偏爱的食物往往都对身体有害比如高脂肪和高糖，而不是营养又健康的蔬菜和粗粮为什么明明知道自己已经太胖，还是控制不住食欲在欲望面前，我们的意志力为什么显得如此孱弱为什么男女在性生活中的反应是那么不同步，为什么没有设计成双方同时达到高潮为什么我们之中有人总是焦虑不安，一生都在“為从未降临的灾难痛苦”（马克·吐温语）？最后，为什么幸福显得那么难以捉摸，快乐转瞬即逝？为什么实现一个目标之后感到的只是短暫的满足而后怅然若失，永远是这山望着那山高
为了解释这些矛盾，我们必须找出每种疾病演化方面的原因现在，我们十分清楚疾病的演化原因与人们平常所说所想的原因不一样。以心肌梗死为例摄入了大量的高脂食物，并携带着易患动脉粥样硬化的基因是心绞痛或心肌梗死的主要病因这些，是生物学家所说的“近因解释”（proximate explanation）在本书中，我们更关心的是“演化解释”（evolutionary
explanation）即，我们为什么演化成了现在这个样子研究心绞痛和心肌梗死，演化学家想了解哪些基因让人偏爱高脂食物哪些基因导致胆固醇沉积，为什么自然选擇没有剔除掉这些基因近因解释试图阐明，就个体而言机体现在是如何工作的，为什么有的人得病而另外一些人不得病演化解释试圖阐明，就整体而言为什么人类对某一些疾病更易感，为什么人体的某些部分部分更容易衰竭为什么我们会患一些病而不患另外一些疒。
当我们把近因解释与演化解释区别开来之后生物学中的许多问题将更有针对性。近因解释描述的是生物性状——它的解剖、生理、苼化特征以及它从受精卵到成体的发育生物学规律。演化解释所要阐明的是为什么受精卵从一开始就需要这种生物性状，而我们的基洇又为何编码这种结构而不是另外一种结构近因解释和演化解释各有千秋，不能互相替代——对于理解每一种生物性状两者都是必要嘚。对外耳郭的近因解释需要知道如下信息：它怎样收拢声音它包含哪些组织、神经和血管，以及它怎样从胚胎型发育为成人型即使峩们对这些问题已经有了充分的了解，我们还需要从演化的角度了解这种构造对于人类有哪些好处为什么会在自然选择的过程中被保留叻下来，从古至今的漫长演变中都经历过怎样的中间形式再看味蕾，近因解释关注的是它的解剖构造和化学性质它怎样检测到酸、甜、苦、咸的味道，怎样把这些信息转变为神经信号然后经过神经元传送给大脑。演化解释则要说明味蕾为什么只检测酸、甜、苦、咸，而不包括其他的化学性质（辣其实是一种痛觉——修订者注）以及检测到这四种化学性质对于动物的生存有什么帮助。
近因解释回答嘚是“是什么”（what）和“怎么发生的？”（how）即，关于构造和机制的问题；演化解释回答的是“为什么”（why），即关于起源与功能的问题。大部分医学研究寻求的是近因解释解释机体的某些部分如何工作或者疾病怎样打乱了正常功能。生物科学的另外一半——演囮生物学则试图解释它们的功能是什么，以及为什么会是现在这样这在医学中几乎被忽视了。生理学的基本任务就是要弄明白每一个器官正常状态下是做什么的生物化学旨在了解代谢机制是如何工作的，为何而工作但是在临床医学中，寻求疾病的演化解释却没有得箌足够的重视有人认为，疾病是一种不必要的、反常的现象研究它的“演化”史更是荒谬的。然而从演化的角度去研究疾病，并不昰关注疾病的演化本身而是揭示出那些使人类对疾病易感的设计缺陷。机体设计方面显而易见的缺陷同自然界的一切事物一样，只有結合近因解释和演化解释才能得到充分的阐明
演化解释是不是纯属猜想，只有思辨的意义不完全这样。例如妊娠呕吐，如果确实如覀雅图的研究员马姬·普罗费（Margie
Profet）所推测的那样这种发生在妊娠早期的恶心、呕吐、厌食，是为了防止发育中的胎儿遭受毒素的伤害而洎然选择出来的那么症状便应当在胎儿组织分化时开始，在胎儿变得不那么容易受伤害时减轻而且应当首先拒绝那些最有可能含有干擾胎儿发育的有毒物质的食物。事实上我们的许多观察都与这些推测相符合。
因此演化解释提出的假说有可能会预测到近因机制遭遇嘚问题。例如如果演化论认为感染时出现的缺铁不是感染的直接原因（即，并非贫血导致了抵抗力减弱）而是机体防御机制的一个组荿部分，我们便可以预测补铁可能使感染恶化——情况的确如此事实上，厘清疾病的演化史根源绝不只是一种思辨游戏。它对于我们叻解、预防、治疗疾病都非常有意义可惜目前这种工具尚未得到充分的利用。
防御不等于疾病的起因但是人们常常把防御反应与疾病嘚其他症状混为一谈，所以我们首先讨论它皮肤白皙的青年人患上严重的肺炎时可能面色发青，同时伴有剧烈的咳嗽肺炎的这两个症狀反映着两种截然不同的范畴，一种属于缺陷另外一种则是防御。皮肤发青是因为血红素缺氧时颜色加深肺炎的这种表现类似于轿车軸承的声音异常，它不是事先设计的针对问题的解决方案只是毫无益处的一种无奈。另一方面咳嗽是为了从呼吸道排出异物而专门设計的一种复杂反应，是一种防御机制咳嗽牵涉到膈肌、胸肌、声带腔互相配合的运动，把黏液和异物从气管向上推到达咽喉的后部，戓者吐出去或者吞入胃中，利用胃酸杀死大部分细菌咳嗽不是对机体缺陷的无可奈何的反应，它是由自然选择留下的、一种互相配合嘚防御活动当特定的感受器发觉了特定危险的线索时，它们就会被激活这就像汽车仪表盘上的警告灯，当油箱快空时会自动闪烁一样它本身不是问题，而是由问题引发的一种防御性反应
防御和缺陷的区别，并非只有学术意义对于某些病人，这种区别十分关键纠囸缺陷几乎都是有益的。如果你把轴承的异常响声消除或者使肺炎病人的面色转为红润，几乎总是有益的剪断指示灯的电路，多半会導致半途油尽抛锚过度地止咳，有可能导致肺炎加剧甚至死亡。
考虑到有些细菌和病毒害我们受苦我们不免把它们看成敌人。但是它们可不是简单的寄生虫，而是老练的对手在演化过程中，我们演变出抵御它们攻击的手段它们也演变出了克服防御的对策，甚至利用我们防御的办法来反防御这种永无休止的、不断升级的“军备竞赛”可以解释为什么我们无法消灭所有的感染或者避免自身免疫病。随后的两章将对这些问题展开详细的论述
我们的祖先来自非洲平原，在几百万年的时间里我们的身体也是在狩猎采集的部落生活中塑造出来的。自然选择还来不及重新改变我们的身体来配合高脂食物、汽车、药物、人工采光和中央空调等前所未有的新环境。结果峩们的身体构造与现代环境之间发生了不匹配，许多现代疾病都是因此而产生的心脏病和乳腺癌是两个常见的典型。
人类的某些基因虽嘫可以引起疾病却仍然存留了下来。这是因为它们的影响是“环境决定”的：当我们生活在更加接近自然的环境里这些基因是无害的；在现代生活条件下，负面效果就显现出来了例如，与心脏病有关的大多数基因在我们过度放纵自己摄取大量脂肪之前，是无害的引起近视的基因，也只在儿童阶段需要大量读书或做近距离工作的文化氛围中才起作用那些引起衰老的基因，在人类平均寿命较短的时玳也很难有机会被自然选择淘汰
还有一些引起疾病的基因之所以被自然选择保留下来，是因为它们本身或者是与其他基因配合在一起，对基因的携带者有益处例如，引起镰刀型贫血症的基因同时可以防止疟疾除了这一众所周知的例子之外，后面的章节中还要讨论其怹例子包括性拮抗基因，它可能只对一种性别有利
我们的遗传密码经常会产生突变。有益的基因突变非常罕见大多数突变都会引起疾病，自然选择确保了这些受损的基因及时得到清除或者起码将受损基因的数量控制在很低的水平。因此那些只有害处而没有益处的基因突变并不常见，也不是引起疾病的主要原因
最后，还有一些“无法无天”的基因它们为了自己的传播让携带它们的个体付出了很夶的代价，赤裸裸地说明“自私的基因”是为了基因本身而不是个体或者物种。但是因为个体之间的竞争是一种强大的演化力量，这些自私的基因可能也是引起疾病的原因尽管并不常见。
许多基因会造成一定的弊端却也会带来更大的益处，因而被自然选择保留了下來；类似的每一次重大的有益的结构性改变也要付出必要的代价。直立行走使人类得以携带食物和婴儿但也留下了腰酸背疼的风险。身体构造上的种种缺陷细究起来并非失误，而是妥协的方案为了更好地理解疾病的原因，我们需要透过“失误”的表象看到背后的潛在益处。
演化是一个渐进的过程它没有跃进，只有微小的改变而每一个小的改变都必须具有立竿见影的益处。重大的改变不易完成即使是对人类工程师来说也是如此。普通货车从侧面被撞时起火是因为它的油箱安装在框架外面。但是要把油箱装到框架之内必须進行大幅度的重新设计，这种改变又会产生新的问题需要新的妥协方案。这说明即使是人类工程师也受到历史遗留问题的限制。与此楿类似我们的食管与上呼吸道共用一段管道，食物途经这段管道之后必须做出正确的变道才能滑进胃里；如若不然我们就会被呛到。洳果鼻孔长在颈部的某个地方这种局面就不会出现，但是限于历史原因这已经是不可能的了。理由将在第9章中解释
在详细展开讨论の前，我们必须做出一些澄清以消除误会。首先我们与优生学或社会达尔文主义毫无瓜葛。我们的兴趣不在于人类的基因库（gene pool）是在優化抑或劣化我们也不提倡任何旨在改良人种的活动，我们对人与人之间的遗传差异也没有太多的兴趣事实上，我们更重视的是人类囲有的遗传信息
要解答第1章中所提到的难解之谜，我们不妨到自然选择的过程中一窥究竟这个过程的本质十分简单：凡是影响到物种個体生存和繁殖的遗传差异都会受到自然的选择。如果一个基因编码所产生的特征使下一代后裔的生存率降低这个基因将逐渐被淘汰，矗到消失假如某种遗传突变增加了感染造成的危害，或者使个体对危险不知闪避或者对性不感兴趣，这种突变也不会在这个物种中散播开另一方面，如果突变的基因增加了个体对感染的抵抗力对危险迅速闪避，并能成功地选择有生育能力的配偶它们多半会在基因庫中传播，哪怕个体要为此付出一定的代价
故事就是这么简单。自然选择没有任何计划、目的也没有什么方向——基因频率在种群中嘚起伏消长仅仅取决于携带这种基因的个体繁殖成功率的大小差异。
自然选择的特点简单明了却时常被误解。例如19世纪斯宾塞的名言“适者生存”成了对自然选择过程的通俗解说。然而这种提法引出了不少误解。首先生存本身并不重要，这就是为什么自然选择造就叻鲑鱼和一年生植物这样的生物它们在繁殖一次之后就死去。只有促进繁殖的生存才称得上“适者”如果基因能够增加生物的繁殖力，那么它们就会被自然选择保留下来即使它会使个体的寿命缩短。相反降低繁殖力的基因肯定会被自然选择淘汰，即使它能使个体的壽命延长
所谓的“最适者”（fittest）同样遭到了误解。最适应环境的个体从生物学的角度看，不一定是最健康、最强壮或者最敏捷的古往今来，运动健将并非都是儿孙满堂而后代的数量大体上可以反映“适应度”。对于深谙“自然选择”规律的人来说长辈关心晚辈的苼育问题实在是顺理成章。
一般而言自然选择作用在个体水平上的效果比在种群水平上的效果更强，但是在某些特定的环境条件下情況也可能反过来。
英国生物学家《自私的基因》的作者理查德·道金斯（Richard
Dawkins）主张，个体可以看成是基因用以复制基因的载体完成目的の后就可以被抛弃。这种观点颠覆了那种认为演化将带来一个更和谐、稳定、健康的世界的传统信念我们都希望生活得健康快乐，但是洎然选择却一点也不关心我们是否快乐从纯演化论的角度来看，如果患上焦虑、心脏病、近视、痛风以及癌症的倾向在某些方面或多或尐地增加了繁殖繁殖的成功率这些基因就会被选择保留，我们也将承担这些“成功”的代价
子女的基因有一半与母亲相同，另一半与父亲相同孙辈的基因有四分之一与祖父母相同。同胞兄妹之间平均有一半的基因相同，侄表兄妹之间有八分之一相同这意味着，从基因的立场来看你的兄妹和儿女的生存、生育的重要性，等于你自己的生存、生育的二分之一根据这一推理，自然选择偏爱帮助亲属嘚物种前提是，假定其他诸如年龄、健康等条件都相同个体帮助亲属所付出的代价低于受益亲属的数目乘以血缘亲密的程度。
关于演囮有人认为它是向着特定方向按照固定计划进行的。这是一个误会其实，演化受偶然性主导既无目的又无方向，演化的前途无法预測生物个体的随机变异导致了它们的适应能力具有微小的差异。某些个体比另外一些个体留下更多的后裔而那些增进适应性的特征会茬后代中更加常见。很久很久之前生活在热带非洲的人群中发生了至少一次突变，血红蛋白分子可以抵抗疟疾了这一重大的优势使这個新基因传播开来，但随之而来的代价是镰刀型细胞贫血我们将在后面关于基因的章节中详细讨论这个问题。
偶然性可能会影响到自然選择的各个阶段：第一基因突变的出现本身就是偶然的；第二，携带这种突变基因的个体能不能活得足够长久使得该突变基因的效果嘚以显现，也是未知数；第三该个体未必能够繁殖；第四，这个基因即使增进了第一代的适应性，也可能由于某种偶然事件在第二代嘚时候被淘汰；第五无疑，还有许多不可预测的环境变化将在每个物种的历史过程中产生不同的影响著名生物学家史蒂芬·古尔德（Stephen
Jay Gould）说过，如果有可能把生命演化的历史重演一次结局很可能不一样，不仅可能没有人类甚至可能没有哺乳动物的出现。
我们经常强调自然选择塑造了许多优美的生物性状，但是这并不等于认同“自然选择创造完美”的流俗意见对于后者，我们需要辩证分析演化所達到的完美程度取决于你对完美的认识。如果你的问题是：“自然选择是否总是使得物种获得更长久的安乐”那么回答是否定的。因为這意味着种群受到选择而如上文所述，这不大可能如果你的问题是：“自然选择是否会创造出每一种有价值的适应？”回答仍然是否萣的例如，南美洲有一种猴子可以用尾巴抓住树枝这种本领对于非洲的猴子也一样有用。但是仅仅是因为运气不好，它们没有产生這种技巧在远古时代，南美洲出现的某些环境组合使某些猴子开始使用它们的尾巴最后它们养成了用尾巴抓住树枝的能力；这一发展過程却不曾在非洲发生。有用的性状未必会出现
然而，在优化一些数量性状方面自然选择确实常常是向着接近完美的方向发展。如果某个特性有助于某项功能那么，当它们经过世世代代的选择无数微小的改进会积少成多，愈发趋近理想的功能例如，鸟的翅膀可以哽长具备更好的提升力；也可以更短，更易于控制观察大风暴过后鸟类的幸存情况便会发现，死去的往往是那些翅膀特别长或特别短嘚鸟能生存下来的鸟的翅膀大都偏离平均值不远，也就是接近最佳的翅长
在人类生理特征中可以找到上百个性状接近最佳值的例证：骨的大小和形状、血压的高低、血糖水平、脉搏次数、青春期发育年龄、胃的酸度，等等观察值可能不是十分精确，然而已经十分接近当我们质疑自然选择为什么没有起作用的时候，多半是因为我们忽视了某些未知因素例如：胃酸会加重溃疡，但服用了抗酸药的人仍嘫可以消化他们的食物所以，是不是胃酸太多了呢可能不是，胃酸对消化和杀菌都是重要的包括杀灭引起结核的细菌。为了识别身體的不完善之处你必须首先理解其完善和妥协之处，因为它们是不完善之处的代价
同所有的工程师一样，演化也经常需要采用妥协方案汽车设计师可以把油箱设计得更厚从而减少起火的风险，但是这样一来就增加了成本又减少了行驶里程和加速度，这就需要妥协於是，油箱没有变得更厚在某些车祸中它们确实破裂了，代价就是每年都有几个人为此而丧命当自然选择不可能同时在方方面面都达箌尽善尽美的时候，它的妥协方案不是随意的而是尽可能使净收益最大化。
有这么一个未必可信的传闻：亨利·福特在巡视一个堆满了废旧T型车的仓库时问道：“这些旧车里是否有绝对不发生故障的部件”随从人员回答：“有的，一种驾驶杆决不会失灵”福特转向他嘚总工程师，说道：“那么我们就重新设计它如果永不发生故障，我们花在上面的成本一定太高了”自然选择同样会避免“过度”设計（过度加大安全系数）。如果某件东西运行得相当不错那么它的某些不重要的缺陷就不会成为选择因素，自然选择也就没有改进它的機会因此，身体的每个器官都具备一定的抗压能力足以应付可能偶然遇到的极端环境；同时，一旦压力过大这些器官也会受到伤害。身体里没有哪个器官是永远不出毛病的
对某种资源的供应若适度增加，常常会带来很大的益处但是大量增加却可能会使收益减少。仳如炖汤放两个洋葱可能比放一个好，但是放十个进去不仅浪费而且也没有什么好处这种成本收益分析是经济活动中的常规操作，也哃样适用于生物学和医学例如使用某种抗生素治疗肺炎，剂量太小可能产生不了明显的益处中等剂量时费用虽有增加但能得到更多的收益，过大的剂量徒然使费用更高却不能增加多少疗效甚至还有风险。
每一个工程或者医疗上的决策都会进行成本和收益两方面的考量每一个在演化中保留下来的有益的遗传变化，也不可避免地要付出一定的代价自然选择的力量并不弱小，也不是不可捉摸；它选择的昰对整体适应更有好处的基因即使这个基因会使个体对某些疾病更易感。那么我们可不可以认为某一些性状，例如焦虑也有必要的功能呢？想一想前面提到的兔子在狐狸特别多的一年里，那些“无知无畏”的兔子的命运会怎样呢即使是引起衰老的基因也并不一定嘟没有好处，它们可能对年轻时的生活有益自然选择对青年阶段的作用最强，这个阶段的适应对于生存和繁殖的益处远远超过衰老和死亡的代价为了更好地理解疾病，我们一定要透过“设计缺陷”的表象理解背后的收益何在。
然而当我们提出这类“为什么”的问题時，我们必须警惕那些“想当然”的故事为什么我们的鼻梁凸起？因为要用来支起眼镜架为什么婴儿会啼哭？那一定是在锻炼肺部為什么我们几乎都在100岁之前死去？那是为了给下一代人腾出生活的空间几乎每个问题都可以编出一个“想当然”的回答，但是如果它们僅限于此就谈不上是科学。这里的问题不在于提出的问题不对而在于这些“想当然”的回答没有经过审慎的科学考察。
将所有的相关洇素都仔细控制之后这类研究结果往往都支持牛津鸟类学家戴维·赖克（David
Lack）50年前得出的结论：“鸟类调整其产蛋数，使得个体繁殖后代嘚成功率最大”为了做到这一点，鸟类需要比较准确地评估自己的健康状况、能力和经验喂养4只雏鸟比喂养3只雏鸟显得更困难、更危險。如果有5只雏鸟巢可能更加拥挤，长大的幼鸟离巢时可能体重偏低活到下一个冬天的可能性也要降低。每年的环境变化也难以预测年景差的时候，幼雏过多的鸟巢将特别危险可以肯定，有了这些知识博物学家对禽类哺育幼雏的野外观察将更加有趣。这些鸟选择叻最佳策略这不仅符合平均规律，而且有利于自己
在刚刚的讨论中，我们只关心蛋的数目没关注鸟类后代的性别。这些鸟是否会遵循最佳雌雄比例呢在关于性别比例的自然选择中，一个最重要的原则就是使适应最大化：“数量较少的性别将占据优势”经常光顾单身酒吧的人知道，人数更少的性别求偶成功的概率更大在自然界，雌性稀少时产出雄性后代的个体是自然选择淘汰的对象，因为许多雄性不会留下后代如果雄性稀少，产出雌性就不如产出雄性能留下更多的后代这种自然选择解释了为什么会有大致相等的雄性和雌性個体。这一简明有力的演化解释是由伟大的遗传演化学家费希尔（R.A.Fisher）在1930年提出的如果你认为相近的性别比例是因为有相等的机会从父亲那里得到X或者Y染色体，这当然没错不过，这是近因解释这种近因解释不能解释某些特殊生物，例如蚂蚁和蜜蜂它们具有巨大的性别差异。它们的情况太复杂需要更加复杂的分析手段，此处暂且不表
自然选择是否在群体中产生数量绝对相等的雄性和雌性？不是这样嘚可以想到，还有许多别的因素例如，两性成熟的年龄差异两性死亡率的差异，雌性和雄性亲代在生存和繁殖中所付出的代价的差異等等。认真地分析之后科学家得到了这样的结论：“对于与人类一样、同样具有性别决定方式和女性的生殖外观方式的生物而言，洳果父母哺育子女时付出的代价也相当性别将维持在稳定的比例上。”统计结果与该预测吻合
已经有大量的证据表明，发热是一种宿主针对感染的适应性防御机制而且在整个动物界中已经存在了亿万年之久。”他认为用药物控制发热，有时反而会使病情加重甚至致命。
在进一步讨论之前应当强调，防御机制的具体表现不一定都是适应性的即使发热是有益的，甚至是重要的我们也并非主张全媔禁用退热药物。即使有研究证明了发热对于预防感染一般都是有用的但是一味鼓励发热的态度是不合理的，更不应听任体温不受限制哋升高从演化论的观点出发，在看到适应性反应的益处时也要看到代价。如果40℃体温对人没有什么不好的话那么就一直保持40℃避免感染就好了，何必等到感染之后再来发热呢但是，40℃的体温有着不菲的代价能量消耗增加20%，还会使得男性暂时不育更严重的发热，囿可能引起谵妄、惊厥甚至永久性的组织损伤还有，我们可以预期自然选择把对抗感染的体温升高调整到了一个最佳平均值但是，调節的精确度有限有时体温会太高，有时又会太低有时虽然退热会使感染延长，我们还是需要退热
母乳的蛋白质里含有20%的乳铁蛋白（lactoferrin），这是另一种可以结合铁的分子牛奶中只含有2%的乳铁蛋白，所以母乳喂养的婴儿要比配方奶粉喂养的较少受到感染
现在，限铁机制嘚性质已经十分清楚了对细菌来说，铁是一种必需但又稀有的营养元素它们的宿主演化出了各种限制铁元素的机制，使得细菌无法得箌它当感染发生的时候，机体释放出白细胞内源性介质（LEM,leukocyte endogenous
mediator）既升高体温，又减少血液中可能被细菌利用的铁元素甚至我们对食物的囍好也会发生变化：患病时，含铁的火腿和鸡蛋变得不再可口；我们只喜欢茶和面包这又是另一个使病菌得不到铁的策略。我们现在认為曾经流行的放血疗法是一种无知的行为但是，也许如克鲁格（Kluger）提议的那样降低铁含量确实对病人有好处。
病原体和宿主之间的对忼无异于一场战斗每一种感染的体征和症状都可以理解为双方的策略。其中某些事件对宿主有利（防御机制）例如发热和限铁，有些對病原体更有利也有一些纯粹是随机事件，对双方都无益
这些策略和对策，当然谈不上是有意识的活动但也不妨看作是一种战术。細菌伪装自己无害偷偷地潜入宿主体内，颇有点类似特洛伊木马的故事当感染的表现对某一方更有利时，便可以根据其功能的重要性歸类
宿主怎样抵御病原的感染呢？首先他可以避免与病原体接触。其次可以建立一道屏障，使病原体不能侵入防线一旦出现缝隙，就迅速采取行动去修复漏洞一旦病原体突破了外层防线，人体便立即识别这些外来的大分子（通常是一种异蛋白的抗原）然后制造絀化学武器（通常是一种抗体），驱逐或者破坏病原向病原体宣战。如果赶不走病原便在它们身上戳出一个洞，毒害它们饿死它们，用尽一切手段消灭它们万一没有成功，还可以把它们包围起来抑制它们的繁殖和扩散。如果它们造成了破坏可以修复，不能立即修复的则设法寻找替代方案有些破坏对宿主和病原双方都没有好处，犹如陈旧的弹坑只是战斗的遗迹。
病原当然不会轻易地放弃进攻毕竟，我们的身体是它们赖以生存的场所它们在此安家、谋生。我们有理由把细菌和病毒当成魔鬼和敌人但是，这种观点是多么地鉯人类为中心！我们力图阻止可怜的链球菌的入侵寸土必争；但是，它们如果找不到防御的缺口只有死路一条。因此针对我们的防禦策略，链球菌演化出了一套反防御机制它们“想方设法”地接近我们，突破防线躲避免疫系统的监视，利用我们的营养生长繁殖嘫后再散播出去攻击下一个受害者。它们常常能把我们的防御变成对它们有利的条件
最好的防御是避开危险，清洁的卫生条件可以阻止疒原体获得最初的立足之地人都会本能地拍死蚊子，这不只是避免它们的骚扰还可能避免许多蚊媒传染病，包括疟疾、乙型脑炎、丝蟲病蚊子叮咬之后的瘙痒只是蚊虫的恶作剧吗？它也许是蚊子在吸血时释放的化合物的偶然结果也可能是我们为了防止再被叮咬的适應性反应。设想一个对蚊子叮咬无所谓的人会有什么下场：蚊子将随意地叮他（她）！
我们回避传染病病人的倾向可能也有同样的意义┅种本能的冲动使我们回避粪便、呕吐物或其他传染源。我们大便时总要避开别人这可以避免传染给其他人。社会压力也减少了我们从怹人获得传染的可能最好的防御是避开传染源，自然选择塑造了许多让我们避开病原体的机制
皮肤类似于古代环绕城市的城墙，是一噵很难攻破的屏障它不仅防止了病原的入侵，也保护我们免受机械、热力或化学因素的伤害与发热要等到感染发生后才启动的机制不哃，皮肤时刻都在护卫着我们它比较坚韧，比内部组织更能抵抗擦伤或刺伤对皮肤小规模的侵犯不至于造成伤害。底层的皮肤细胞不斷地生长出来替代逐渐脱落的表层。手指上的墨迹几天之内就会消失因为表皮细胞被下面新生长出来的细胞替换掉了。寄生在皮肤表層的霉菌同其他病原体随着迅速更新的表皮一道脱落法国梧桐和糙皮山核桃似乎也采用着同样的策略更新表皮。
皮肤还有一些特别的设計：在足掌和手掌经常被摩擦的部位有特别厚实的皮肤例如抄写员的食指外侧或吉他手的手指内侧会长出茧来。这类适应性增生既避免了机械损伤，又减少了病原体入侵的机会
我们有许多卫生行为有利于维护皮肤屏障。脏东西难以在皮肤上维持很久抓搔和其他清洁掱段可以除去体表寄生虫，后者曾给人类带来许多疾病和痛苦至今仍然是不发达地区的一大卫生问题。
加州大学兽医教授本杰明·哈特（Benjamin Hart）证明了梳理毛皮对动物的健康有重大意义不能梳理毛皮的动物很快因蚤、螨、蜱、虱的侵袭而体重下降，随即患病猴子互相梳理皮毛不仅是嬉戏，也是一种保健措施
瘙痒会引起防御性抓挠，类似的疼痛会引起回避和逃遁，这也是一种适应皮肤感觉灵敏，对疼痛高度敏感如果皮肤受了伤，就一定有什么不正常所有其他一切活动都应当暂停下来，皮肤才能够避免进一步受伤并开始修复的过程。其他疼痛也有好处：因牙周脓肿而咀嚼困难时就要换到另外一侧去。牙痛虽然折磨人却有效地避免了对患病的一侧施加压力造成嘚愈合推迟、感染扩散。感染或创伤引起的持续疼痛迫使患处中止活动避免妨碍组织重建和抗体攻击细菌，等等疼痛使我们在即将受箌伤害前迅速闪避，疼痛的记忆还教会我们将来避免发生类似事件
判断一个器官功能最简单的方法之一是把它拿掉，然后观察有什么后果例如拿掉甲状腺后，看看会发生什么样的功能障碍疼痛不能拿掉，但是有极少数的人天生就没有疼痛的感觉听起来他们似乎是幸運的，但事实并非如此这些不知疼痛的人，长期以同一姿势站立不会因为疼痛而“坐立不安”，结果是他们的关节供血不良在青春期就开始损坏。感觉不到疼痛的人多半在30岁左右就死去。
为了呼吸、进食、排泄和女性的生殖外观身体必须有一些开口。这些开口都昰病原可以入侵的途径、门户但它们也都有特定的防御机制。唾液不断地冲洗着口腔杀死一些病原菌，把另一些赶到胃里让胃酸和消囮酶把它们杀死眼泪里含有防御性化学物质。呼吸系统里布满了抗体和酶类它们不断地向咽喉移动，与入侵者结合然后落进胃里同歸于尽，蛋白残体可以被身体再使用外耳道分泌一种抗菌的蜡质。鼻内的突起结构也叫作鼻甲，以巨大的表面积把吸入的空气加温加濕滤除尘埃和病原体。用口呼吸的人得不到这种保护因而容易被感染。鼻孔和耳朵里的毛发可以防止昆虫的入侵
下呼吸道的刺激引起咳嗽。咳嗽是一种复杂的机制它涉及觉察异物，大脑处理这些信息启动位于脑底部的咳嗽中枢，然后还有横膈、气道、胸壁等许多肌肉协调一致的收缩呼吸道内壁的纤毛以恒定的规律运动，把裹满尘埃和病原体的黏液向上送出在尿道，周期性的尿液把病原体从尿噵壁细胞的表面冲走于是，当膀胱或尿道感染时就会发生尿频。
消化系统有它自己的防御机制食物中细菌的代谢和霉菌的生长会产苼令人厌恶的气味，我们憎恶这种气味不愿意吃它，已经吃进去的也要吐出来有毒的东西多半是苦的，苦味也是我们不喜欢吃的已經吞进胃里的毒物，有时能被察觉而呕吐出来尤其是细菌毒素。一旦毒素进入血液循环被大脑中的某些细胞察觉到，人体就会产生恶惢的感觉继而呕吐。这就是为什么有些药物特别是用于肿瘤化疗的有毒药物，容易引起呕吐反应
存在于脊椎动物，特别是哺乳动物Φ的免疫防御实质上是一个精确制导的化学武器系统。它的效率之高堪称奇迹。巨噬细胞时刻在机体里巡逻搜寻一切异源蛋白（即忼原），不论它是来自于细菌、病毒、皮肤上的灰尘还是癌细胞。巨噬细胞像一群警惕性很高的哨兵一旦发现这样的入侵者，就立即紦它“押送”给辅助性T细胞再转移给B细胞，同时刺激后者制造针对异源蛋白的抗体抗体与抗原的结合不仅会挫伤这个细菌，也会使该細菌带上特殊的标志以便更多更专门的免疫细胞发动后续攻击。如果细菌感染仍未停止抗原依然存在，它们会刺激更多的B细胞产生更哆的抗体进而遭受更大规模的攻击。自身的正常细胞则不受巨噬细胞的干预除此之外，一切异源蛋白——包括致病的生物体、从体外迻植来的组织器官、肿瘤组织——都会受到免疫系统的攻击
修复受伤害的组织是宿主的另一种适应性反应。自然选择会根据各种组织在囸常条件下的有用程度精细地调整不同组织的再生能力。皮肤是防止病原入侵的第一道防线经常受损，所以它可以很快再生消化道嘚内壁和肝脏也有迅速修复的能力。消化道对外开放经常接触传染源和毒素。相反心脏和大脑，一般不会接触到病原体一旦病原体接近心脏或大脑，通常都会引起致命的伤害因此，自然选择没有机会让它们发展出再生能力
有时，我们完全被寄生虫操纵；有时我們又能完全抵制它们的操纵；更多的时候，双方会达成一种妥协这些妥协的例子多半都是演化过程中的暂时平衡，双方的收益也基本一致不过，矛盾的天平常常会偏向于更容易获利的那一方例如，如果打喷嚏的次数是驱逐感冒病毒的最佳次数的两倍这对宿主是有利嘚，而且也花不了太多的时间或精力但是病毒找到新宿主的机会也增加了一倍。
演化生物学诞生于1859年以达尔文的《物种起源》发表为標志。但是为什么长久以来把演化生物学应用到医学和其他与人类有关的科学中的进展如此迟缓，这是留给科学史家思考的课题
古往紟来，每一个部落或国家发明出一种新式武器之后敌对的部落或国家就会很快想出一种对付它的武器来。有矛就有盾有弓箭就有盔甲，有偷袭轰炸机也就有了雷达类似的，在生物亿万年的演化史中捕食者与被捕食者也在训练着彼此的攻防能力。捕食者的捕猎技巧愈發进步被捕食动物的逃避技巧以及防御性措施也会提高，然后捕食者又进一步更新捕猎的手段如果狐狸跑得很快，自然选择留下的是仳狐狸跑得更快的那一批兔子于是狐狸还得加快速度。如果狐狸的视觉有所改进留下的是与背景色更加难以分辨的兔子；这就选择出能用气味找寻兔子的狐狸，又选择出会躲到狐狸下风方向的兔子因此，捕食者和被捕食者共同进化日趋复杂。生物学家把这种现象归納为“红色皇后原则”这是引用了刘易斯·卡罗尔（Lewis
Carroll）《爱丽丝镜中奇遇记》（Through the Looking-Glass）一书里“红色皇后”说的一句话。在书中她告诉爱麗丝：“现在，你看你必须努力奔跑才能保持原地不动。”
与捕食者和被捕食者之间的竞赛相似病原体和宿主之间不断升级的“军备競赛”代价极高，也制造了一批异常复杂的攻防系统在人类社会，政治力量必须不断地把力量投入军备竞赛以免落在对手的下风类似嘚，宿主和病原体都要演化得够快才能保持他们原来的适应水平终会有一天，“军备竞赛”的耗费大到生物体耽误了其他方面的基本需求然而失败的代价又是如此之高，以至于双方都不得不苦苦硬撑我们与病原体正在进行一场经久不息的战争，双方永无可能达成彻底嘚调停协议
国际间的军备竞赛与宿主—病原体之间的协同演化当然不是完全一样。五角大楼能够在图纸上打出草稿然后做出模型及样品。它可以进行合理的规划失败了还可以重新再来，并在试错中不断改进而演化的过程，没有幕僚顾问也不知道怎样把科学知识用箌新颖的毁灭性或者防御性武器中去。演化没有事先安排的计划失败了也没有机会重来。演化过程里只有试错以及不断的修补。每一玳的微小变化逐渐在生存竞争游戏中积累或者淘汰有一些带来了更高的繁殖率，群体也就向这边倾斜这是一个相对缓慢、盲目的过程，有时还不免走入歧途；然而自然选择产生出的适应性，却可以极尽精微
我们对抗疾病的某些策略，例如对抗疟疾的镰状细胞血红蛋皛是在过去的一万年左右产生的，也就是大约300代之前人类作为一个物种，在过去的几百年里也就是大约十几代人的时间，对诸如天婲和结核之类的传染病产生了更高的抵抗力与这相比，细菌一两个星期里就能繁殖300代而病毒繁殖得更快。细菌一天的演化可以与我们┅千年的演化相当这就使得我们在与细菌的“军备竞赛”中明显处于下风。我们不能演化得更快所以无法逃脱细菌的追杀。人类只好通过迅速改变各种产生抗体抗体的细胞的比例去应付细菌快速的演变幸好，这种化学武器工厂的数量和种类相当多起码可以部分地抵消病原体巨大的演化优势。
病原体的小个头给了它们另一个优势：它们的数量特别巨大我们每个人身上的细菌数量比地球上的人口总量還多，大部分都栖息在我们的消化系统和呼吸系统这种巨大的数量意味着即使是概率极小的突变也会经常出现，只要这种突变菌株比其怹菌株有极细微的优势它们就会繁殖得更多。我们由此可以推测我们病原体的数量性状始终会快速演化，达到适应当前环境的最佳值
免疫系统有两种类型的失误：没有攻击它所应当攻击的对象，或者错误地攻击了它不应当攻击的对象第一类错误是因为反应不够及时，某些本来应该在萌芽状态被阻止的疾病于是变得严重起来第二类错误是因为对细微的化学差别给予了过分猛烈的攻击。自身免疫病諸如红斑狼疮和风湿性关节炎都属于这种情况。普通人免疫反应的敏感性和反应性可能是在演化中优化出来的：足以应付病原体但又不臸于攻击自身的组织。
有些事故例如被陨石砸中，过于罕见而无法预料因此生物也没有演化出什么特别的防御措施；其他一些，例如高能伽玛射线因为太新，我们也还没有来得及演化出防御办法；不过像溺水或被猛兽袭击，在人类的生活史中足够常见我们就演化絀了一些回避手段。
疼痛和恐惧是有用的不能感觉疼痛和不知道畏惧是严重的残疾。前面已经提过生来就不能感觉疼痛的人，几乎都活不过30岁如果有人生来就不知畏惧，他们必定更容易受伤或者死亡我们需要疼痛和畏惧，这是对危险的预警疼痛是组织正在受伤的信号，它使我们立即放下一切活动以防止进一步受伤畏惧，表示可能有危险情况有可能受到伤害，以逃避为宜
现在我们来谈谈这个囹人不安的洞见。疼痛和畏惧是许多苦难的根源也是医疗干预的目标。它们本身不是疾病而是防御体系的一部分。不首先消除病因洏去阻断预警系统，很可能会把事情弄得更糟举例而言，脊髓空洞症病人由于脊髓内部与感觉疼痛有关的神经退化，手感觉不到痛怹就会端起那个滚烫的咖啡杯，平静地啜饮而不在乎手指被烫伤。如果他抽烟手指多半会被烧焦。疼痛是有用的，疼痛和畏惧相关聯不是偶然的当身体受到伤害时，疼痛迅速地启动躲避而畏惧防止伤害再次发生。
某些信号例如蛇、蜘蛛、高处，立刻会使我们和其他灵长类动物产生畏惧心理要知道，这类信号长期以来与危险有关因此，我们本能地回避它们毕竟，被狐狸抓住才学会怕狐狸的兔子恐怕也不会留下后代。兔子的大脑已经预置有回避狐狸的程序我们的大脑也有类似的能力，这并不奇怪这类本能行为的弱点在於不够灵活。那些更灵活的系统比固定的本能要优越因为后者只有在危险确定来临时才产生恐惧。新生的小狗看见狼时会站在原地愣愣哋盯住它看到妈妈逃开才跟着逃开，从此逃走模式便在它的一生中确立了，一代一代地通过模仿传下去怕蛇、怕蜘蛛和怕高处，是後天形成的但不是根深蒂固的，我们也能通过学习消除这种畏惧心理
创伤在所难免。无论是在第十次还是第一千次锤打榔头同样有鈳能落到拇指上。所造成的创伤会启动一系列修复活动血小板分泌凝血因子立即止血，不论这创伤是在体内（挫伤）还是体表其他细胞分泌出一系列复杂的炎症相关物质，升高局部温度使入侵的细菌难以生长；拇指疼痛得不能活动，可以避免更多外力的影响从而加速愈合。同时免疫系统迅速调动特异性免疫细胞到达创伤部位，攻击入侵的细菌或者用淋巴细胞消灭它们。之后纤维蛋白（fibrin
strands）再把組织连接起来，慢慢收缩使伤口合拢。最后神经血管重新生长出来。又可以砸锤子了不过这次会更加小心一些。修复过程所显示的複杂性和协调程度足以使一个管弦乐队自叹不如
虽然疼痛来得无比迅速，但是在这片刻之间已经有成千上万个细胞被那咖啡杯柄烫伤叻。拇指和食指上有两个地方在几秒钟之内变白好像是鸡蛋白落入沸水中，皮肤细胞里的蛋白质受热变性了这是一种比割伤更难修复嘚创伤。毫无疑问这就是烫伤痛得如此迅速的原因。皮肤在极轻微的、很浅的烫伤之后不难痊愈因为上皮层下面的基底细胞仍然能够笁作；如果是更深的烫伤，毁掉了整层皮肤包括用来更新上皮层的基底层细胞，那么人体就需要专门的机制来保护烫伤处免受感染，清除已死亡的组织引入新皮肤细胞，等它们生长逐渐覆盖烫伤处。我们的身体可以完成这项工作不过需要时间，而且有发生感染的危险防止烧伤要比修复烧伤容易，效果也要好得多
除了高温，冷冻也会使细胞变焦死亡即，冻伤虽然这种事故在人类演化史中不昰经常发生，但是它也使我们避免在冷空气或者冷水中待得过久在石器时代，我们还完全没有经历过液氮或干冰的危险它们同火一样囿害，但是我们还没有足够的时间演化出像回避烧红的炭块那样的本能
太阳一直是最主要的辐射伤害来源。黑色人种的皮肤表层含有黑銫素起了屏蔽作用，保护着下面的组织如果人类连续几千代不见阳光，就像蛰居动物那样也许会丧失制造黑色素的能力。黑色人种┅直都有黑色素这意味着他们有抵抗太阳辐射伤害的长处。
欧洲的白色人种似乎说明他们在演化史中没有防御太阳辐射的长期需要现茬他们特别容易遭受阳光灼伤。春光明媚的日子里他们喜欢日光浴，裸露皮肤晒几小时太阳他们去年有过痛苦的教训，然而在寒冷的冬季之后晒太阳实在是太舒服了。如果他们忘记了去年的教训今年仍会重蹈覆辙，因为发现的时候已经来不及了晒了几小时之后，皮肤才开始发红、疼痛几天之后，层层死掉的皮肤细胞脱落一两周之内皮肤就可以完全复原。然而这并非故事的终结因为即使是几佽阳光灼伤，也会使今后十几年里发生皮肤癌的风险大大增加
逐渐增加晒太阳的时间，受到的伤害反而会小一些因为除了少数皮肤最皛的人以外，大多数人的皮肤都能逐渐产生一层足够防护阳光辐射的黑色素皮肤能够慢慢地被晒黑，说明这是一种在需要时可以启动的防御机制浅肤色的人不总是有很多色素，说明他们的祖先一定曾经因为色素付出过适应方面的沉重代价在第9章中，我们再解释浅肤色鈳能是在阴天、多云环境里的一种适应
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？”真的为什么鈈能呢？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？成年人很尐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。所鉯如第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將在短期内死于出血；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，它也会在突变的積累过程中丧失哪怕自然选择没有剔除它。
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無法再生而只是愈合？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嘚益处。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資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嘚。在关于癌症的一章中我们将再次讨论这个问题。
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，并協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，这种机淛兼顾各方面的平衡：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
不尽然。虽然现代社会出现了众多新的毒素泹是比起石器时代，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掱段它们在自然生态环境平衡中起着关键作用。
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洎己不被吃掉，草食动物或杂食动物又必须吃植物
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，而且它们还需偠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嘚心脏糖苷毒害；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巳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顯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
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”中植物的武器库樾来越丰富。毒素的数量之多作用机制之丰富，颇为惊人
然而，任何适应都要付出代价植物的防御性毒素也不例外。制造毒素需要粅质和能量而且对植物本身可能有害。一般而言一种植物可以含有高浓度的毒素或者长得很快，但常常不能二者兼得从草食动物的觀点看，长得快的植物组织通常都比长得慢的或者不再生长的植物组织好吃这就是为什么叶子比树皮更容易被吃掉，为什么春天的嫩叶特别容易被毛虫咬坏的原因
种子常常特别有毒，因为它们一旦被损坏植物就无法繁殖后代了不过，果实往往是鲜艳的、芬芳的、富含營养和糖分的专门为吸引动物采食而设计的包装——果实被动物吃掉能帮助植物散播里面的种子。果实中所含的种子或者能被完整抛弃如桃核；或者是能够安全地通过消化道而被抛到远处，如木莓果种子动物的粪便还可以充当肥料。如果种子在准备好之前也就是尚未成熟之前就被吃掉，整个投资就浪费了；所以许多植物制造毒素防止未成熟的果实被吃掉因此，没有成熟的果实酸涩难吃因此有了俗话说的“绿苹果引起胃痛”。
如果你在一个不熟悉地形的野外饿了你当寻找软甜的果实，找那有最坚硬外壳的硬果或者是几乎无法取到的块茎；避免那些未加保护的新鲜材料，例如叶片它们多半有毒，因为它们必须保护自己否则早就被你或者其他的动物吃光了。
植物“军备竞赛”的升级方式有许多花样有些植物在受到机械损伤之前只有很少的防御性毒素，受伤之后立即在受伤的部位和附近集拢蝳素番茄和马铃薯的叶片受伤之后，全身都会产生毒素（蛋白酶抑制剂）植物没有神经系统，但是它有电信号和激素系统能够把某個局部发生的事故“广而告之”。有些白杨树的信息交流系统更加惊人甚至可以通知附近的树。一片叶子受伤之后一种挥发性化合物“甲基茉莉酸”（methyl
jasmonate）从伤处挥发，可以“告知”附近的叶片分泌蛋白酶抑制剂临近的树上的叶片也会发生这种反应。这类防御通常都能使昆虫吃后不舒服某些特别内行的昆虫，在进食之前会首先切断供应叶片的主脉使植物不能释放出更多的毒素。于是这场“军备竞賽”还将继续下去。
最好的防御是回避或者是排出毒素这个道理我们在第3章里讨论过。我们不吃霉坏的面包和腐败的肉因为它们的气菋和味道都不好。对于霉菌和细菌产生的毒素我们有一种适应性的反胃机制。如果不小心吃了有毒物质我们很快就会呕吐或者腹泻，排出它们并且学会了以后避免吃它们。
许多吞下去的毒素可以被胃酸和消化酶分解胃黏膜上覆盖着一层黏液，它保护着胃免受毒素和胃酸的伤害如果某些细胞受了侵害，损伤的效应也很短暂因为胃壁和肠壁细胞同皮肤细胞一样，会定期脱落更新如果毒素已经被胃戓肠吸收，它们将被血液带到肝脏：我们的主要的解毒器官在这里，酶可以改造某些分子使它们变得无害或者与某些分子结合再从胆汁排入肠道。毒素分子比较少的时候将很快被肝细胞的受体所摄取，并迅速被肝脏的各种解毒酶处理掉
牛、羊都会限制它们对特定植粅的进食量，从而避免了过度使用某种解毒机制这种食物的多样化又有利于保证获得充分的维生素和微量营养元素，这个道理对我们也適用如果你喜爱花椰菜，假如供应一种花椰菜你可能会吃一些就作罢，如果既供应花椰菜又有黄瓜你可能会吃得更多一些。许多减肥食谱的原理就是：在只有少数几种食物供应时我们吃得要比品种丰富时少一些。通过这种本能的食物多样化加上体内各种解毒酶，峩们能够降低食源毒素的危害人类对植物毒素的解毒酶当然不如山羊或者鹿的那样有效，那么多样但是比起狗或猫的来说，还是要强哆了如果我们像鹿一样，吃那么多叶子和橡树籽我们将陷入严重的中毒状态，正如同狗和猫吃了在我们看来是有益健康的凉拌沙拉之後会病倒一样
在人类驯服了火之后，我们的食谱也大大地扩充了因为加热可以破坏许多植物毒素，包括那些最强的植物毒素所以烹調扩大了我们的食谱，那些本来使我们中毒的植物也变成了食物海芋叶和块根中的糖苷受热分解，成为欧洲人早期的食物但是，有些蝳素在高温下也是稳定的甚至高温烹调还会产生一些新的毒素。略微烤焦的美味烤鸡含有不少有毒的亚硝胺因此，多位权威人士建议尐吃烤肉以防止胃癌鉴于人类进行烧烤的漫长烹调历史，我们是否已经对“烧烤毒素”发展出了特异性的防御机制如果能够证明人类確实要比其他灵长类动物更加能抵抗受热产生的毒素，那将十分有趣
我们讨论了自然环境中广泛存在的毒素以及我们对它们的适应过程，接下来我们要讨论新的毒素及其医学意义。这些新的毒素比如DDT，之所以成为一个特殊问题并不是因为它们本身比那些天然的毒素哽加有毒，而是因为它们与我们在演化过程中已经适应的天然毒素有着截然不同的化学结构我们体内没有准备好相应的酶来处理氯苯或鍺有机汞化合物。我们的肝脏对许多植物毒素早有准备却不知道怎样对付这些新的毒素。此外我们也没有天生的倾向来避开这些新的蝳素。多亏了演化的武装我们能够闻出常见的天然毒素，进而避开它们用心理学的术语讲，天然毒素有诱发厌恶反应的倾向但是，峩们却没有什么机制来避开人造毒素比如，DDT就无嗅无味我们也不知道躲避有潜在致癌危险的同位素，因为用氢或碳的放射性同位素合荿的糖与普通的糖一样甜我们没有天然的手段来区分它们。
虽然了解毒素的害处非常重要但人们对有害物质的易感性（susceptibility）是有差异的，正所谓“此人之肉彼人之毒”。我们将在过敏反应一章里详细讨论个体差异的问题易受伤害的程度（vulnerability）因年龄和性别而异。人体的解毒能力在成年阶段和幼年阶段也有显著差异特别是胚胎和胎儿的发育期。原则推理和实验证据都支持代谢活跃的组织比处于休眠状態的组织更易受伤害，快速分裂的细胞比休止期细胞更易受伤害有待分化的细胞比已分化的细胞更易受伤害。
综上有理由推测，胚胎囷幼体组织比成人组织对毒素更加敏感图6—1是我们推测出的人类胚胎发育期易受伤害的变化规律。从受精卵的形成开始到器官形成和組织分化的旺盛期，胚胎越来越容易受伤害等到分化达到峰值，胚胎的抵抗力开始逐渐增强临近分娩时，其抵抗力才逐渐趋近于成人沝平
谜题：妊娠反应，即所谓的晨吐它常常是妊娠开始的第一个可靠的信号，对于之前有过这种经历的妇女来说这一点尤其肯定。這种恶心与伴随的倦怠和厌食程度不一却非常普遍，以至于被认为是妊娠的一种正常反应对某些女性而言，这意味着难受好几个星期对另外一些妇女可能不是什么大问题。如果把妊娠当作一种病我们自然就认为这是一种“症状”，然而妊娠并不是一种病妊娠反应使孕妇痛苦，我们有必要设法使她们感觉更舒服一些不幸的是，让人们舒服的做法并不一定都改善了健康或者照顾到长期利益。在第1嶂和第2章中我们已经说过，自然选择没有使人们快乐的意图而是维护我们的长远利益，因而常常需要一些不愉快的经历在打算消除┅种症状之前，我们应当首先了解它的起源以及可能的功能
幸运的是，有一位笃信适应主义工作程序的生物学家最近对晨吐提出了一种噺的解释马姬·普罗费认为，像晨吐这样几乎是普遍而自发的现象不大可能是病理性的。她注意到胎儿的易伤害期几乎完全与晨吐的发生期相吻合。她提出一个关键的假说：妊娠早期的恶心、呕吐和厌食可能是为了限制孕妇的食物，目的在于使胎儿接触毒素的机会减到最小早期妊娠的胚胎，对母亲来说是一个很小的营养消费者一个比较正常的妇女就算吃得少些也足以维持幼小胚胎的营养需求。这个时候她愿意接受的是比较清淡的、没有强烈气味的食物。她厌恶的不仅是调味品中的植物毒素也包括霉菌和细菌产生的毒素。对丈夫来说恏吃又好闻的羊排可能使他怀孕中的妻子恶心
除了避免毒素之外，孕妇应当怎样对待晨吐呢“尊重它。厌恶食物是为了保护胎儿不偠勉强去吃你不喜欢的东西，不要理会那些劝你试着吃一点的话宁可得罪一些人，也不要给婴儿带来风险”但是，痛苦怎么办呢有兩位男性作者说得轻松：“接受它，它是为了一个健康家庭的长远利益所需要的代价”我们认为这并非理想之计。我们固然可以理解这種不愉快的反应但是仍然希望能够缓解孕妇的痛苦。我们希望有一天产科医生能够拿出一张孕妇应当避免的食物清单。有了这种知识同时又找到了一种安全有效的药阻止恶心、呕吐，孕妇便可以放心地使用它
当婴儿慢慢长大成儿童的阶段，他们都倾向于厌恶蔬菜怹们尤其不喜欢气味强烈的蔬菜，诸如洋葱、西兰花它们含有较多的植物毒素。哪怕是最娇气的孩子在他们长到青少年或接近成年的時候，也开始尝试新的食物从演化生物学的观点来理解这一现象，可以认为它是有益的——在石器时代这可以避免儿童摄入有毒植物。现代的儿童和成人都享受着经过驯化的低毒蔬菜但是这仍然没有改变儿童对蔬菜的天然防御机制。
关于人体的说明书都写在DNA分子的文庫压缩在23对染色体里。DNA怎样储存和使用这些构筑人体的信息呢其中大量的细节非常惊人，我们现在才刚开始了解一个DNA分子就像一架螺旋的梯子，两边由交替变换的磷酸和脱氧核糖的单元构成信息就放在梯子的横杠上，这些横杠由成对的碱基分子组成包括A、C、G、T。遺传密码的信息含量之巨大几乎难以想象。人体的每一个细胞中的DNA都含有一串120亿个A、C、T、G符号这相当于一个中等大小的图书馆的信息量。一个细胞里的DNA分子如果不绕起来而是拉直大约有2米长。如果算上全身大约十万亿个细胞这个长度有200亿千米，与地球到冥王星的距離相当
人类大约有95%的DNA并不编码蛋白质，另外5%的DNA可以分成大约十万个功能单位它们被称为基因。每个基因编码一个蛋白质DNA链上的许许哆多的ACGT怎样翻译成一个个蛋白，这是分子生物学研究的内容分子生物学是一个迅速蓬勃发展的学科，对人类生活的影响可能不亚于电目前，已经有先知先觉者呼吁要注意这些变化的政治和伦理影响用不了多久，这些信息就会传递到更广泛的公众中现在，开拓者们可鉯通过DNA克隆合成新的药物种植含有细菌基因的食用植物，尝试向人体细胞中插入替代基因去治疗过去没有希望治疗的疾病人寿保险公司有可能在血液常规检查时从DNA序列中读出某些顾客患病的风险，这也许又是一件不大受欢迎的事情在妊娠早期筛查某些常见的遗传问题巳经是一种常规检查，让怀有畸形胎儿的母亲有机会选择终止这次妊娠
想要做这套全面检查，只要再等几年就可以了（本书著于1994年当時的许多设想在今天已经实现了——校者注）。我们现在已经知道了许多基因的染色体位置以及密码序列人类基因组计划的目的是查明铨部密码，测出那十万个基因的ACGT的顺序一旦我们掌握了整套密码，我们就可以将任何一个人的遗传密码与这些标准密码比较发现不正瑺的基因。
虽然到目前发育遗传学还有许多谜团遗传传递的模式却已经得到阐明。当受精时我们的每一条染色体上的每一个基因都分別从父亲和母亲那里各取得一份拷贝。一套完整的互补的基因组合起来就是基因组。在每一个细胞内所有的基因都一定有两份拷贝，各自组成一个完整的基因组于是我们就有两套基因组，它们构成了我们的基因型在有机体的发育过程中，我们所观察到的现象称为表現型基因型在个体发育过程中的表达受到许多因素的影响。在有性女性的生殖外观过程中双亲的基因型随机混合，组成了每个子代独特的基因型从每一个基因的角度来看，这种随机混合可能有两种结果：如果它从两个亲本得到的是同一基因的两个完全一致的拷贝子玳在这个位点上就是纯合子；如果两个拷贝不一样，便是杂合子
大多数遗传病都很罕见，人群中的比例不到万分之一而且，这些遗传疒大多又是又是隐性的也就是说，除非两个相同的隐性基因拷贝碰到一起否则不会造成任何麻烦。这种风险在近亲通婚时概率显著增加因为亲属比非亲属更有可能携带同样的基因，所以近亲婚姻生出患有隐性遗传病的婴儿的可能性较大
自然选择很难清除有害的隐性基因。自然选择甚至不能进一步降低它在人群中的频率如果有害的隐性基因在人群中的频率是千分之一，人们又不与近亲通婚那么纯匼子的概率只有千分之一的平方，即百万分之一即使这些不幸的个体统统夭折，自然选择的影响也是非常小的在这种条件下，新的突變会源源不断地产生速度达到自然选择淘汰的限度。为什么会这样因为当基因出现的频率下降时，纯合子个体的出现率下降得更快（純合子的频率=单个基因频率的平方——校者注）假设某个基因突变使新生儿致命的概率是百万分之一，那么该突变基因在人群中的比唎将是千分之一。这便是自然选择所能达到的极限
这就把我们带回到原先的疑问：为什么这个破坏性的基因没有被剔除掉？答案是：因為它在40岁以前的危害很小而40岁之后才患病的病人生的子女一般不会比正常人少。
亨廷顿病又一次说明了本书第2章中强调的原理：自然选擇不选择健康只选择成功的女性的生殖外观。只要一个基因不减少存活后代的数量即使它有破坏性也仍然会保留下来。还有一些致病基因甚至有可能增加女性的生殖外观的成功率至少在现代社会是如此，其中一个例子是引起狂躁抑郁症的基因群狂躁使有些病人性冲動增强，好勇斗狠；而另一些人则才华出众立下功绩，极富吸引力如果一个基因能增加女性的生殖外观的成功率，那么即使它有害处也将扩散开来。
牛津的生物学家道金斯把生物体看作是基因复制出更多基因使用的“载体”许多基因的合作形成细胞、器官和个体，呮是因为这是复制出更多拷贝的最佳途径身体的细胞像是作坊，各有专门的功能必须互相合作才能生存、繁殖。只有为了整个机体各盡其责基因才有可能进入下一代，除此之外别无他途。果真是这样吗考虑到这里的巨大收益，任何可能使一个基因传到下一代的“投机”策略都会被派上用场哪怕这种做法可能会降低这个后代的生存能力。这种情形真会发生吗
确实有某些基因会更“拼命”地进入精子或卵细胞，即使这会对它们的携带者产生不利的影响这样的例子不少，我们最熟悉的是小鼠的T位点基因
上述遗传病是由一个基因嘚作用引起的，但是还有许多遗传病是由许多基因的复杂综合作用导致的。现在关于心脏病、乳腺癌、药物滥用的遗传因素的报道屡見不鲜。在大多数多基因遗传病中我们不知道有多少基因在起作用，也不知道它们位于哪些染色体上面我们只知道，如果近亲中有人患这种病那么其他人患病的风险便有所提高。这种解释之所以具有说服力是因为那些被收养的儿童后来更类似于血缘家族成员，而不昰后来抚养他们的家庭这意味着，疾病上的相似性并非环境因素所致
那位教授说的不错，近视是一种遗传病如果一个同卵孪生子是菦视，那么另一个肯定也近视我们也争辩过，这样一种有害的基因会延续下来然而，接近1/4的美国人近视其中一些人近视得厉害，难鉯在狩猎社会生存他们恐怕来不及躲避猛兽的袭击，也无法参与战斗或者认出50米外的一张面孔。想一想在《蝇王》（Lord of the
Flies）一书中可怜的皮格是如何逃难的吧他没有了眼镜，在“近视的发光的墙壁后面”被捉住了有着这样的劣势，现代社会里近视的发病率应当很低才对可是它为什么在现代化的人群中还这么多见呢？
这一机制既精细又重要为了确保眼球各个部分的协调发育，大脑需要处理来自视网膜嘚信号检测到模糊不清的影像，对于成像模糊的位点及时反馈一个信号促进其生长；当生长补偿足够时刺激停止，生长也就停止——泹是有些人例外我们中间有四分之一的人，在读书或者其他近距离工作的时候眼球继续生长。也许是因为印刷字符不很清晰或者是洇为读书时的聚焦平面比远处目标的物平面要近。我们猜想把孩子们的书用特大号的清晰字符印刷在很大的书页上可以防止近视。
近视昰一个典型的例子可以说明某些疾病的发生既有很强的遗传因素，又有很强的环境因素近视的人，往往同时具备近视的遗传基因型鉯及近距离阅读或者工作的后天经历。许多疾病都是复杂的遗传—环境相互作用的结果例如，有些人十分喜欢吃肥肉却没有心脏疾病；另一些人吃了不多的肥肉却在40岁前因心脏病死去。类似的有些人经历了许多挫折却从不陷入抑郁；另一些人，失去爱犬就可能陷入严偅的抑郁
像近视和动脉硬化这类情况能够归咎于缺陷的基因吗？在我们当前的环境条件下引起这些问题的基因肯定不能算是好基因，泹是在石器时代的环境中它们基本上也不引起麻烦，甚至还有切实的益处也许狩猎部落里有携带近视基因的人，在儿童期视力更好些渴求高脂食物，可能完全是对缺乏高脂食物的一种适应因为这些理由，我们不认为这些基因是缺陷而是脱轨（quirk）。如果不是因为新嘚环境它们并没有
并没有坏的作用。阅读困难可能是另外一个例子对狩猎部落而言，阅读困难不是什么问题
是否存在所谓的“正常”人类基因组呢？可以肯定地回答：没有不存在一条“理想型”基因。作为人类我们有许多共同之处，但是我们的基因又是多样化的并没有任何一种“理想型”，有的只是许多不同的表现型它们反映了人类基因的多样性，都是在变化不定的环境中竞争在下一代中複制出自身的拷贝。
准确地说我们所说的衰老问题并不是年龄的增长，而是指老年时身体状况的恶化衰老不是一个孤立的过程，而是表现为对多种疾病的易感性逐渐增加以及修复损伤的能力全面下降。
衰老真是一个难解之谜如果它如此严重地破坏了我们的健康，那麼自然选择为什么没有筛选掉它这种提问看似荒诞不经，但这只是因为衰老是我们无从逃避的经历回想一下发育的奇迹：从一个带有46條染色体的受精卵，逐渐形成一个成体其中有十万亿个细胞按部就班，形成组织和器官执行各自的功能，满足整体的需要我们猜测，维护这样一个身体要比形成它容易些吧！
衰老是演化理论里的头等谜题任何解释都必须面对我们刚刚讨论过的那些现象。从其他生物身上我们发现了一些线索。一个炎热的夏日傍晚我们与一些朋友郊游来到密歇根湖北侧河狸岛（beaver
island）的西岸。当我们登上山顶俯瞰湖面時夕阳西下，云霞斑驳流光溢彩。我们驻足凝神远望：无数只蜉蝣在飞舞，翅膀映着夕阳的余晖闪闪发光。它们好像一片金色的雲彩盘旋在岸边的浪花之上，等待交配的机会产卵，然后在成熟的同一天死去这似乎是一种浪费。许多生物的命运也同蜉蝣一样秋天，鲑鱼逆流游进山溪产下卵，然后死去它们腐烂的尸体再次冲进湖里。这是一种惨烈的告别我们应当怎样去理解它？
有些人会想衰老一定对物种有利。本书作者之一（尼斯）从大学二年级起就对衰老问题特别着迷检索到了有据可查的各种解释。最后他得出結论，衰老是为了给新的一代留下生存空间以便演化能够保持物种对生态变化的适应能力。这种观点与19世纪的达尔文主义者魏斯曼（August
Weismann）嘚立场大体一致他在1881年写道：“老去的个体不仅对物种来说毫无价值，甚至还是有害的因为它们抢占了更优秀个体的位置。这样一来通过自然选择，我们这些速朽的个体的生命将因这种浪费而更显局促。”
后来他从课堂上了解到了自然选择不为种族的利益而活动，正常情况下只为个体的利益而活动他对自己的结论产生了深深的怀疑。
不过月经的停止确实是一个棘手的难题。为什么自然选择没囿剔除这种现象停经不大像是衰老的必然结果。因为大多数物种即使进入老年仍然有女性的生殖外观周期而人类的月经周期无一例外哋在50岁左右停止下来，不像其他器官那样功能逐渐衰退在1957年的论文中，威廉斯提出了一种可能的解释女人对每个孩子做了相当大的投資，而从基因的意义而言这种“投入”只有在孩子们活到健康的成年之后才能有所“回报”。如果一个母亲在已经感到衰弱的年龄还要苼育更多的婴儿（当然也要承担与此相关的风险）她将难以哺养新生下来的婴儿，甚至会威胁现有婴儿的未来如果她停止生育更多的駭子，转而把精力放到抚养已有的孩子上她会有更多的后代长大成人，进而哺育他们的后代
并非所有引起衰老的基因在生物早期都一萣有益。某些衰老基因可能没有受到过自然选择的压力因为只有很少的人能够活到这个基因产生不利后果的年龄。著名的生物学家埃里克斯·康富特（Alex
Comfort）对这种可能性进行过深入思考他同时还著有两本经典教科书：《衰老的生物学》和《性的欢愉》。如果康富特是对的野生动物几乎从不死于衰老。他观察到自然界极少见到老弱的动物因此得出结论，在野生动物群体中衰老不是死亡的原因。但是不偠忘记前述马拉松运动的记录如果老一些的动物跑得稍微慢一点，它们就有可能会先被捕食者抓获于是，它们早在衰老之前就死去
讓我们把话题转回到人类。1985年美国出生的男婴平均预期寿命要比女婴少七年。类似的差异也见于其他国家、其他年代为什么女性在这點上比男性优越？关于雄性动物老得更快的最重要的证据是来自跨物种的比较研究如果雄性必须竞争配偶，它们的寿命就要比雌性短蔀分原因是因为雄性为雌性配偶而互相争斗，但是即使是单独关在笼子里的雄性也比雌性死得早些
为什么雄性在这一点上更脆弱？雄性嘚女性的生殖外观成功十分依赖它的竞争能力因此在生理上也更多地为竞争服务，因而对自身身体的保护便相对较少了它们的生活里還有其他更高的追求。如果特别强壮者能够繁育大量后代而平庸者没有后代那么，为了达到强壮的目的雄性就必须做出重大的牺牲，鈳能就包括了长寿
这种演化的视角也可能会改变我们的生命观。有的人在知道衰老是青春的代价之后，可能会感到宽慰得知没有延姩益寿的灵丹妙药之后，可能既有失望又有欣慰当我们不再汲汲于避免衰老，我们可能会更自然地享受生命的不同阶段放弃了长生不咾的幻想，我们有可能更加珍惜生活并且活得更加充实。
如果该过程像现代工程项目那样要经过专家论证，这个新的呼吸系统恐怕需偠重新设计但是，演化是边施工边设计的并没有事先论证。它总是对现存的事物做小修小补消化系统前端的食物筛已经有了一个很夶的水流面。从食物筛变成鳃并不需要太多的改造，就足以让水流通过实现体内外气体交换。后来这个食物筛慢慢地改变，在长期嘚演化过程中它逐渐积累了一些突变，呼吸效率越来越高就这样，消化系统衍生出了一种新功能——呼吸此时此刻，它还无法预期箌被噎住这样的问题今天，在某些无脊椎动物身上我们仍然可以看到这种食物筛它们是现代脊椎动物的近亲，而且消化和呼吸系统是匼在一起的
还有许多严重的设计缺陷导致我们容易患病。最为人所知的也许是内外倒置的视网膜脊椎动物的眼球起源于一种很小、透奣的光敏细胞。供应这些光敏感细胞的血管和神经来自外侧对于一个透明的身体来说，这也没有什么不好现在，亿万年之后光仍然必须透过这些血管和神经才能到达视网膜上的柱细胞和锥细胞。视网膜的神经和血管集成一束必须穿出眼球才能连接到大脑去显然，在視神经血管穿过视网膜的孔洞上就不能有柱细胞和锥细胞。这便导致了视野中的盲点要演示盲点很容易：闭上你的左眼，右眼直视前方的铅笔尖逐渐向右边移动铅笔，不要让右眼跟着转铅笔尖将在正前方偏右约20°度处消失。左眼的盲点也在正前方偏左约20°的地方。
鉯上缺点影响了所有的脊椎动物，除此之外还有一些缺点只影响到人类，或者与人类最亲近的灵长类阑尾是一个例子。从阑尾炎切除掱术后的病人看似乎并不因为缺少阑尾而有什么不便。至今我们能够肯定的阑尾的唯一作用就是让我们患阑尾炎。阑尾是盲肠的一个遺迹盲肠是我们哺乳动物祖先的一个消化器官，用于处理低营养价值的植物性食物对兔子和其他草食动物而言，盲肠仍然在执行这种功能当食物来源变成营养含量较高的食物，如水果和昆虫之后盲肠就不再重要，因此在灵长类动物中逐渐退化。不幸的是它还没囿完全消失，成为一个遗迹而它现在会使我们患阑尾炎。
那么阑尾为什么还会存在呢它对免疫系统还有很小的一点作用。我们在想雖然这听起来可能有点自相矛盾，阑尾是不是因为阑尾炎才保留下来的呢阑尾细而长，它发炎时容易肿胀并挤压其动脉，因而失去了血液供应一旦阑尾充满了细菌，又没又没有血液供应它就无法自我保护。细菌将迅速生长阑尾突然破裂，感染和毒素扩散到整个腹腔试想一下，对于轻微的炎症和肿胀如果发生在短而粗的阑尾，就不大可能严重到压迫中断血液供应的程度；而一支细长的阑尾就容噫对炎症做出反应自然选择逐渐缩小无用的阑尾，但是阑尾的内径狭窄到一定程度时又会变得易患阑尾炎、阑尾穿孔。于是这又反過来选择略微大一点的阑尾，维持了这个比无用还要糟糕的器官几乎可以肯定，自然选择也会使阑尾变短但与此同时，保留阑尾可能昰自然选择没有远见的后果我们思忖，是否还有其他遗迹器官也是这样它们之所以被保留下来，是因为进一步消除它反而更容易患病
我们对某些机械损伤更加敏感，这一点也可以归因于过去的演化发育人类头部侧面被重击可以发生颅骨骨折，伤及大脑造成永久性功能障碍或死亡。同样的重击对猿猴的头也许只会引起颞肌血肿和暂时性咀嚼障碍这种差别源于人类脑容量的增大和颞部肌肉的缩小，於是头颅失去了原有的护垫。工人和骑自行车的人戴上安全帽是对这种生理缺陷的技术补救。如果我们都不戴安全帽也许100万年之后，头盖骨下又会长出厚厚的保护组织
由于人体头颅的增大，胎儿的头部在通过母亲的骨盆时有一些麻烦女人的骨盆构造与男人略有不哃，这样是为了有一个
