薛人望(章静绘)
斯坦福大学医学院教授薛人望(Aaron Hsueh)先生以达尔文的演化论观念从事生命科学研究半世纪之久,发表学术论文四百余篇,被引用近六万次。他发现了多种人类新激素及受体,并研发体外卵泡激活(IVA)治疗女性不孕,被美国《时代》杂志评为“2013年十大医学突破之一”。从1978年起,薛人望频繁回中国讲学,为中国生殖医学、演化医学培养下一代学人。最近,他在复旦大学出版社出版了《演化医学启示录》一书。在接受《上海书评》专访时,他谈到了演化论对我们理解人类身心疾病及文化现象的启示作用。
《演化医学启示录》,[美] 薛人望/冯异著,复旦大学出版社2022年9月出版,282页,98.00元
在中文语境中,“进化”和“演化”同时存在,“进化论”与“演化论”同被使用,想先请您谈谈,“进化”和“演化”有什么区别?
薛人望:“进化”与“演化”同为evolution的中译,而evolution这个词最早在日文中被译为“进化”,随后被早期在日本的中国留学生带回中国。其实,严复最初的中译“演化”更为贴切。大家的想法一般是,大部分生物属于低等生物,而人类是最高等的,所以用“进化”。其实,evolution没有目的性,也没有目标,不是要变得越来越“好”,更不是非常强烈地要往哪个方向变化, “演化”才是更为准确的译法。
有些人误解了“演化”,以为人类是从猴子“演化”(或“进化”)而来的,因而不相信演化论。这是因为不了解达尔文在《物种起源》中提出的“自然选择”理论。达尔文认为:在生活条件不断变化下,生物几乎都表现出个体差异,并有过度繁殖的倾向;在生存斗争过程中,具备有利变异的个体能生存下来并繁殖后代,逐渐产生新物种;而具备不利变异的个体则因为不适应环境逐渐被淘汰。这种优胜劣汰或适者生存的原理,被称为自然选择。在自然选择的过程中,不适应特定环境的个体遭到淘汰;有许多生物(如真菌、鲨鱼等)则随着时间的推移几乎没有变化——它们并没有在进步的阶梯上前进;其他生物体则发生了巨大变化,但它们并没有变得“更好”。“适应”与环境有关,与进步无关。自然选择是变异、差异繁殖和遗传的简单结果——它是无意识和无目的的。它不是经由“努力”而产生的“进步”。自然选择并不是万能的,它不会产生完美的生物。自然选择会消除在特定环境中不适合的个体,在今天这个特别的环境里,能够活下来的、现在还存在的,都是发生了微小改变的生物。我在《演化医学启示录》中讨论的许多现代人类的疾病,都是因为环境变得太快,但我们人类基因改变的速度跟不上,导致了人体的各种不适应。有人认为,从宏观角度来看,有智慧的人类一定是比细菌更为“进化”的。而从达尔文的理论来看,地球极度暖化的世界,人类有可能灭绝,细菌却可以存活。就像在白垩纪时代,发生了彗星撞击地球的巨大灾难,“进化”的恐龙灭绝了,而一些小型的低等哺乳动物(如啮齿类)却存活了下来,成为我们的祖先。
法国自然学家拉马克(Jean-Baptiste Lamarck,1744-1829)曾经认为,长颈鹿经常拉伸脖子所获得的额外颈长度可能会遗传给后代。这个学说后来成为错误科学的教科书样板。达尔文提出:尽管高大体型的成本相当高(比如需要较高的血压将血液输送到大脑),但地面食物短缺以及相较于其他食草动物的竞争优势,可能有利于那些能够到树木较高分支的长颈鹿的存活。此外,长颈可能涉及公鹿的支配等级仪式“以颈互撞”(necking)——拥有长而强壮的脖颈是一种性选择优势。值得一提的是,2021年,丹麦和中国的研究人员发表了长颈鹿基因组序列,并确定了该属独有的突变。他们发现,在演化过程中,长颈鹿的嗅觉变得不那么有用了(嗅觉系统失去了大约五十个功能受体),但作为交换,它可以看得更远,可更早地发现食物和捕食者。有趣的是,人与猿猴的共同祖先逐渐演化出直立猿人,使今天的我们不再爬行、可以看得更远、可以用双手使用工具,但也失去了很多嗅觉的功能受体。
说到人体对环境变化的不适应所导致的疾病,能请您详细谈谈吗?
薛人望:以肥胖为例。现代社会,肥胖与糖尿病发病率居高不下,造成了很严重的健康问题。其实,肥胖与演化存在密切关系,可以说是一种标准的“演化病”。人类祖先需要在野外寻找食物,为了适应食物稀缺的生存环境,人体内许多基因发生突变,并演化出许多机制,使得人类即使仅摄入少量食物,获得的能量也会尽可能地积攒下来,以备不时之需。人类祖先在摄取食物后得到快感,也促使他们继续寻找食物。这种与食物存储相关的基因称为“节俭基因”。恰恰是节俭基因,使得人类喜欢吃甜食。
糖在全世界普及,是一件离今天很近的事情——印度提取蔗糖只有两千年的历史,在人类演化史上不过是一瞬间而已。今天一个人一天从饮料、蛋糕、冰激凌等饮食当中摄取的糖,可能是祖先几个月的总和。人类还不能这么快适应糖的无限量供应。比如,对很多现代人来说,可乐是不可或缺的。而一罐可乐含有近四十克糖,远远超过了营养学专家所建议的每天三十克摄入量。当血糖突然升高时,胰腺中的胰岛会产生胰岛素,使血糖降低至正常水平。对正常人来说,只要每喝一口可乐,血糖稍有升高,胰岛素就会适量分泌,维持血糖;但机体产生胰岛素来抑制血糖水平的能力是有限的,若经常喝含糖饮料,这一机制便会逐渐疲劳并受损,增加罹患2型糖尿病的风险。即便喝所谓的无糖可乐,也并不健康。我们的大脑中已经有祖先演化出的一套机制,当我们摄入糖时,多巴胺的通道会被激活,增加吃糖的欲望。无糖饮料中的人造甜味剂虽然能够满足人味蕾对甜味的需求,但却并不能满足大脑的糖分需求(glucose drive)。换而言之,我们尽管食用了这些甜味剂,大脑仍觉得不够,因而想要再吃再喝,反而促使我们吃下更多的食物。
关于人类所罹患的精神疾病如焦虑症,站在演化的角度来看,是怎么形成的呢?
薛人望:这一类疾病的形成原因,目前还没有完全明晰,不过跟大多数疾病一样,一部分原因是基因的,还有一部分原因是环境的。如果从演化的角度来看,焦虑其实是一种非常重要的防御机制。就像我们人类如果感觉不到疼痛,就无法生存一样。恰恰是因为我们会产生焦虑,才会去考虑更为久远的事情。我们中国人有一句俗语,“人无远虑,必有近忧”,说的恰恰就是这个保护机制。例如能够降低疼痛及焦虑的大麻,由于含有大麻素(THC)成分,会使人有飘飘欲仙的感觉,而科学家发现人体本就会分泌出一种像THC的“内大麻素”,在激烈运动后会分泌出来舒缓情绪、减少焦虑。
《演化医学启示录》中涉及女性不适应的问题,不单是对男性读者,即便是对许多女性读者而言,可能都是闻所未闻的新知,能请您谈谈吗?
薛人望:很高兴能够就这个问题接受采访,我在书中专门花了一个章节来讲述女性对环境的不适应。这里我想再稍微谈三个问题。
第一个是月经的问题。我们的祖先在几代以前几乎都是没有月经的,因为一到性成熟,就开始不停怀孕,无论怀孕期还是哺乳期都没有月经。女性每个月都来月经是相当晚近的一件事情,相关的疾病如子宫异位,其实只有现代人才会有。我常常听学生提到,最近因为考试压力太大,感到非常紧张,然后月经不调,去医院找医生开药物服用。对此,我明确表示反对。月经不调是因为大脑受到压力,不能正常地分泌作用于卵巢的激素。卵巢功能每个月有一定周期,本来就很容易被情绪影响,没有流血并不是一件坏事,没有必要为此专门去服药。这相当程度上是受到文化因素的影响,把月经与女性身份绑定,似乎一定要每个月都来月经才能成为女性,如果不是就会感到焦虑,其实毫无必要,女性不是因为每个月流血才成为女性。其实就像许多运动员在比赛前服用激素药物使月经暂停,一般女性是完全可以用激素调控月经流血,而不影响卵巢功能的。
第二个是难产的问题。其实,人类的祖先都是在地上爬行,到了人类突然站了起来,给骨盆带来了很大的压力,造成骨盆变窄;更重要的一点是,人类婴儿的头比祖先那个时期大了很多,整个体型也更大了。所以,女性遇到难产是很常见的一个现象,现在也有与之相对应的新技术——剖腹产。千万不要相信那些劝说女性不要剖腹产的论调,女性不用经历生育的疼痛也可以成为一名称职的母亲。
第三个问题,是现在女性乳腺癌、子宫癌、卵巢癌的患病率都增高了,其实这些与月经周期有关。每一个月经周期,雌激素都会升高,刺激乳房和子宫细胞增值;还要排卵,排卵的时候卵巢上就会有一个洞,然后身体对此多次修复,这些机制可能会增加一些病变的风险。这些都是演化病。对演化医学增加了解,可以帮助我们更好地认识女性可能会罹患的疾病,从而解决问题。
您也在书中谈到,演化中存在着一种“路径依赖”现象,能否请您解释一下?这种“路径依赖”是跨文化的吗?
薛人望:关于“路径依赖”,一个很好的例子是血型。比如印第安人统统都是B型,这是因为当初在欧亚大陆之间发生迁徙的时候,只有一小群人能够忍耐寒冬或是运气足够好,成功度过白令海峡,他们正好是B型血,他们的子孙也都是B型。这就是路径依赖的现象。就连肿瘤的演化也有路径依赖的现象:最早的肿瘤干细胞的突变一直存留在所有的子代中,这与人类的演化是类似的,细胞突变分化之后就会迁徙,在这一迁徙过程中也存在路径依赖。所以,从演化的角度看,我们可以通过单细胞测序知道某个肿瘤是从哪条路走过来的,这对治疗来说至关重要。
文化现象也存在路径依赖,这就是“模因”(meme)现象。模因这个概念是道金斯(Richard Dawkins,1941-)于1976年创造出来的,也称为米姆,它源于古希腊语“mimema”,意为模仿。道金斯举了音调、信仰、服装时尚、制作陶器的方法作为模因的例子。其实,货币、儿歌,以及宗教、语言等也都是模因。模因的传播与病毒十分相似,甚至可以说是有过之而无不及。两者都可以通过自然选择或人为选择而演化,并产生突变、竞争和“遗传”。而两者的不同之处在于:模因的复制(模仿)、变异与选择的演化过程,是通过它们的宿主所产生的行为、言论等方式传播。思维是模因的载体,在人类社会中传递一些对社会有利的高质量模因(如道德等),可以增加模因存活和广泛传播的可能性。例如,反对谋杀和盗窃等模因更有可能保留在人类社会并流传下去。缺乏这些有益模因的社会,将失去许多选择优势而灭亡,其模因也会随之消失。相应地,一个社会中传播较为受限的模因可能会逐渐灭绝,而其他传播较为广泛的模因则拥有继续演化的优势。但是,其中不乏对人类有害的模因,一旦它们进行了有效的复制并大量传播,可能会产生无法预计的危害。譬如纳粹宣扬极端种族主义屠杀犹太人,又如十五到十九世纪初的“西班牙宗教裁判所”对所谓“异教徒”的迫害等等,都是人类传播有害模因而对“非我族类”的排斥行为。
顺着前面这个话题,您可以进一步谈谈,如何通过演化论中的模因概念,来观察和解释人类社会的文化现象吗?
薛人望:可以举宗教为例。正规化宗教起源于五千年前,伴随着更大的人口群体和政治组织的发展。教化神明是随着社会复杂性而大幅度增加的。当个人和团体面临他们无法理解或预测的事件(例如天灾和不可避免的死亡),宗教能安抚他们情绪稳定。仪式和相关的迷信,也有助于建立团体的凝聚力。叙述神话故事强化了群体认同,也从而增强了凝聚力。人类最早崇拜太阳——太阳对我们的重要性不言而喻。在埃及,也有人崇拜动物,如猫。后来,人们就相信天上有神灵。有的宗教开始相信天上有一个万能的神,如基督教、伊斯兰教;最后还有人称他自己就是神,成为教主。只要能够说服群众,这个宗教就可以传下去。世界上许多最成功的宗教,随着时间的推移,都表现出了模因的改变。犹太教、基督教、天主教、伊斯兰教和摩门教,都是通过共同的一神教这个模因的变异、修改和重组而发展起来的。许多地区都有传教活动,以增加群体数量,传播并见证“救世主”的信息。最早的传教记录可以追溯到佛教,在印度阿育王统治时期,早在基督之前的几个世纪。这个特点在许多古希腊罗马的“神秘宗教”中变得很普遍,而以基督教为高潮,后来被伊斯兰教所采用,随着时间的推移,演变成了各种信仰。
您在书中讨论了基因组学的研究,从技术上来看,相关研究还有很大的探索空间和发展潜力,然而,站在伦理角度来看,似乎存在不小争议,公众对此表达了很多担忧,对此,您怎么看?
薛人望:基因编辑之前的确在中国大陆引发了公众的关注,某些科研人员也遭到了强烈的谴责和批判,不过,这主要是因为他违背了科学实验应该遵守的基本操作规范。而基因编辑研究之所以在西方——例如美国这样的国家——引发巨大争议,主要是因为两个原因:其一是宗教原因,西方社会的宗教信仰氛围还是相当浓厚的,不少民众出于宗教考虑而不支持生殖细胞的基因编辑;其二是历史原因,纳粹政府曾经大力推行“优生学”,酿成了历史悲剧,从而使得“优生学”成为敏感的研究禁区。具体到中国,这两个原因其实都不存在,中国很多父母关心的是更为实际的问题:从技术角度而言,能不能治好自己孩子的遗传病。所以,在我看来,我们需要正视基因编辑能够对人类带来的益处,一旦技术上取得突破,很多单基因疾病就能被治愈,很多孩子免去了疾病的痛苦,而他们的父母也不必再受到折磨。科学家们正在针对遗传病来设计相关实验,有望取得突破。如果我们能够治好遗传病的话,为什么不去尝试呢?
您谈到,“胚胎发育一定程度上可以再现演化过程”,这是否意味着,数万年的人类进化史可以密集地表征在数月的胚胎发育之中?
薛人望:我们跟恐龙有共同祖先,跟平常吃的水果也有共同祖先,如果一直往前追溯,最后我们就会发现,世界上的所有生物都拥有同一个祖先——确实,有很多痕迹还存在于我们的胚胎。然而,这个问题还没有完全解决,我们无法回到从前去看看大家的共同祖先究竟是什么样子的,现在我们能够做到的,就是追寻现在的基因如何与以前的基因产生的联系。例如,有一个基因叫做Histone4,我们跟我们今天午餐吃的水果,百分之九十八的H4序列都是相同的。只是,站在基因的角度来看,我们还不能把胚胎的故事完全讲清楚。对科学家而言,能做的事情就是不断逼近真理,但从不敢说已经掌握真理。
您谈到衰老、死亡等问题,抱着一种豁达态度,那么,对大多数普通人而言,能够从生命科学、从演化论当中,获得怎样的关于衰老与死亡的启示呢?
薛人望:其实,从演化角度来看衰老,是非常简单的一个问题。你作为人类存在的任务就是繁殖下一代,让基因遗传下去,一旦你完成自然选择的任务之后,就开始衰老了。举个例子:像与胰岛素系相近的生长分子(growth factor)能让果蝇和线虫生长得很好,但如果把这些分子从它们身体中移除,存活时间会变成原来的两倍,因为在它们的生长过程中会产生一些叫做自由基(free radical)的物质,可能会造成细胞的突变,对寿命会产生不利影响。所以,一个身高比较矮的人,他的生长激素可能很少,寿命就会相对较长。有一个实验的结果也提到,进食较少有助于长寿。那么,你是愿意每天半饥半饱但活得长寿呢,还是每天吃饱喝足却活得短命呢?在我看来,这里的重点不在于能活多久,而在于能不能活得有意义。这更多的是一个哲学问题,看你自己怎么对各项生命选择进行价值排序。而我觉得,对年轻人来说,有四个“P”很重要:Purpose,Pride,Pleasure,此外还要再加上一个Physical。我们的生活要有一个目标(Purpose),要找到能给我们带来成就感(Pride)和愉悦感(Pleasure)的事情,此外,还要保持运动(Physical)。能够做到这四点的话,就不用害怕衰老了。
至于死亡,这是一件必然的事情。如果我们能够跳脱人类个体的视角,站在科学的视角上,从一个更宏观的维度来看待死亡的话,或许就能摆脱恐惧了。作家李黎写过一篇文章《海枯石未烂》,其中有一段话值得分享给各位:“据估计,地球大约已存在有四十六亿年了。这个数目太庞大了,我只能把它简化成自己可以理解的数字——去掉‘亿’字,假设地球是个四十六岁的人吧,那么这个中年人终其一生都在不断地‘形成’他此刻的模样: 海洋与大陆的移动,山脉的起伏……至于‘生命’呢?在他十一岁的时候,单细胞有机体出现了;可是最原始的‘动物’——虫豸水母之类的东西,得等到他四十岁时才成形。八个月前——他已超过四十五岁了,恐龙方才露脸。至于我们的人类文明——很抱歉,只是仅仅两个小时之前才开始的事。……想到人类最早的先祖,亿万年下来,这条延续不断的生命线,每一个点、每一个环节、每一个生命,都要历尽艰辛的存活到他们成长、成熟,然后觅到伴侣、结合生出下一代,一代又一代没有间断的,才能有今天此刻此地的你和我。亿万年啊,任何一个点、任何一个环节中断了,‘我’就不会在这里了。这是何等艰巨又奇妙的过程!这样看待生命的延续,就会觉得每一个存在的生命,都是一个小小的奇迹。”
最后一个问题,关于自由意志是否存在,站在一位生命科学家的角度,能请您谈谈吗?
薛人望:我们不妨先回看一下历史。在中世纪,人类信仰“神”、皇权或其他的权威;信仰的对立、服从与反抗的冲突,导致人类从未停止斗争。而在过去的一两百年间,“人文主义”出现了,人类试图摆脱至高权威的支配,掌控自己的思想、行动甚至命运。于是,“自由意志”决定了我们日常生活、艺术欣赏、健康习惯、伴侣选择、政治取向等。可是,换个角度来看,我们每个人的“命运”都不是由自己控制的:我们是生在古代、近代或当代(天时),生在非洲、欧美或中国(地利),都影响我们的命运;更进一步,我们由祖先所遗传的基因,还有环境和教育中传承的模因(人和),这些所谓“天时、地利、人和”的种种因素,都在引导我们做出每一个决定。
达尔文提出演化论是在十九世纪,二十世纪是“后达尔文时代”,如今我们已经进入了二十一世纪。在二十一世纪之前,基因突变是随机的,但自然选择并非随机,而是随着环境改变可以由人为改变了,所以人为选择取代了自然选择。到了未来的“美丽新世界”之中,可能不再存在自然选择,甚至没有性选择可言,我们人类会更多地控制我们所处的环境,性是为了快乐而不是为了生育下一代。在大数据演算愈发完善的情况下,各种人类行为会越来越变得可以预测甚至调控,随着对演化和医学的理解不断进步,大量的研究数据让人们了解到:人类这个有机体,从远古时代到现代,所有的生理和思维在环境中受自然选择而存活下来的基因和模因,都可以用计算机演算出来——用越来越复杂的计算机算法(algorithm),我们可以更进一步了解是什么决定了我们的自由意志。今天的计算机可以监控我们的思维、意念、生理需要和反应,更可以预测和操纵我们对事物的行为模式,例如衣食住行的消费选择、购买哪些商品、做出哪些保健和医疗的决定、到何处旅行度假,甚至进行“门当户对”的配偶选择……照这样发展下去,人类的自由意志终将被计算机算法取代——其实,我们现在已经更相信全球定位系统(GPS)替我们带路了,也开始相信计算机算法告诉我们依照基因型而预测的患癌可能性,虽然我们依然相信这是自己自由意志的选择。
那么,在这个前所未有的境况之下,人类如何面对这个未来的“美丽新世界”?就像费米在1942年与一群科学家成功完成了第一个核链式反应,人类可以用来造原子弹也可以用核反应发电,我们要如何面对演化医学及高速电脑对人类未来的影响?这值得我们每个人去思考。