304-芭芭拉·纳特森-霍洛维茨：向兽医与动物学习之一

万年看客

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我今天要与大家分享两项理念。首先，我相信研究人类的进化历程有助于改善当今以及未来的人类健康，其次，我相信研究其他非人类的动物的健康问题，同样有助于改进人类这一物种的健康。在接下来的四十五分钟当中，我想向大家证明这两项里面的真实性。忽视健康医学的进化视角与比较视角会剥夺我们在人类健康与动物健康这两个领域提出新假设，做出医学创新的机会，还会剥夺我们更加富有同情心地思考病人处境的机会，尤其是在我们如此重视保护生物多样性的当下。

进化生物学能为医学提供借鉴的理念并不是新鲜事物，实际上这一理念已经出现了几十年。最著名且最有影响力的支持来自一位诺贝尔生物与医学奖得主，荷兰生物学家尼古拉斯.廷贝亨于1973年获此奖项。他与另外两人共同领取了这一年的奖项，一位是生态生物学家卡尔.冯.弗利，另一位是康拉德.洛伦茨——他最著名的成果是对于印刻现象的研究，比方说刚出壳的小鸭子会把任何人或者事物当成自己的妈妈。廷贝亨对于进化医学做出过很多贡献，其中最著名的是他提出了一项由四部分构成的框架。这个框架包含四个问题。他相信如果要从整体层面理解任何生物学现象，就必须回答这四个问题。他意识到在生物学领域绝大多数英国理论都是都是近似性的与机械性的。他是一名动物行为学家，所以他这里讨论的是动物行为。比方说如果按照近似与机械性理论来解释公鸡早上为什么打鸣，那么人们会说公鸡之所以打鸣是因为太阳出来了，阳光刺激了公鸡的视网膜，从而触发了公鸡的反射弧。另一种同样近似性的解释是发展式解释：刚孵出壳的公鸡并不会打鸣，但是随着它们逐渐生长到性成熟阶段，体内发生了一系列激素变化，最终导致了早上打鸣这一行为。这些都是传统的近似性解释。

廷贝亨认为，除了这些近似性的机械性解释之外，我们还需要考虑基于进化知识的解释。换句话说就是要考虑到种系发生学与进化适应。从种系发生学角度来说应当提出的问题是“还有哪些与公鸡亲缘相近的物种同样也会早上打鸣？”从适应性角度来说应当提出的问题是“早上打鸣究竟能怎样帮助公鸡适应环境？”廷泊根的这四个问题也可以应用于人类医学面对的一切病患，应用于人类面对的一切疾病与失调症状。这并不是我们研究医学的一贯方式。从根本上来说，廷贝亨主张一种整体看待疾病以及一切生物现象的方式。他主张要看到大局。因此我为今天的各位呈现了一幅大局观。这种看待人类健康的方式并不是近似性机械性方式，而是基于背景的整体性的方式。

我本人的故事开始于加州大学。我在这个学校担任了25年的心脏学家。大约10年前我为一个专攻心律失常的研究团体担任心脏成像负责人。有一天洛杉矶动物园的一名兽医给我打来电话，说是有一只名叫潘多拉的黑猩猩一觉醒来之后半边脸歪斜并且流口水不止。 他们担心黑猩猩中风了，因此希望我前往动物园检查一下具体的中风位置。北美动物园的兽医全都受过严格训练，具有高超的职业资质，将自己的动物病人照顾的无微不至。但是他们也的确偶尔会向人类医学界求援，恳请专攻人类的医生前来会诊，乃至为动物做手术。这一次有幸接到此类求助电话的医生碰巧是我。这是我第一次给黑猩猩进行插管成像，成像原理是超声波。我们将成像导管插入人类或者黑猩猩的咽喉，以此来观察病患的心脏。再后来我还会诊了一只疑似主动脉撕裂的大猩猩，一只下半身积液疑似心脏衰竭的加州海狮，一只心跳有杂音的金刚鹦鹉，以及一头心包积液的雌狮“曲奇”——在多方合作下，我们为这头雌狮进行了抽液手术，参与者包括动物园的兽医与加州大学的心脏外科医生。这是一次兽医与人类医学的跨界合作，结果十分成功，狮子恢复的很好。这些工作经验让我十分兴奋，99%的时间里我都呆在加州大学应对各种心脏病病人与高血压病人，然后突然我就被叫到了动物园。在动物园里我旁听过很多场兽医工作会议，他们在会上讨论的内容包括如何控制狮子的乳腺癌转移，如何为患有脆性糖尿病的山魈制定最佳胰岛素用量，如何采用百忧解来应对黑熊的强迫症行为。在我的从医生涯当中，我以前从没想过所谓的人类疾病也可以自发出现在动物身上。这使我意识到，我们的医学教育——至少我所接受过的医学教育——存在着很大的缺口。

接下来我了解了许多人类医学与兽医学之间的联系。比方说有一位威廉.奥斯勒爵士，你随便找一位医学生问一问现代医学之父是谁，奥斯勒这个名字肯定很快就会出现。结果我发现兽医同样认为奥斯勒是自己领域的创始人之一。奥斯勒率先提出了统一医学的概念，他也是迈克吉尔兽医学院的创始人之一。奥斯勒的老师、十九世纪非常著名的病理学家鲁道夫.魏尔肖曾经主张兽类的医学与人类的医学之间不存在分界线，也不该存在分界线。两边的工作对象虽有不同，但是各自取得的经验却可以共同构成一切医学的基础。当年我学医的时候学到的说法主张人类健康与动物健康之间的联系是病原体，换句话说就是从动物传播到人的细菌病毒与真菌。我们并不经常讨论人类如何将疾病传播给动物。今日医学生们学到的绝大部分人类健康与动物健康之间的关系依然局限于传染病。诚然，许多深刻影响人类的传染病确实来自动物病原库。但是在动物园里我却听到了另一套截然不同的说辞：那里的兽医讨论肠道发炎、关节炎，糖尿病与乳腺癌。于是我开始思考，在传染病之外，人类健康与动物健康之间还存在着多大联系？动物会患心脏病吗？会患糖尿病吗？还有脑瘤、脑震荡、中风、哮喘、过敏、乳腺癌、白血病、不孕不育、痛经、性功能失调？我可以看到观众席上的所有兽医观众们都在点头。所有这些问题的答案都是肯定的，但是绝大多数医生都没有意识到这些信息的存在。

对于我来说问题还不仅仅在于疾病。随着我参加了越来越多的兽医研讨会，并且阅读了越来越多的兽医文献，我意识到兽医同样也要应对精神病理学的问题，换句话说动物同样会遭受心理疾病。于是我开始询问生理疾病以外的问题，动物会不会患上强迫症？会不会自残？会不会饮食失调？会不会焦虑？会不会滥用成瘾品？会不会遭受与年龄相关的认知衰退？所有这些问题的答案同样也是肯定的。假如我们能在讨论疾病时意识到同样的疾病既可以出现在人身上，也可以发生在一只鸟身上或者一头海象身上，那你自然会意识到人与这些动物有共同的祖先。换句话说，你其实正在讨论种系发生学，也就是进化生物学。

接下来我要带着大家走马观花式地回顾一下心脏的进化历程，然后向大家深入展示一下人类疾病易得性如何进化而来？当然，人类疾病是一个范围极其广大的领域，这里我主要向大家介绍癌症、心脏病与精神疾病的易得性。我们这里涉及的时间线以智人这一物种的出现为终点，我先为接下来的智人中心论立场赔个不是——我们讨论的主题的确是进化医学，而我确实是一位专门治疗治人的医生。我之所以着重关注癌症，心脏病与精神疾病，因为这三类疾病是我们所谓的高影响力人类挑战。140亿年前银河系形成，快进一百亿年，太阳系在距今46亿年前形成。再快进十亿年，地球上出现了第一个单细胞生命。距今20亿年前真核细胞首次问世，它远比最初的单细胞生命复杂得多，包含了以线粒体为代表的一整套细胞器。真核细胞催生了多细胞生物的出现，多细胞生物的复杂性更上一层楼，形成了三胚层结构。这套结构为日后各种生物身体部分的发育搭建了脚手架，尤其是心血管系统。

作为一名心脏病学家，我想向大家展示一下在心室结构出现之前还曾经进化出过哪些心脏结构？首先是距今7亿到8亿年前的环节动物。画面上的视频展现了一条蚯蚓的心脏的跳动，我们可以看到这颗心脏不断搏动，推动血液流动，这颗心脏的每一次搏动都受到了电脉冲的驱使。换句话说我们完全可以为蚯蚓绘制心电图。看完了蚯蚓，我们再来看看昆虫。画面上是一只苍蝇，可以看到它腹部一鼓一鼓之处就是心脏正在跳动。我们同样可以为苍蝇绘制心电图，只不过必须采用十分微小的电极。蜘蛛也一样，虽说蜘蛛并非昆虫，但是与昆虫同属节肢动物。画面上是蜘蛛的心血管造影照片，可以看到血液怎样流出心脏流向身体的各个部位。顺便说一句，蜘蛛的心脏位于背部顶端。最后来看看软体动物，它们同样最早出现于距今七八亿年前，可以看到它们的心脏收拢在壳里。

我们再快进几亿年，看一看最早的新式结构。最先进化出新式结构的生物是鱼类。我所谓的心室式心脏，指的是心脏由肌丝细胞构成，就像我们人类一样。当然，人类有两个心室，鱼类只有一个；人类有两个心房，鱼类同样只有一个。但是我们双方的心脏都是由肌丝细胞构成的。再接下来两栖动物和爬行动物也进化出了新式结构，两栖动物有两个心房一个心室。蜥蜴的心脏当中出现了开始隔离心室的结构，至于鳄类的心脏则几乎完全划分出了两个心室，最终鸟类和哺乳动物的心脏彻底区分成为了左心室和右心室，左心房与右心房。这种心脏结构赋予了鸟类无与伦比的运动能力……那么恐龙又如何？很不幸的是我没有现成的恐龙心脏给大家看。但是很多人都相信，基于我们目前已知的知识，既然恐龙是鸟类的祖先。，那么肯定有很多恐龙确实具备了区分左右心室的心脏。再来看看哺乳动物，四分结构的心脏使得我们具备了保持温血的能力。任何哺乳动物——无论是啮齿类还是罗德学者——的心脏里都长有室间隔。这是哺乳动物的标配，尽管有时先天缺陷会使得某些个体的室间隔上面有漏洞。

我们今天的主题不是正常心脏的进化，而是心脏病的进化，因此首先我要谈一下我们与动物的共同祖先，画面右边是大约八年前我在加州大学拍摄的一张人类心脏食道超声心动图，画面左边则是同一套成像方法拍摄的黑猩猩心脏影像。两位病患都有同样的问题：他们的心房里边有一块血块。两位病患都患有浸润性心肌病，这是一种不很常见的疾病。这一来我们难免要位，既然智人或者说现代人会患上浸润性心肌病，黑猩猩也会患上浸润性心肌病，那么智人与黑猩猩的共同祖先是否会患上这种疾病？假如这个问题的答案是肯定的，固然十分引人入胜；但假如这个问题的答案是否定的，那么我们接下来还要问为什么这种疾病是怎样出现的，又是怎样留存下来的？话说至此，我们就触及了动物抗病能力的天然模型。目前我们相信，人类与黑猩猩的共同祖先大约生活在距今600万年前。理查德.道金斯构想过一种非常高明的方法来体现这一时间尺度。假设我站在舍曼尼卡的海滩上，一只脚在海水里，一只脚踩着沙子。我伸出一只手挽住我母亲的手，我母亲挽住我姥姥的手，我姥姥挽住我太姥姥的手，依次向前类推。这条人链从圣莫尼卡出发向东延伸，等到排列到第528,000名排队者的时候，我们与黑猩猩的共同祖先就出现了。当然，黑猩猩也可以做出同样的主张。它们完全可以在我们旁边排一条平行的队列。那么这只动物会不会患上浸润性心肌病？这条队列究竟是长还是短？假设每一位排队人都要占据一码的宽度，你猜这到队列会通到哪里去？如果将这道队列摆在美国地图上，那么大约能抵达300英里之外的亚里桑那州凤凰城

一旦我们将共同祖先与易患病性摆在一起思考，问题就变得有趣起来了。大多数医生都不知道他们日常诊疗的疾病当中有多少种也会在动物身上自发出现。首先我想谈谈癌症，因为一项关于癌症的研究表明了基于种系发生学和进化生物学的医学观念具有怎样强大的力量。2015年秋田实验医学期刊刊发了一篇论文，这篇论文从种系发生学的视角观察了不同物种的动物的患癌几率之间的差异，由此发现了一套生物体遏制癌症的机制。癌症广泛存在于动物界。当基因遭受了足量突变的伤害之后，致使体细胞不受控制地增殖，我们将这一现象称作癌症。几十年前人们观察到某种动物的患癌几率取决于生当中全身细胞分裂的次数。细胞分裂次数越多，基因变异的可能性就越大。换句话说，体型越大，细胞总数越多的动物患癌概率应该越大。大象的体型非常大，体内细胞数量非常多，因此每一头大象都应该患上癌症。但是实际情况并非如此。由此可知，大象很可能进化出了某种对抗癌症的机制。这个有趣的理念存在了很久，从来没有得到检验。然后有一群研究人员——包括咱们亚利桑那州立大学的Carlo Marley以及犹他州大学的儿科肿瘤医生Joshua Schiffman——试图找到大象体内的癌症抑制机制。首先他们检查了各种不同哺乳动物的患癌几率，数据来自圣地亚哥动物园过去十四年间积累的动物验尸报告。结果发现，平均体重4800公斤的大象的患癌概率并不明显高于体重只有51克的老鼠。然后他们开始寻找大象体内的抵御与抑制癌症机制，具体做法是将大象与人类的血细胞分别暴露在辐射之下，以此损害血细胞的DNA。他们发现大象细胞的抑癌机制原比人类细胞更加活跃，换句话说，大象逐渐进化出越发庞大体型的同时也进化出了相应的抗癌机制。

接下来《新闻周刊》以这篇论文为题进行了一篇封面报道，并且向我约稿。我在文章中，指出这些研究人员采用的研究方法可以为疾病研究提供很有用的路线图。不仅可以用来研究癌症，还可以研究很多其他疾病，包括或者说尤其是心脏病。这也正是我的研究方向。人类的疾病与动物的疾病存在着很大程度上的重叠，而我们还没有研究过哪些动物会或者不会患上哪些人类疾病。我首先研究了动脉粥样硬化。这种疾病会堵塞人体的动脉，尤其是冠状动脉，从而引发多种心脏病。动脉粥样硬化的具体发病机制是血管内部的斑块逐渐堆积成型，导致血管堵塞。我们这里讨论的既不是个体的发病率，也不是群体的流行程度。这里讨论的仅仅是一篇刊登在动脉粥样硬化临床期刊上的、经受过同行审议的、以非人动物为主题的报道。这篇论文指出，动脉粥样硬化在动物界可谓无处不在。比方说鱼类也会患上动脉粥样硬化。比方说画面上这条密歇根湖大鳞鲑鱼的心脏就患上了动脉粥样硬化。鳍足类动物也会患动脉粥样硬化，有人曾记录了一头太平洋海象患有动脉粥样硬化，且伴随有多病灶心肌梗塞。但是我们真正感兴趣的问题在于是否存在某种完全不会患上动脉粥样硬化的动物，是否存在对抗动脉粥样硬化的自然机制。我们在动物身上寻找自然模型，就像马里博士他们在大象身上寻找抗癌机制一样。大象的患癌率要明显低于理论预测的水平，而我们要找的正是导致这一现象的机制。在研究当中我们发现鸟类遭受动脉粥样硬化的病例报道格外多。于是我们检查了40目258科曾经出现过动脉粥样硬化病例报道的鸟类，结果发现鸟类会得心脏病，会中风，还会遭受血管瘤破裂。但是我们又注意到——当然这一结论目前还不算确凿，很可能会被更加严谨的审视推翻——在高海拔地区飞行的鸟类从未出现过动脉粥样硬化病例报道。目前我们还不能主张这项发现完全属实，但无论如何对我来说这都是很大的激励。画面上是一只埃及秃鹫，分布在喜马拉雅山区以及印巴两国交界地的山区。这种鸟类以及其他生活方式与之相似的鸟类很可能进化出了某种机制，使其足以抵御2017年人类的最主要死因。

生物多样性不仅局限于热带雨林里鸟类身上五彩缤纷的羽毛，还能通过不同疾病的易得性得到体现。心脏病猝死的情况也与之类似。少数人类在精神高度紧张或者接收到很坏的消息时会感到胸痛。此时他们的心电图看上去就像心脏病发作一样，但实际上他们并没有犯心脏病。而这些人当中又有3%~5%的人会遭受心脏骤停并因此死亡。在兽医领域，野生生物学家也描述过类似的现象，而且不同动物面对猝死的脆弱性也不尽相同……以土拨鼠为例。从事野生动物观察的同事曾经告诉我，你可以放心大胆的把土拨鼠抓起来，因为土拨鼠很结实，不用担心会把它们吓坏。但是鼠兔又是另一回事。假如你抓起一只鼠兔捧在手里捂得稍微紧一点，很可能就把它们活活吓死了。换句话说，土拨鼠与鼠兔面对惊吓猝死的脆弱性相差很大。我们选定的研究对象是有蹄类动物。我们想看看哪一种有蹄类动物更容易或者更不容易出现这个问题？画面上的动物是叉角铃，它们之所以逃跑是因为摄影师正坐在直升机上拍摄它们。可以想象现场的噪音多么刺耳，而它们也肯定吓坏了。这项研究确实得出了许多有趣的结果，时间所限我这里就不细说了。但我认为这些结果对于我这位心脏病医生来说意义重大，而且对于所有医务工作者与病人来说同样也应该意义重大。当发生自然灾害、恐怖袭击、飓风或者地震的时候，与恐惧相关的死亡人数确实会上升。

画面上的照片拍摄于1994年洛杉矶诺思里奇地震之后，时间是1994年1月17日，当时我是加州大学内科住院总医师。地震过去一年后，我的一位同事在《新英格兰期刊》上发表文章。他的研究表明，1994年1月17日当天心脏病死亡人数远高于1993年、1992年与1991年的同一天。作为一名心脏病学家，我不仅想知道不同动物面对心脏病时的脆弱性差异，对于我所属物种内部不同个体的差异我也同样很感兴趣。这样的问题需要从生态角度出发来思考，也需要从进化角度出发来思考。但是这并不是医生们的传统思考方式。

最后我想略微谈一谈精神疾病。在我这场跨物种动物疾病研究的旅途中，最令我意外、最从根本上触动我的人类本质的发现就是动物也会遭受精神病态。我这里就不深谈了，只说一句：人类并不是唯一会遭受精神疾病的物种。我们来看看自残与醉酒这两个问题。此外我一听到自残二字，首先会想到一位头脑混乱的人类青少年——兴许还是个女孩——一个人把自己锁在房间里用小刀割伤自己。这个问题一听上去就只有第一世界的人类才用得着担心。但是令我大感意外的是，兽医也要与范围广泛的自残动物打交道。动物自残往往是对于隔离与压力的反应。有一种与自我割伤略微不同的自残形式——我们在人类身上也能得见——叫做拔毛癖，在人类身上的表现是拔头发。另一方面，很多鸟类在遭受隔离与压力时也会拔掉自己的羽毛。例如画面上这只可怜的金刚鹦鹉，前胸与双腿的羽毛已经被它自己拔光了。我相信人拔头发与鸟拔羽毛这两种行为背后有着共同的机制。那么醉酒又怎么说。长期以来我们都知道，很多种类的鸟类都会径直飞过长满浆果的树丛，非要去某几棵树上采食熟透发酵的浆果，比方说画面上这只朱缘蜡翅鸟。它们一旦发现发酵的浆果就会大吃特吃，然后一个个全都醉得飞不起来。兽医与野生动物生物学家很早就知道这一现象。在城市里这一现象尤其会危及鸟类的生命，因为它们飞得歪歪扭扭，一不小心就会在建筑物上面一头撞死。画面上这堆死鸟由洛杉矶县公共卫生部首席兽医艾米丽.比勒收集，她为这些死鸟进行了尸检，在胃里都发现了发酵浆果。

其他类型的精神疾病还包括暴饮暴食。在我开始研究**共病之前，我一直以为人类是唯一一种吃撑了还会吃的生物，而野生动物的饮食则很有节制——根本不是这么一回事。我在专家面前这么说时候很是被嘲笑了一通。紧缺是自然界无处不在的现实，因此只要食物足够充分，野生动物总会过量进食。反过来说，我还在堪萨斯的一家兽医院了解到，有些猪崽断奶之后被转移到成年猪群，会因为压力而拒绝进食，而且这些行为还会扩散。兽医将其称作瘦猪综合症，雌性猪崽的发病率略高于雄性。瘦猪综合症的若干特征很像人类的厌食。两种病是一回事吗？当然不是。两种病的机制有联系吗？我很怀疑确实如此。再反过来说，有些被圈养的类人猿在遭受压力时会自行催吐，再将呕吐物吃回去，如此反复。这种现象如果发生在人类身上——尤其是青少年身上——我们称之为反刍障碍。最后是强迫行为。人类的强迫行为往往来自痴迷。我们不知道动物会不会痴迷，因为它们没法开口告诉我们。但是我们在很多动物身上都见过强迫行为，尤其是狗。有些狗会强迫性地吮吸后爪或者追着自己的尾巴兜圈子。这种行为像极了强迫症发作的人类，他们的生活会因为无法停止强迫行为而遭到破坏。

我为什么认为这些信息很重要？因为我相信，在精神疾病这个问题上，我们必须认识到我们人类并不是唯一会患上精神疾病的生物。这一认识很有潜力缓解伴随精神疾病的耻辱。在座的各位都很有见识，想必都知道如今精神病人不仅要对抗疾病本身，还要对抗家人以及社会贴在他们身上的耻辱标签。我认为，从进化角度对比人与动物或许可以清除精神疾病的耻辱。

这些信息为什么重要？因为它们在科学层面意义重大。一旦我们认识到我们人类并不是地球上唯一一种会患上癌症与心脏病的动物，我们就能提出全新的假说——就像之前提到的大象研究那样——并且发展出全新的疗法。在精神疾病方面，这些信息能让我们更加富有同情心。最后这些信息还能让我们意识到生物多样性的重要意义，众多生物为我们提供了各种疾病脆弱性与抗性的模型，而我们的研究则会进一步加强我们的生物保护意识。当然，我还想说清楚我并不鼓励大家一窝蜂似的涌向生物多样性医学这个领域。我今天谈到的研究全都旨在支持动物保护，凸显了生物多样性作为珍贵自然遗产的地位。我今天想要向医学行业——我的行业——发出邀请，让我们的视线超越机械性、近似性的疾病理论，转向更加基于背景的、考虑到进化与比较视角的解释。不过生物多样性的世界很可能隐藏着解决人类顽疾的答案。这些解决方案是无数世代自然选择的成果，价值无量且无法再生。用达尔文在《物种起源》结尾的话来说：“在这个行星按照引力的既定法则继续运行的时候，最美丽的和最奇异的类型从如此简单的始端，过去、曾经而且现今还在进化；这种观点是极其壮丽的。”