趣谈：医学对进化有什么影响？

上周五我们聊了人类是否还在进化这个课题，今天来聊聊医学对进化有什么影响？为了方便大家理解，我列一下提纲：

一、关于进化

**二、进化的两个条件：**a材料；b选择

三、为什么医学加速了人类的进化

四、未来人类进化将实现飞跃

**01，**关于进化

最开始之前，我们首先来稍微矫正一下进化这个名词。进化（evolution），其实更应该称为演化，因为，在中文里，进有了一个向前或者好或者更高的趋势。而进化，事实上是总体上无方向的，不存在好坏，所以在严复翻译《天演论》的时候，提到了“物竞天择，适者生存”，适者生存，是我们看到的，感受到的最直观的进化结果。

这也是为什么今天，作为真核生物大军的所谓万物之灵人类，还可以看到其他灵长类近亲，哺乳类远亲，还有两栖类，爬行类、鱼类等无数几亿年前是一家的物种，当然，还包括植物以及原核生物类的细菌以及古生菌大军。

这个世界，波澜壮阔！

**02，**进化的两个基本条件是什么？

进化分为两部分，素材和选择。大部分人关注的是后者，事实上，前者才是关键。**素材是必要条件，而选择则是造成结果的一个缘故。**我们从这两部分来分析这个问题。

**1）素材是关键。**其实，之所以我们人类可以和我们的祖先如此悬殊，就不比人类和细菌这种更古老的跨界区别了，直观的，人类和我们的近亲的树鼩之间的区别之大，恐怕也是让人大跌眼镜。

（树鼩是一个比较新的研究，最初划分到兽类，后来又归到灵长类，目前认为是与灵长类最为接近的一种物种[1,2]）

而最关键的关键就是突变。我们知道基因组是由ATGC组成的双螺旋。而人类基因组容易发生突变。突变的原因有二：

**a、主要原因-随机复制错误。**人类基因组的复制并不是完全严格的进行碱基配对来完成的，而是在复制过程会发生一定概率的错配，这个错配的比例大概是亿分之一，即，每复制一亿个碱基，将出现一个突变，而人类基因组有30亿个碱基，也就意味着，可能，一次复制就会出现30个错误，而我们从一个受精卵发育到一个完整的个体，这个错误量是个天文数字。这些突变就是我们进化的素材库。有些突变由于致病或者有害，被修复掉了或者导致个体发生重大变故（癌变），从而无法被淘汰，而其他突变则遗传下来，一代代积累起来，这就是进化。

**b、次要原因-各种诱变。**由于我们生存的环境千差万别，有各种因素会导致突变发生。常见的包括物理诱变（紫外线，X—射线，γ-射线，快中子，激光，微波，离子束等），化学诱变（有烷化剂，天然碱基类似物，氯化锂、亚硝基化合物、叠氮化物、碱基类似物、抗生素、羟胺和吖啶等嵌入染料）以及空间技术诱变（原因不明，可能涉及到了重力和宇宙射线）

当然有人会问，突变能否修复？答案是肯定的，2015年诺奖就是授予了碱基修复。然而，修复毕竟不是百分百完成的（事实上，生物学中，精度一直是个大问题）

此外，由于突变速率是相对稳定的[3]，俗称分子进化钟，所以这是我们估算历史的一个重要参考（人类为什么是起源于非洲，人类到底怎么进化的，为什么我们祖先是在恐龙时代就存在），当然，这是一个超级大标题，内容就不一一细说了

以上部分，就是解决了素材问题，即，人类存在大量突变。

**2）选择是决定结果的关键。**上文解释了进化的最基本条件，即素材库的问题。那么这一步解决的是选择的问题。

达尔文进化论里认为，自然选择是进化的动力。其实这句话，一定程度上是存疑的。即，过分的高估了自然选择的能力。夸张点说，你选择不选择，进化都在进行。而我们看到的结果，是选择的结果，多少带有后验或者说幸存者效应。

适者生存，可以说是最直观的进化理解。由于我们生活在自然界，是一个相对确定的内容，我们无法干掉太阳，所以，自然界必须选择可以防止太阳光损伤的生物，我们无法更改大气组成，所以，有氧呼吸成为主流（在氧气含量最高的时代，高达35%氧含量让地球进入了一个巨型时代，无论是恐龙还是几米长的昆虫），当然，还是有厌氧菌存在，而且，我们人体也保留了这一历史进化的功能，比如运动后酸痛就是无氧呼吸的结果。我们选择了陆地生存，所以，那些突变出来无法忍受阳光，喜欢无氧呼吸或者海里生存的人，都被自然淘汰了。

以上部分是解决了选择问题，即，选择，是基于现有条件的。

**03，**为什么医学加速了进化？

那医学对进化有什么影响？医学解决了进化的两个制约因素——突变和选择。其实，还有一个问题，就是种群数量的问题。关于突变，这是自然发生的，所以，就不用考虑了，来说下选择问题。

**第一，避免了过多的基因流失。**过去，由于医学不发达，导致大量的人类死亡，那么，他们很多优秀的基因都无法遗传下去了，这是人类基因资源库的巨大损失。在古代，人类死亡的主要原因包括：1，传染病〔Infectious Diseases〕；2 ，外伤injury；3，感冒（common cold）Ancient Diseases。

比如天花，鼠疫，霍乱，疟疾等，基本上在现代医疗条件下，很难大规模爆发了，一次黑死病，可能让欧洲大量的达芬奇全死光了。尤其是天花，更是被彻底消灭了。而医学的发达，使得这些基因可以完全遗传下来，这就是巨大的进化力量

**第二，医学保证了更多的基因传递。**由于医学发达，使得人均寿命越来与长，所以，更多的有效基因可以被遗传下来。

古代，人均寿命可能只有35以下（这个是引用数据，请参照4,5,6），这样，很多人性成熟后还没来得及生育就死去了，而且那个年龄段，人类生殖尚未结束（女性绝经时期约为45-55，男性无限制）

人均预期寿命的变化

第三，扩大了种群数量

由于现代医学的进步和粮食问题的解决，人类数量越来越大。

而种群数量的扩大，对人类意义非凡，这意味着，我们的多样性是越来越庞大，我们的基因库的规模也是呈现一个快速增长。未来，使得我们对抗自然界危机的能力也越来越大（种群数量是一个进化上的非常关键概念，只有种群足够大，生物规律才可以实现，而小群体，即遗传漂变，很容易出现问题。比如，如果一个几千人的群体，这个群体太小，突然遇到一场瘟疫，全挂掉，而几十亿人，则没关系，这就是为什么现代很多疾病，SARS，禽流感，埃博拉，甚至艾滋病，依然对全人类没造成根本性伤害，而澳洲和美洲土著大量死于瘟疫）

**04，**未来人类进化将实现飞跃

由于生物学的进步，特别是基因编辑技术的进步，使得人类对进化的干预能力越来越强，我们已经不再满足于漫长的自然突变和自然选择了，我们选择了直接编辑基因。

从定点突变技术，到转基因，到目前基因编辑，我们对基因的处理越来越得心应手。最新的crispr技术，更是让我们可以随意处理我们的基因，所以，我们的进化会走上快车道。

2015年，首次编辑人类胚胎DNA——中山大学的一组研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，将CRISPR/Cas9酶复合物注入胚胎中，这会在特异的位点结合并拼接DNA，用于改造了导致一种潜在致命血液疾病——β-地中海贫血的基因。

那么预计未来，人类将实现进化上的飞跃，至于如何飞跃，你们看到的科幻电影，很多都可能变成真相。

进化是一个漫长的事件，漫长到让我们难以想象。我们人类的祖先大概是1200万年前的人猿，而灵长类大概在侏罗纪时代就存在，哺乳动物则出现在三叠纪末到侏罗纪初。而人类走出非洲后（10-20万年），我们没有实现基因级别的进化。我们只实现了部分点突变的保存。

1、树鼩基因组测序

Genome of the Chinese tree shrew : Nature Communications : Nature Publishing Group

2、树鼩数据库

Tree shrew database (TreeshrewDB): a genomic knowledge base for the Chinese tree shrew : Scientific Reports

3、Nachman M W, Crowell S L. Estimate of the mutation rate per nucleotide in humans[J]. Genetics, 2000, 156(1): 297-304.

4、古代中国人寿命与人均粮食占有量基于生命表法的大汶口文化时期古人平均预期寿命初探

唐人寿命水平及死亡原因试探——以墓志资料为中心

5、Yoshiura K, Kinoshita A, Ishida T, et al. A SNP in the ABCC11 gene is the determinant of human earwax type[J]. Nature genetics, 2006, 38(3): 324-330.

6、A genetic mechanism for convergent skin lightening during recent human evolution