金力：人類與疾病、進化與衝突 （ZT)

金力院士：人類與疾病、進化與衝突 ,

Original  X小博   哲學課堂   2021-12-11 22:29

演講節選

祝賀複旦哲學大會再一次召開。我是接受複旦生科院的王老師邀請來哲學大會，同時也是作為對我的已故好友鍾揚教授的一種敬意和紀念來此，因為鍾教授生前也向大會推薦了我。

 

今天在座的有現在的哲學家和未來的哲學家，還有可能有過去的哲學家，我自己不是搞哲學的，平時主要做自然科學、生命科學的研究，因此我在準備這個講稿的時候，就在考慮我來講述哪些內容？最後我定位為在座的各位哲學家和思想愛好者提供一些素材。這些素材就是我們的實驗室以及團隊過去數十年來工作的一些積累，所以今天講的內容幾乎都是跟我們實驗室的工作密切相關，大部分源自於我們過去三十幾年的研究。

 

我今天講的主題是人類與疾病，但是在講人類與疾病的時候，需要引入一個新的不一樣的維度，叫進化，下麵是我今天將要講的四個部分：

 

•      進化之旋律

•      遷徙之史詩

•      適應之魔力

•      人類之宿命

 

 

一、進化之旋律

 

進化是什麽？它的重要性在哪？我們知道進化是一種觀點，也是一門科學，也就是說世間萬物是隨著時間變化的，那麽它究竟是如何演變的呢？

 

談家楨先生是現代進化論的奠基者Dobzhansky的第一個Ph.D學生，而Dobzhansky是一個真正把達爾文提出的“進化”由學說變成科學的人，也就是把遺傳學的概念引入到了進化領域，把進化變成一個可研究、可證實的一門學科。

 

而Dobzhansky對進化是這麽定位的：Nothing in biology makes sense except in the light of evolution。這句話是什麽意思呢？複旦大學李輝教授翻譯過來為：隰土生蠅，白石化羊，進化不明，生學不昌。就是說我們看到周邊的一些現象，譬如隰土生蠅，白石化羊這些，如果進化搞不清楚的話，我們對生物學的理解是沒法深入的。

 

首先做一個簡單的生物學基本知識的儲備。我們的生命體都是由細胞構成的。細胞這個詞對大眾並不陌生，細胞裏麵有一個細胞核，細胞核裏住著一種化學物質叫DNA，而DNA決定了這個細胞也決定了我們一個個體的特征。同時DNA作為遺傳物質，是從父母傳到子代，然後一代一代傳下去的，但是在傳的過程中它會發生突變。

 

突變又有兩類，對一個個體而言，如果這個突變是發生在生殖細胞裏邊的，這個突變是可以傳到下一代的。生殖細胞，無非就是精子和卵子，這一類突變，我們叫生殖細胞突變。還有一類突變，就是體細胞突變，就是生殖細胞之外的突變，它是傳不到你的下一代的。

 

進化的意義在於特征的傳遞，所以隻有生殖細胞裏麵發生的突變才跟進化有關。體細胞的突變，跟你的子代沒有什麽關係，那是你自己私有的。

 

正因為有這種突變，假設原來的人或者原來的個體或者原來的雞都是一模一樣的，它的基因都是一模一樣的，正因為在生殖細胞裏麵發生了突變，並且可以傳下去，而且有很多個支係在發生不同的突變，最終造成了我們這個群體的特征會發生變化，也就是說如果基因決定特征的話，每個人都是一樣的，或者說每一個個體都是一樣的，那隨著突變的發生和積累，在群體當中個體就會長的不一樣。

 

我們看一下我們自己比較熟悉的特征，你可以看一下自己，也可以看一下你周邊的人耳垂的形狀是多種多樣的，這是基因決定的。還有一個特征比如發際線，有些人是平的，有些是尖的。比較有意思的是無論在東方文化也好，西方文化也好，我們都把這個尖中紋叫美人尖。還有大家可以伸出手指看，手指的中間一節，有些人上麵是有毛的，有些人上麵是沒有毛，這也是基因決定的。還有一個很好玩的特征，就是大拇指是不是能夠往後掰，有些能夠掰過來，有些則不能，這也跟基因有關係。

 

其實各種各樣的特征都有它的基因基礎，但是光有基因是不夠的，基因是內因，就是說你攜帶了這樣一類基因的話，你最終可能長成什麽樣，基因隻是給你的一個生長的限度和潛力。但是能不能把這個特征體現出來，還跟環境有關係。環境是外因。所以內因和外因的關係正好是在基因和環境的關係中能很好地體現出來，而最終的結果就是表型（即表現出來的特征）。

 

我們這裏說的環境，跟大家認為的什麽PM2.5這些日常生活所處的環境並不完全一樣。我們說的環境是就對基因而言的，譬如你的生活方式、飲食方式，鍛煉的多少等對你的基因來說，還是環境。那怎麽樣去測量基因和環境的關係呢？遺傳學家提出了一個叫遺傳度，也就是說對任何一個表型而言，基因對它的貢獻究竟是多少呢？這個可以用遺傳度來度量。

 

這裏列出了一堆我們所熟悉的表型，比如身高、肥胖、鈣吸收、脂代謝，包括有些疾病，像糖尿病、哮喘，都是跟基因有關係的。基因遺傳在身高方麵的貢獻還是蠻大的。比如血壓的話，基因的貢獻能達到40%，也就是說基因作為內因是很強大的，而環境作為外因也非常重要的。所以如果一個人基因不是太好的話，注意你的生活方式，你同樣可以活得很健康。

 

那接下來談一下我們人生接觸的第一個哲學問題：先有雞還是先有蛋？我小時候就這個問題盯著老師問：你沒告訴我這個蛋是什麽蛋？你總不會問是先有雞還是先有鴨蛋吧？如果是在這個層麵上，我覺得應該先回答是先有雞還是先有雞蛋？所以這裏麵涉及到哲學和自然科學的差別。哲學家是在問先有雞還是先有蛋？它實際上隱含著雞蛋。但是對生物學家來說，我們直截了當的問，先有雞還是先有雞蛋？

 

我們前麵提到每個人的基因是一半來自於父親，一半來自於母親，這就是通過精子和卵子帶來的生殖細胞的突變。就是原來可以很忠實地接受你父親和母親的饋贈，即他們的基因，但是在卵子和精子產生過程當中是會發生突變的，這種突變是我們生命體的不完美造成的。而這種突變也是你父母給你的，但是你父母本身沒有這個突變，是通過精子和卵子給你的，正因為這些突變存在，使得你和你的父母有差別。

 

也就是說基因傳遞過程當中，會有突變發生，而這個突變就是生殖細胞的突變，或者換句話說，上一代就是你的父母，他們的生殖細胞的特征，基因特征，決定了下一代的屬性。那這樣的話卵對人來說是卵，對雞來說就是蛋，蛋的屬性，也就是說雞產生蛋的時候，或者這個蛋的上一代產生蛋的時候，如果發生突變，這個蛋就有可能跟它的上一代不一樣，它獲得了一個雞的屬性。所以從遺傳學角度來說，答案實際上是很明確的，是先有雞蛋，才有雞。因為這個蛋的上一層已經賦予了它的雞蛋的屬性，它孵出來的一定是雞。因為從蛋到雞，他的生物屬性是不會發生變化的。

那我們假設雞的祖先是一隻鴨子，然後鴨子產蛋過程當中發生了突變，他得到了雞蛋，雞蛋孵化出來的是一隻雞。因為這個突變是發生在生殖細胞，所以這個雞蛋和後麵那個雞它全身所有的都是含有這個突變，包括它的生殖細胞，所以它在往下傳的話呢還是雞、雞蛋。然後孵出的都是雞，所以從此雞這麽一個物種就產生了。

 

突變實際上是在以一定的頻率發生的，如果說某一隻雞在產蛋的過程當中又發生了突變，產生了一個不一樣的蛋，但這個蛋我們不知道它是什麽，當孵出來的時候它是一隻肯德雞。那這樣的話也就是說這個世界上除了雞之外，又出現了一個不一樣的雞，這個雞和這個不一樣的雞，能和其它的雞在一起，譬如說肯德雞，或者榮華雞，在市場上競爭。那大家究竟喜歡什麽樣的雞呢？現在的結局實際上也看到了，肯德雞到處都是，也就是說它在這個世界上受到了選擇，不管是自然界的選擇也好，還是我們客戶的選擇也好，最終全世界都變成了肯德雞。那就意味著什麽？意味著選擇使得這個世界發生了改變。

 

所以對進化來說，它的邏輯非常簡單，就是先有突變，使得這個個體或者這個群體的特征發生變化，然後通過自然選擇或者環境適應，使得它後麵的組成比例發生變化。所以進化的旋律實際上也很簡單，就是突變-選擇-突變-選擇-突變-選擇，突變不斷地在發生，然後選擇呢當突變產生以後也在發生。所以突變產生了多樣性，使得我們這個世界更加豐富多彩。

 

但是一定是先有突變才有選擇，因為突變才能產生差別，而選擇才能在差別當中選擇它要的東西。突變是一種化學現象，它是沒有目的的，沒有方向的，它始終按照一個頻率在產生，不好的突變，它的個體活不了，很快就被篩選掉。好的突變會通過選擇把它固定下來，所以選擇是有方向的。所以我們看到進化的旋律是突變-選擇，突變是沒有方向的，不斷的拋出新的材料，而選擇是去選當時當地的環境的需求，在這裏麵反映出來。這裏麵包括環境、氣候、食物、病原體等等。

 

假設這個世界上，原來的雞裏麵有一半是榮華雞，還有一半是肯德雞，如果存在一個強選擇，說肯德雞遠比榮華雞好，所有的人都去吃肯德雞得話，那個世界很快就鋪天蓋地隻有肯德雞了。如果沒有選擇的話，這個肯德雞和榮華雞的比例在市場上還是能夠一直維持下去。但是這些突變是在我們的基因裏麵，如果研究人類進化，我們可以通過對現代的人，包括在座的各位，從你們的唾液裏麵，從你們的頭發裏麵，從你們的指印上麵去提取DNA，然後去分析人類進化曆史過程當中究竟發生了哪些事情，而這些事情對人類的命運，對我們現在的現狀產生過哪些影響。這就是遺傳學家所做的事情，也是我們團隊在過去30多年一直研究的方向。

 

 

二、遷徙之史詩

 

我們前麵談了進化，下麵我們談第二個話題：遷徙。後麵會跟大家解釋，我們為什麽要去談遷徙這個問題。

 

首先我們來認識一下我們的近親，這個是猩猩、類人猿和人的關係。當然有人認為這個東西是臆想出來的，但是我想告訴各位，你隻要測了這些物種的DNA，馬上就知道他們的關係是什麽？很清晰，你怎麽畫它的關係呢？你隻要進化樹。如果你的基因組測到了，再測一個猩猩的基因組，看相似度究竟是多少，根據相似度，你可以把每一個物種放在這個進化樹上。

 

人類進化的曆程大概分為四個階段，有人說五個階段，為了說起來容易一些，我把南方古猿和能人放在了一起。就是說大家可以看到最早的人和黑猩猩分開的時間是700萬年，然後逐漸往前進化，接下去出現了直立人，直立人就是人真正能夠站起來，然後早期智人，然後晚期智人，我們是晚期智人。我們的祖先是20萬年以前在非洲出現的。而這些人從南方古猿到直立人到早期智人到晚期智人，他的進化在非洲尤其是東非大峽穀發生了這個事有很強的化石證據，大家可以看到一條完整的鏈條，所以在非洲是發生了整體的一個人類進化。

 

我們實驗室通過二十幾年的工作，根據現代人的基因組分析，包括後麵將要跟大同市合作，做古DNA的基因，就是希望從古DNA的基因分析的角度獲取更多的信息。但是東亞人群的遷徙，首先第一來自非洲，第二也是讓很多人聽了以後可能覺得很吃驚的的是，我們東亞人的祖先是先到了東南亞，然後朝北走的。當時在19年前我們提出這個觀點的時候，得到了很多人的質疑，尤其是我們那位文科學者，他說我們的文獻連篇累牘地告訴我們，中國一直是北方向南方遷徙的，你怎麽搞成從南邊往北邊來的？我說我們好像不是在討論一件事情，我是在說3-4萬年以前在東亞大地發生了什麽，你在跟我說2000-2500年之間，在東亞大地上發生的事，這個時空上有點差異，穿越了。

 

遷徙意味著什麽？遷徙意味著環境的改變。實際上前麵我們講到基因，但是我們又是長腿的，要到處走走，走了以後的話，你是要為自己的行為負責的，就是出來混遲早是要還的。你到了外麵到了一個新的環境，不同的氣候溫度，不同的食物，不同的病原體，究竟會發生些什麽？所以走出非洲對人類來說是一件很重要的事情。

 

而我們能不能看到過去什麽時間人群發生過很大的擴張，這件事情，遺傳學也可以做。我們實驗室的好幾個博士生，分別對線粒體，Y染色體（線粒體是母係遺傳的。Y染色體是父係遺傳的，然後常染色體呢父母係都有），這樣的話可以看到父係也好，母係也好，還有合在一起，他這個擴張是不是發生過，我們看到東亞人群經曆了兩次擴張，第一次擴張，我們曾經以為就是農業導致人群的擴張，所以最好是擴張一次，但是我們居然看到了兩次擴張。

 

第一次發生在什麽時候呢？發生在13000年以前。那是什麽時候呢？是末次盛冰期，也就是說過去100萬年裏麵，地球表麵最冷的時候，它結束了，末次盛冰期結束了，結束了之後呢天氣轉暖，人群有一次擴張，後來一想也對。如果天氣轉暖了之後，植被就會大大增加，動物也會增加，食物一下子多了，很多人群擴展很自然。但是第二次擴張確是發生在農業產生之後，在6000年前左右，那一次擴張實際上更大。

 

所以我們一直在糾結，就是說我們一直認為農業產生是人群擴張的前置條件。現在好像這件事情並不一定對了，是人群擴張，因為有更豐富的食物，但是人群擴張了之後，實際上對食物的來源又造成了一種壓力，所以人群的第一次人群擴張催生了農業的產生。因為不夠吃的，所以你要想辦法自己在找事兒，那隻能自己種。但是農業產生之後，又進一步推動了人群的擴張。

 

我們通過研究Y染色體也發現了一個很有意思的東西，就是說現在所有的漢族裏麵（我這裏的漢族是廣義的漢族，即自稱自己是漢族的），他的Y染色體可以分型，有幾十種類型，但是其中三種類型占現在所有漢族的40%。然後通過DNA分析可以看到，這三種單倍型確實在以前擴張過，什麽時候擴張呢？6000年，正好是暗合了農業文明產生。那個時代也就是說農業文明產生，使得漢族當中三個大的支係忽然就爆發出來。那有人說是不是跟黃帝、炎帝、蚩尤有關係？也有人說是不是跟堯舜禹有關係？我們不知道。

 

但是隻有把他們的墓葬或者說黃帝、炎帝或堯舜禹（隻不過是一個部落的名字），隻要確定這些墓葬，如果是跟某一個部落有關係，然後拿到骨頭在裏麵抽取DNA，跟現在的這三隻最大的Y單倍型進行比較，我們大概就知道誰是誰。但是現在看起來三個Y單倍型占那麽大的比例，現在占40%，如果說我們把南方的漢族去掉之後，我們看到的是占漢族的70%，也就是說漢族的傳統主體究竟是什麽？我們是很清楚的。也就是說漢族最早的最重要的那幾個支係，確實或者跟現在我們曆史的記載或者傳說有關係。

 

說到現在，我們實際上討論了人類進化的兩個轉折點：第一個是5萬年前走出非洲，第二個6000年前農業產生。這兩件事情對人類的命運是非常重要的。但是先給大家講一下我們的觀點，即對這兩件事情的定性：走出非洲是去了不該去的地方，農業產生是做了不該做的事情。

 

這兩件事情發生，使得人類永遠脫離了我們生物的屬性，變成了一個跟進化跟生物基本上不搭界的這麽一個物種。變成了一個自然界中的一朵真正的奇葩。遷徙到了新的環境，然後接下去的該發生的事情就是如何活下來。

 

達爾文進化論裏麵大家可能都接觸過，始終強調一個所謂適者生存，也就是說不同的個體之間競爭，那個厲害的活下來了。但是對物種來說，實際上哪個活下來壓根不重要，今天某個個體死了，這個世界這個地球照轉，誰活下來根本不重要，重要是我們這一群人（物種）當中有一個人（個體）能夠活下來，這是最重要的。

 

 

三、適應之魔力

 

所以我們的進化論的觀點是什麽？實際上我們的老祖宗早就說過了，叫好死不如賴活。但是要活下去，那就是要適應！

 

走出非洲對人類影響最大的一件事情究竟是什麽呢？我們認為是皮膚的膚色。盡管我們現在看到的膚色每個人都不一樣，不同的人種不一樣，有白人、黑人、黃種人，實際上黃種人的膚色從物理學角度來說，並不比白種人更深一點。

 

我當時在美國念書的時候，對膚色也很感興趣，買了一個儀器測膚色的。當時我們係裏主要是白人，隻有少數幾個黃種人，那麽我們測膚色測什麽地方？測上臂的內側。因為這裏是曬不著的，但是由於我們現在穿衣服的方式變化，側這裏基本上也不準了，所以我們後來就測臀部。後來發現褲子越來越短，臀部顏色也測不準了。因為曬了以後大家知道膚色會發生變化，但是膚色這件事為什麽那麽重要？是不是跟所謂美白有關係，是不是因為我們認為的一白遮百醜，甚至在非洲的一些國家，前兩天看到新聞在說女性也在試著如何把自己的皮膚美白一些。

 

我們知道膚色分布有個特點，就是越靠近赤道膚色越深，當然這裏說的是原住民，越遠離赤道的，膚色越淺。

 

我們現在知道的決定不同人種之間膚色差異的基因，一共就三個（還有兩個相對來說次要一點），最重要就這三個，也就是說人類的祖先走出非洲以後，先把自己的皮膚搞白了，怎麽搞白？就是把這個基因搞定，叫MC1R，在這個基因上麵積累了各種各樣的突變。重要的就是讓黑色素形成的能力大大下降。我們和歐洲人共同的祖先裏麵發現MC1R上麵有大量的突變，接下去我們分道揚鑣了，3-4萬年以前，我們的祖先東亞人的祖先和歐洲人的祖先分道揚鑣了，然後在路上自己又各搞了一個基因的突變。

 

對於白人，即歐洲人來說是SLC24A5，對東亞人來說是搞了一個OCA2，突變出現了，譬如說對OCA2它是決定東亞人膚色的主要基因，然後不同的表型的基因型的話，他的膚色是顏色是不一樣的。

 

那你就會問你們做遺傳學的怎麽知道這個突變呢？怎麽知道這個基因上麵的突變是跟膚色有關係的。我們有辦法，我們不能用人做實驗，但是我們可以用老鼠，可以用魚來做實驗，也就是說我們把人的各種版本的基因塞到老鼠裏麵，看老鼠怎麽辦？像OCA2是東亞決定東亞人膚色的，我們把這個人的基因突變塞到老鼠裏麵，本來它是黑色的，褐色的，現在膚色變淺了，而且皮膚拿出來解剖以後，直接數它皮膚下麵，就是皮層的黑色素的多少。所以我們有辦法去知道。我們還可以塞到魚裏麵，然後看魚的膚色，魚鱗的顏色的變化來判斷。

 

另外我想給大家舉一個例子，也是跟基因和環境適應有關係的，也就是我們東亞人的事。我們在07年的時候，發現在東亞人群當中有一個突變，這個突變或者說叫變異，在東亞人群當中大概占95%左右，而歐洲人和非洲人幾乎是沒有的，是我們特有的東西。我們分析知道它受到過很強的自然選擇，所以遺傳學分析是很神奇的東西，你不僅可以看到他有沒有在人群中擴展，各個個體不同物種之間的關係，你還可以看到它有沒有受到過選擇，而且選擇的方向究竟是什麽？

 

比如正選擇，就是一個突變出現以後，這個突變的攜帶者比周邊的人要牛的多，他生存下去的可能性要比周邊的人大得多，這就是所謂的正向選擇，所以我們看到這個基因叫EDAR基因，上麵有一個突變，受到正向選擇，我們不知道它是幹什麽的。但是我們也可以算出來，它大概三-四萬年以前在東亞東南亞這一帶受過自然選擇，然後我們花了大概6-7年的時間去搞清楚它是幹什麽的。

 

也是一個偶然的機會，我們開始發現這個基因跟頭發的粗細有關係，後來發現跟單位麵積上頭發的密度有關係。後來又有一個更大的發現，也是純粹巧合發現是跟人的汗腺的密度有關係，有了這個突變之後，我們的汗腺更加發達，密度更高，我們排汗的能力就更強。那你信不信我們把這個基因的兩個不同版本搞到老鼠裏麵，看看老鼠的汗腺的密度是不是增加？實驗結果確實是增加了。

 

當然我們也看到一個意想不到的結果，雖然一直沒有在新聞媒體裏麵說這個結果，我們哈佛大學的合作者發現那個老鼠的胸腺變小了，他們認為這解釋為什麽東亞人的胸腺相對來說比較小的原因是因為有這個突變，然後我們又發現這個基因跟頭發的卷曲有關係，跟下巴的突出有關係，就是跟鞋拔子臉有關係，然後跟耳垂的形狀有關係。

 

最神奇的跟所謂鏟形門齒有關係，啥叫鏟形門齒呢？大家可以用你們的舌尖舔一下上麵兩個門齒，然後你會看到大部分人是有彎曲，像一把鏟子，這個叫鏟形門齒，歐洲人是沒有的。非洲幾乎沒有，它也有鏟型的，但是跟我們不一樣。考古學家一直認為鏟形門齒是東亞人的一個特征。

 

那好，一個突變，管了那麽多東西。原來你可以想象說東亞人和歐洲人長得不一樣，你是認為肯定是這裏麵很多基因都要重新篩一遍，所以才能不一樣。那現在我給大家一個例子，就是一個基因上麵的變異，一下子搞定二十幾種不同的東亞人特征的表現。那我們就更有信心了，以後也許再繼續做下去的話，就是說人的膚色搞定三個基因，人的特征，麵部特征或者身體特征的話，可能不需要太多的基因，就可以把這個事情解釋下來。

 

但問題是從生物學上去理解，這究竟是怎麽回事？為什麽這些東西就是一個突變可以搞定？後麵的研究發現，這個基因是在胚胎發育早期，就在裏麵起作用了。大家知道胚胎發育的一個很重要的特點，它分為外配層、中胚層和內配層。不同的器官是來自於不同的胚層，它是有專門的沿襲關係的。而這個EDAR基因是發生在外胚層的胚胎發育早期，然後我們看到的這些表型，都是跟外胚層有關係，也就是說它在上遊如果發生一些變化，在發育過程當中，它影響著下麵一堆東西。

 

還有一個問題需要解釋的是什麽？也是從生物學上需要解釋的，就是進化上麵。你這個突變影響那麽多表型，那自然選擇究竟選擇什麽東西？你牙齒裏麵彎不彎，我想不會影響你的生存，你的下巴形狀和耳垂形狀發型大概不會影響你的生存，所以我們後來糾結了半天，還是（不過現在還沒有證據）認為汗腺的密度這件事情很重要。

 

為什麽大家記得嗎？剛前麵跟大家提過，我們的祖先是先進入東南亞，然後再上來。東南亞是個什麽地方？熱以後怎麽辦呢？出汗。但是它還有個特點就是潮，就是你想出汗你出不出來，怎麽辦？把身上的窟窿眼搞多一點，這樣出汗的就多了。所以所有的動物裏麵，最能夠出汗的就是人。所有的人裏麵最能夠出汗的就是我們，因為我們的汗腺密度比歐洲人還要多15%。所以後來我們的學生就有個感慨，他說老師我終於搞清楚，我們為什麽叫漢族（汗族）？

 

那我們再看到了東亞，我們總是說北人北南人南，北方人和南方人不一樣，那這個最早在基因上麵發現南方人和北方人不一樣的是複旦大學一個校友，叫趙同茂教授，他在1986年發現的，並且提出來。當時我們看了以後就覺得很吃驚，我那時候還在複旦讀研究生，就覺得這個很吃驚，北方和南方人不就是生活習慣不一樣嘛，不就是北方的人吃麵，南方的人吃米。後來我覺得這東西很好玩，所以後麵二、三十年的時間扔進去看了以後，發現不管你看啥，南方和北方的基因就是一樣，差別大不大？不大。

 

那現在我們的解釋實際上是從前麵大量的研究的話，基本上傾向於北方人的特征，就是仰韶文化的特征，也就是仰韶文化人群擴展特征。南方人的生物學的特征，遺傳特征是河姆渡文化擴展特征，相對來說比較容易解釋。但是我們感興趣的就是南方人和北方的差別究竟存不存在？它的差別究竟在什麽地方？

 

所以我們團隊去幹了一件很好玩的事情，找了2000個漢族人，取得他們的DNA，然後做了全基因組的分析，當然我們最感興趣的還是南方人和北方人差別究竟在什麽地方，然後我們做了一個全基因組的比較，發現北方人和南方人的差別，根據它的差別大小列了一個清單，取了前一百個基因，然後發現這些基因基本上都是跟心肝腎的功能有關係。這個問題怎麽去解釋呢？

 

那從進化角度來說的話，我們知道北方和南方最大的差別在什麽地方？冬天的氣溫，我們知道冬天的氣溫北方特別冷，氣溫的冷熱實際上最重要的影響的因素就是心血管係統，還有影響我們吃的東西，動物植物種類不一樣，而處理這些動物植物的器官，一個是肝，一個是腎。所以這些我們實驗室作為一個主題長期在研究，就是說南方人和北方的基因的差異，以及他們和疾病譜的關係。

 

那麽我們回到2500年以前，北方人往南方走，北方的漢族往南方走。那我們感興趣的問題就是現在的南方的漢族，它究竟是從北方來的還是從南方來的？因為始終大家知道有這麽一個討論：方言究竟是如何起源的？那大家比較接受的一個觀點是說現在的方言(主要在南方)是北方的人群，到了南方，把當時的漢語的特異發音的特征用詞的方法保存了下來，然後北方一直在變化，最終使得方言形成了，但方言的變化顯然跟不上北方漢語的變化，或者普通話的變化。

 

但是我們學校（複旦）的潘悟雲教授，也是我最尊重的語言學家，他認為這件事情還不一定對。他說他長期研究吳語，然後發現吳語，裏麵盡管上層的語言是漢語的東西，但底層的東西基本上是侗傣語係的。什麽叫侗傣語係？侗族傣族壯族，還有布依族、水族等等，這些都是侗傣語係的。

 

他給我舉了個例子，他說上海話的第二人稱“儂”，這個詞漢語裏麵沒有的。這個詞是一個典型的侗傣語係的。還有一個就是黃浦江那個“江”（gang），gang這個東西北方沒有的。漢語的文獻裏麵，前麵是水、川、河，然後江這個東西是後麵才引入的，而且還特指大的水體。所以北方的話基本上沒幾條江。而在南方的話，一條小水溝也會叫江。他說這樣的例子在吳語裏麵大量的存在，在其他方言裏麵大量的存在。

 

所以他說方言與其說是原來北方的漢語，在到了南方固定下來，還有一種可能就是南方人在北方人來了以後，南方人學漢語沒學會，或者沒學好，把自己的口音帶了進去。我對這一點還是蠻相信的，因為雖然大部分方言我聽不懂，但是在美國待了那麽多年，國內的同學同事過來跟我講英語，我大概從他的口音，也能猜出他是中國什麽地方來的。所以語音這件事情實際上是很重要的。

 

講起混合我們又回到5萬年以前，我們的祖先出了非洲，他遭遇了古人跟尼人，以及尼人的好朋友丹人（丹尼索瓦人）發生了混合。而且很有意思，我們說我們的基因組裏麵有尼人的東西，哪些東西是尼人的，是哪些東西從尼人那獲得，而且留下來的？

 

我們發現從尼人那獲得而且留下來的那些基因片段，基本上都是跟環境適應有關係的，其中有一個很重要的東西出來了，叫MC1R。人類的祖先走出非洲MC1R先要發生突變，把我們的膚色搞白。

 

我前麵一開始的時候跟大家介紹背景的時候說進化是什麽呢？突變-適應-選擇-突變-適應-選擇。在這裏麵我們的祖先還幹了另外一件事情，突變不夠用，因為當一個物種要在一個新的環境下麵能夠生存下來，還要有很高的遺傳多樣性，因為這些突變是沒有方向的，是各種各樣的，你不知道是好是壞，到了一個地方選擇之後才能把好的拎出來把它留下來。

 

而我們的祖先出非洲的時候估計沒有準備好，但是他們遇到貴人，就是遇到那些比較難看的貴人：尼人，跟他們發生了基因交流之後，使我們的祖先能夠迅速獲得適應非洲以外區域環境的能力。為什麽呢？尼安德特人、丹人他們的祖先已經在歐亞大陸上生活了50萬年，已經適應下來了。我們的祖先剛剛出去，所以這種基因交流很重要。

 

同樣一個例子，我們說藏族跟漢族不一樣，藏族的話在高高的山坡上活得很好，還能生孩子，我們漢族上去的話就不行。如果那些活下來的話，生孩子基本上都有問題。但是回過頭來，漢族和藏族是世界上兩個最近的民族，多近呢？6000年以前分開的。也就是說我們做全基因組比較發現所有的基因幾乎都是一樣的，就差兩個基因不一樣。這個HIF2A和HIFPH2兩個基因不一樣，那兩個基因是幹啥的？

 

我們現在知道這兩個基因是跟藏族適應高原環境有關係的。那兩個差異是怎麽來的？現在我們也搞清楚了，一個是藏族祖先自己突變出來的，然後被選擇，還有一個是跟丹人，實際上跟尼人是一種種類混合出來的。所以藏族跟漢族分開，能上高原幹了兩件事情：自己搞了一個突變，還有一個從其他人身上借了一個突變，然後使得它可以在高原生活。所以根據這些發現呢我們提出“交流獲得適應假說”（Borrowed Fitness Hypothesis），就是進化的一些變異，不僅可以自己搞出來，還可以問別人借的。

 

 

四、人類之宿命

 

我們進入最後一部分，就是談談人類的宿命。談人類宿命的話，我不得不提一個人叫JV Neel。複旦大學遺傳學科，大家知道是世界上頂級的，最泰鬥的是談家楨先生，接下來有盛祖嘉和劉祖洞先生，而劉祖洞先生正好是我的導師。劉祖洞先生的Ph.D導師是JV Neel。JVNeel是最偉大的人類遺傳學家之一，創始人之一，他在1962年提出了一個假說叫“節儉基因假說”。他說人類原來的生存環境是食物高度匱乏，需要高強度獵食。

 

我不知道大家把這兩件事情連在一起的話，能夠想到什麽？我想到的四個字叫“暴飲暴食”。也就是說我們的祖先把一個獵物打下來以後，不僅要吃飽，而且要把它轉化成營養儲存下來，因為他也許後麵三四天都吃不上東西了。也就是說我們的基因是能夠高度適應環境的，能夠高效利用營養，並且存儲營養，這個能力實際上是非常強的。

 

我們對化學能的利用，能強到什麽程度？大家想我們早晨吃一碗粥就那麽一點東西，幾顆穀粒我可以支撐整整一上午。你想想如果要讓一輛車動起來的話，你要加多少油進去，它才能真正動起來？也就是說人類作為一個生物對能量的利用，對食物的能量的利用，實際上能力非常強的。也就是說我們的基因是很強的基因，它是適合食物高度匱乏，高強度獵食這樣一種生活方式的。

 

但很不幸地是我們的生活方式發生了改變，我們有足夠多的食物，而我們的工作強度，生活強度不再那麽強，我這裏並不是指腦，而主要指用體力。這種變化造成了什麽呢？造成了你大量的食物營養攝取之後，你是沒辦法消耗掉的。所以JV Neel認為人類本身攜帶的是高度節儉的基因，但是生活環境發生變化以後，我們各種各樣的疾病都來了，所以他認為節儉基因在高度變化的環境當中，是造成疾病的各種原因。

 

因為我們這樣的基因是幫助我們的祖先作為一個物種活下來。所謂曾經的適應，但是這些突變永遠埋在我們的基因組裏麵，變成一個永遠的困擾。隻要我們的生活方式不回到我們的祖先那樣的話，就意味著我們很容易生病，自然會生病，也就是說我們必須為我們這個物種還在生存著，這樣一件事情去買單。

 

舉一個例子，全世界最肥的國家這裏列出十個，大概有七個八個是太平洋島國的。這個例子當初是JV Neel提出來的，他說當一群人駕著小船，帶著有限的食物和水，駛向無邊的大海，你不知道下一站在什麽地方，在這過程當中一定會有大量的死亡，誰活下來？對營養儲存和利用的能力強的那些人，這樣的基因可以做這件事情。到了島上有足夠的食物，碳水化合物，那你就胖。所以說湯加的國王你沒有400鎊，就別去想做國王。所以現在太平洋島國的人普遍的肥胖。

 

那高血壓發病率最高是在是哪個人群？美國黑人！我一直覺得很納悶，為什麽美國黑人高血壓發病率那麽高？想想他們的祖先黑人的話，在非洲吃的那麽少，也都很瘦，為什麽美國黑人到了美國就胖，很簡單的理由說他們吃的好了。那是不是這樣呢？

 

所以我當時在美國的時候，就是研究美國黑人的高血壓究竟是怎麽回事？我們發現它的鈉離子通道的基因上麵有突變，而且各種不同的突變，分析下來以後，這些突變比沒有突變的那些個體的保水能力強，那保水能力強，跟高血壓有什麽關係呢？

 

實際上你可以把人的心血管係統看作一個自行車的內胎。這個內胎像心血管係統，什麽叫血壓高？你摁一輪胎是不是很硬？什麽情況血管會硬？第一個原因是：氣太足了，第二個原因是：輪胎老化了。輪胎老化是血管的問題，氣太足就是保水能力的問題，血量的問題。所以不管是什麽原因，你有高血壓的話，醫生給你吃的第一副藥的話，基本上就是利尿劑，讓水排掉，血壓馬上下來。那問題是這些突變從哪來的？

 

我首先想到的是他們從非洲過來的，那我到西非去看看有沒有這些突變，我到西非采了很多樣，回來一看發現壓根就沒他們這類突變。隻有美國黑人特有的，白人也沒有，這些突變好像天上掉下來的。後來呢，我看了很多資料，我就覺得事情應該有個明確的答案了。

 

就是西非黑奴販運的過程，實際上是一種非常殘酷，沒有人道的過程。也就是說這些非洲黑人是綁在貨架上運過來的。很少的食物，很少的水，死亡率多少呢？百分之六七十！誰活下來？如果你有突變，保水能力強，喝水比別人喝得少，你活下來，而其他人都死掉了。那這些人就變成了美國黑人的祖先。到了美洲有足夠的水，那血壓自然就升高了。

 

所以我們對美國黑人做了一個非常細致的研究，就是看它的海上苦難和到了美國之後的一個曆程的話，發現了他們好多基因都遇到過自然選擇，而這些跟他們艱苦的曆程是有關係的，所以這些又跟他現在的疾病，如高血壓、前列腺癌、糖尿病，這些都有關係。當然它也得到了很多好東西，譬如說跟歐洲人的混合的話，它獲得了抗流感的基因。這件事情很重要。有個朋友寫了本《槍炮病菌鋼鐵》的書，就是說白人殖民主義者征服美洲最強的武器不是他的槍炮，而他身上帶的病菌使得美洲土著大量死亡。

 

接下去一個比較輕鬆的話題就是肥胖。我們實驗室也一直想搞清楚肥胖的原因，所以我們做了一件很有意思的事情，就是研究線粒體。線粒體是什麽？就是你有個細胞，每個細胞裏麵呢都有若幹個線粒體，這個線粒體起什麽作用？你吃了飯，澱粉降解成糖原，糖原直接在細胞裏麵通過在線粒體附近把它轉化為能量，所以線粒體實際上在細胞裏麵是一個能量的加工廠，或者說你可以把它看作是什麽？一輛車裏麵的引擎，就是線粒體。線粒體它帶有自己的基因，譬如某位著名主持人，她那麽瘦，而我是相反的一類，我是想減肥但很難。那我在想我的基因跟她的基因有什麽差別呢？

 

於是我們做了漢族，還有維吾爾族的線粒體基因組分析，來看看之間有沒有差別，然後有一個很有意思的發現，就是那些怎麽吃都不胖的人，他的線粒體基因組裏麵的有害突變，比怎麽不吃都胖的人（比如像我這樣），它的有害突變的量增加三倍。我看了以後就很高興，為什麽？原來人胖是因為我的基因好，主持人瘦反而是因為她的基因不好。

 

那怎麽去理解這件事情呢？大家記得線粒體是一個引擎，假設這裏有兩輛車，一部是好車，是像我的線粒體一樣，它是一個低油耗的車。人瘦是那輛車的引擎不好，是一個高油耗的車，然後我們同時一起吃飯，就如同加滿一缸油。我到達目的地隻用掉半缸油，還有半缸油，怎麽辦呢？隻能幹一件事情：就是放在自己的褲腰帶上了。那主持人的車開向目的地還沒到油就用光了。那她永遠不會胖，不胖反而因為她的引擎不好。

 

我們分析了兩萬七千多個人的線粒體的基因組，首先是發現人群在過去幾千年裏麵增長得非常快，我不用遺傳學研究，大家都知道地球表麵的人群的增長。但是我們有個很重要的發現，就是在人群當中有害突變，就是那些壞的突變的積累，非常迅速，比過去要快得多，也就是我們的人群當中，包括你我，我們的基因組裏麵存在大量的壞的突變，那這些突變從哪來的？它對我們人群的健康，跟我們的疾病究竟有什麽樣的關係？那我們又回到了“節儉基因假說”，它是原始的環境，食物匱乏，然後通過自然選擇，使我們的基因很強，這是我們的祖先。

 

然後文明出現了，我們有了穩定的食物來源，而且這種文明讓自然界沒辦法對我們進行選擇了，使得我們積累了大量的突變。所以對人類疾病我們提出兩個模型：一類是說有那些常見變異，就是那些老的突變造成的跟我們疾病有關係，還有是一些罕見的突變，也就是新發生的突變，跟我們的人群有關係，就是“選擇放鬆假說”。

 

那新發生的突變我們提到在人群當中越來越多，它們在幹啥？我們的團隊在過去幾年裏麵有一係列重大的發現，譬如說這些新的突變跟神經管畸形有關係，而且我們做的成型管畸形是那一類，你怎麽樣補服葉酸沒有用的那些。所以這個葉酸之外還有其他原因。第二類如脊柱側凸，就是後麵脊柱不直的。

 

這使我想起一件事情，曾經南京有一位同誌給我寫了一封信，說他們家天賦異稟，讓我去看看，體現在什麽地方呢？雙手過膝。那我想到劉備兩耳垂肩雙手過膝，然後我們去看了以後，帶他到醫院裏去檢查了一遍，發現他是脊柱側凸，因為脊柱側凸了以後，上身變短了，那兩隻手就下去了，於是我們把致病的基因找到了。

 

還有卵裂阻滯，我們知道16~17%的家庭是沒辦法生孩子的。那怎麽辦？可以人工授精、人工輔助受精，那輔助受精的話，有一些卵裂，本身它卵組織不能產生足夠好的卵子，這樣得話人工授精都幫不了。而這些呢都是跟新發的突變、罕見的突變，新產生的突變有關係。我這裏麵隻不過是給大家介紹了幾個例子，這僅僅是冰山一角。

 

總結一下，人類進化有兩個轉折點：

 

1、“走出非洲”去了不該去的地方，我們的膚色變化很重要，但膚色的變化對維生素D也好，對葉酸也好，都是廣泛影響各種各樣的疾病和人類的健康，我們的平衡點究竟在哪？也就是說那麽短暫的進化時間，接下去有那麽多的人類生活方式發生變化，所以人走出非洲某種角度上也可以是自己給自己沒事找事。

 

2、“農業產生”則也是可以說我們做了不該做的事情，因為我們的基因是不適應農業產生以後那些生活方式的。但是既然走到這一步，我們現在吃的太多，動的太少，曾經的適應成為永遠的困擾。

 

那最核心最關鍵的就是人類文明，讓我們拒絕自然選擇。體現在什麽地方？農業技術確保穩定的食物來源。我們有了足夠的時間催生人類文明，而人類文明產生以後，減弱了自然選擇對人類的壓力，我們想幹啥都可以用科學技術用工具去解決。但是裏麵最大的貢獻者就是醫療技術，它提高了人類個體的生存能力和生殖能力。

 

但換句話來說，從純自然與生物的角度來看，也可以說讓不該活的人活下去，讓不能生的人生出來。因為這樣就大大增加了人類的遺傳負擔。那些生病的，或者說帶有很重要的遺傳缺陷的人，醫學讓其活下來，但是卻給我們整個人群把這些突變也帶下來了，而這些突變呢在不斷的產生，也就是我們的病會越來越多。怎麽樣對付它呢？我們的醫學也會越來越強，也就是說我們走上了一個無盡之路，走上了一個軍備競賽。所以人類確實需要好自為之。

 

我們今天講了一個概念，就是基因、環境和進化的關係，這裏麵很關鍵的就是人的特征或者叫表型，它是基因和環境共同決定的，基因是內因，環境是外因。而環境的話包括外在的環境，我們的生活方式，還有其他一些內在的環境。進化是基因變化加上環境適應，也就是說基因和環境的交互作用影響了表型，但是在進化過程當中，環境也不斷地對新產生的基因變異進行選擇，所以基因和環境是不可分割的兩麵。

 

最後，既然麵對哲學家，我們總要講一些跟哲學相關的東西。所以我就做了這麽一個思考。就是我今天跟大家講的東西都是所謂生物進化的價值觀，就是對於科學研究來說，從生物學的邏輯來說，有一係列價值觀。但是我們人類除了我們本身是一個生物，是一種動物之外，我們也有人類本身的價值觀。而生物進化的價值觀和人類文明的價值觀並不完全一致。

 

比如說從進化角度來說的話，你要不斷的去淘汰有害的突變，但是對我們人類來說說不行。每個人生來都是平等的，每個人都有自己的生存權，所以不管你基因好不好，我們都要盡全力讓你活下來。從進化來說人應該少吃多動，這是一個對的邏輯，但是對人類文明來說的話，我們需要舒適便捷和高科技的生活環境。從生物進化來說，是希望你環境不要發生變化，因為我的基因是去適應你的環境的。但是人類來說，我要發展經濟環境改變世界。

 

所以，在這裏我們不能評價說，究竟生物進化的價值觀對，還是人類文明的價值觀對。因為它們各有各的依據，各有各的理論，我們生活在一個多元的社會。所以並不是說我們作為一位科學家，我一定需要說科學是對的。因為科學說到底還是為人類服務的，但是也不能去說目前人類文明的價值觀永遠是對的。因為它如果是不符合科學規律的話，那我們也需要做一定的調整。所以科學永遠是一把雙刃劍，它會幫助文明的發展，也會跟文明造成很大的衝突。那對在座的哲學家來說，就是應該考慮怎麽樣去解決這樣的衝突，去解決這樣的矛盾，使得我們一方麵能夠更好地了解自然界發生發展的規律，但是同時使人類的文明進步有所保障更好的發展。

 

 

演講結語

 

•      人類的進化曆史塑造了人類的基因組

•      人類的遷徙改變了自己的命運

•      環境和生活方式的變化是人類疾病的可能原因

•      人類文明減弱了對人類基因組的自然選擇，從而積累大量有害突變。

 

 

特別鳴謝

 

感謝複旦哲學課堂第七期班（2018級）班長、複旦大學生命科學院博士王莉老師對本文的校對貢獻！