《演化的故事：40亿年生命之旅》

[美]卡尔·齐默著

唐嘉慧译

上海人民出版社

查尔斯·罗伯特·达尔文（CharlesRobertDarwin，年2月12日—年4月19日），英国生物学家，进化论的奠基人。

他出版了《物种起源》，提出了生物进化论学说，从而摧毁了各种唯心的神造论以及物种不变论。除了生物学外，他的理论对人类学、心理学、哲学的发展都有不容忽视的影响。恩格斯将“进化论”列为19世纪自然科学的三大发现之一（其他两个是细胞学说、能量守恒转化定律），对人类有杰出的贡献。

年4月19日，达尔文在达温宅逝世，享年73岁，葬于威斯敏斯特大教堂。

达尔文医生：演化医药时代的疾病

（节选）

文

卡尔·齐默

比韦利奇（AlexanderBivelich）年首度被关入俄罗斯中部汤姆斯克监狱（TomskPrison）；他因盗窃入狱，被判三年徒刑。服刑两年之后，他开始咳痰，经常发烧。狱医发现他的左肺有一小块感染，诊断他患了由结核分枝杆菌（My-cobacteriumtuberculosis）所引起的肺结核。比韦利奇可能是吸入了患有此病的牢友咳痰中的微粒，细菌入驻他肺里，因此染病。“我从来没想到自己会被传染，”比韦利奇说，“刚开始我根本不相信医生的话。”但随着疾病侵身，他终于相信了。

肺结核应该很容易治疗。早在年，新泽西州罗格斯大学的瓦克斯曼（SelmanWaksmann）便发现细菌可以制造杀死分枝杆菌的蛋白质。当时医药界发明了许多能杀死细菌的抗生素，瓦克斯曼发现的链霉素只是其中之一。这些抗生素威力强大，医药研究者因此相信他们可以在几十年内彻底铲除诸如肺结核等传染疾病。

可是分枝杆菌并没有轻易放过比韦利奇。在他剩下最后几个月的服刑期间，狱医一直用抗生素治疗他；他于年出狱，年再度因盗窃罪返回汤姆斯克监狱，出狱期间从未接受治疗。狱医再次为他的肺部照X光，发现他的感染扩大，如今不但左肺伤痕累累，右肺也受损。于是他们又给他吃抗生素，但很快地检验结果便显示药物无法遏止细菌的扩散。一度公认为万灵丹的药，对比韦利奇竟毫无作用！

狱医决定让比韦利奇尝试最新的一批抗生素，它们威力强大，价格昂贵，很难在俄罗斯境内买到。接下来几个月，他的状况总算稳定下来，可是过了一阵子，这些药也没有用了。到了年7月，比韦利奇的大夫考虑切除他肺部感染的部分，倘若手术及药物都无法及时阻止肺结核恶化，他很可能就会因此丧命。

比韦利奇的命运在俄罗斯并非特例。对药物具抗性的肺结核菌株，从俄罗斯拥挤肮脏的监狱里暴发，至今已有10万名囚犯携带了至少对一种抗生素具抗性的结核菌株。其中很多囚犯都和比韦利奇一样，犯的罪不严重，刑期很短。因为肺结核病，这些短期徒刑却可能演变成死刑！

比韦利奇是共同演化黑暗面的牺牲者，因为寄生生物适应寄主的速度也可以快得惊人。如同兰花适应蜂，或果树适应替它们散播种子的动物，病原也永远都在演化出新形态及克服寄主防御的新方法。就像许多杀虫剂已失去杀死昆虫的威力，药物面对不断突变的寄生物，也变得疲软无力。具抗性的肺结核病及其他疾病，如今正在世界各地演化，夺走上万条人命；在未来它们更有夺走千万条人命的潜能。

蜜蜂兰，学名多花兰（CymbidiumfloribundumLindl.），以形似蜜蜂的花朵引诱雄蜂为其授粉。（图片来自Pixabay）

了解演化，医药研究人员才可能发现抵抗疾病的新方法。有些时候，若能发掘某种疾病的演化史——如某种寄生生物何时开始以人类为寄主，人类又以何种演化方式应付——便可能找到疗方。还有一些时候，科学家甚至可以借用共同演化的力量，驯服病因。

寄生生物高唱凯歌

无论在什么地方，只要有生命，便有寄生生物。每1升的海水里便含有亿个病毒。有一种寄生性扁虫，活在每年埋在地下长达11个月的沙漠蟾蜍的胆囊里；还有一种寄生性的甲壳动物，只活在泅泳于黑暗冰寒的北冰洋的格陵兰鲨眼睛里。

虽然我们很想不去理会寄生生物，但它们却代表着演化最成功的故事之一。它们很可能以各种不同的形态，存在了数十亿年。生物学家甚至怀疑某些以RNA构成的病毒，是比以DNA为基础之生命世界更早的RNA世界的幸存者。从寄生生物今日浩繁的数量来看，它们在地球上也曾统领天下，风光一时。除了病毒之外，许多细菌、单细胞的原生动物、真菌、藻类及动植物谱系，也都选择了当寄生生物的道路。有些人估计，现今每5种物种中，便有4种是寄生生物。寄主与寄生生物，基本上就像一棵树和想吃光树叶的甲虫。寄生生物必须把寄主吃光耗尽，才能生存，而寄主必须自我防卫。这种互相冲突的利害关系，引发了最激烈的共同演化斗争。寄主若能演化出疾病不侵的适应法，必将受到自然选择眷顾。

例如：卷叶毛虫用“肛门炮”将粪便发射出去，避免累积一堆味道四溢的粪，引来寄生黄蜂；黑猩猩若感染蛔虫，会去找可以杀死寄生物的恶臭植物来吃。有时寄主若遭遇打不败的寄生生物，甚至会狗急跳墙：亚利桑那州索诺拉沙漠（SonoraDesert）里的雄果蝇若遭吸血螨攻击，便开始疯狂交配，希望能在死前尽量把自己的基因传下去。

相对的，寄生生物亦演化出对付寄主防卫的方法。一旦寄生生物进入寄主体内，首先它必须躲过免疫细胞的攻击。后者会以毒素炮轰它；切断它细胞膜的通道，令它窒息；甚至把它整个吞噬掉。入侵的寄生物则利用伪装及瞒骗逃生，它们可能携带抄袭人体所制造之蛋白质的表面蛋白质（surfaceprotein）从而鱼目混珠。有些寄生物利用拟态混入防守严密的细胞通道；有些寄生物可以阻塞免疫系统用来通报感染消息的联络系统；有些甚至可自行发出讯号，迫使免疫细胞自杀。然而，随着寄生物演化出这些逃避免疫系统的方法，寄主也不断演化出杀死寄生物的新方法，两者的斗争就这样不断推陈出新，继续下去。

中性粒细胞吞噬炭疽杆菌（橘黄色）的扫描电镜照片（作者VolkerBrinkmann，图片来自WikiCommons）

万灵丹不灵了

寄生生物与寄主之间的共同演化并未淡入历史之中，直到如今，每一天它都还在上演，而我们人类便是寄主-寄生生物共同演化最新实验中的主角。我们企图以人造的抗生素提高我们对细菌的防御能力，然而事态愈来愈明显，在这场军备竞赛中，我们似乎就要吃败仗了！

瓦克斯曼与其他科学家发明抗生素之初，许多人以为对抗传染病胜利在望。然而有些研究者从一开始便警告大众，演化随时可能让奇迹破灭。年发明青霉素的英国微生物学家弗莱明（AlexanderFleming）便是其中之一。他做过一项实验，将细菌暴露在低剂量的青霉素中，然后逐渐增加暴露程度。结果细菌每繁殖出新一代，能抵抗药性的细菌数量便愈多。没多久，他的培养皿内便挤满正常剂量的青霉素也伤害不了的细菌。

亚历山大·弗莱明（图片来自英国帝国战争博物馆ImperialWarMuseum）

弗莱明记录发现青霉素的手稿（图片来自St.MarysHospitalMedicalSchool/sciencePhotoLibrary）

第二次世界大战期间，美国军方严密看守青霉素存货，只有碰到危急情况，才发给民间大夫极少的剂量。可是战后制药公司开始销售这种药，甚至发明药丸，代替注射。弗莱明忧心医生将滥开药方，更糟的是，病人可以自己买药吃药，他写道：

自行服药最大的弊端，乃服药剂量太低，结果非但不能根除感染，反而教育了微生物抵抗青霉素。一群抗青霉素的微生物因此被培养出来，传染给其他人，直到侵入某人体内，引发青霉素也无法治疗的败血症或肺炎。

在此情况下，自行随便服用青霉素者，必须对最后因感染对青霉素具抗性之微生物而致死的人，负道义上的责任。我盼望这项罪恶可以避免。

微生物学家后来发现，细菌共同演化的能力比昆虫更强，能够以惊人速度改变自身的基因结构。它们可以在一小时内分裂数次，所以突变得也快，在许多次突变中，便可能正巧碰上可以抵抗抗生素的新方法。突变可能创造出可以摧毁药物的蛋白质；有些具抗性的细菌，细胞壁备有泵，可以将流进来的抗生素立刻排出去。通常这些突变体并不受自然选择的青睐，但一碰上抗生素，它们的后代就无往不利了。

细菌不像昆虫，它不仅从亲代，还能从周遭的细菌中获得抗性基因。独立的环状DNA可以从一个微生物体内传到另一个体内；细菌还可以捡拾死亡细菌的基因，与自己的DNA整合。因此对抗生素具抗性的细菌不但可以把抗性基因传给后代，还可以传给完全不同种的细菌。

抗生素危机一发不可收拾，全世界皆然。大肠杆菌（E.coli）、链球菌（Strepto-coccus）等细菌都已演化出几乎可以抵抗所有抗生素的新菌株。曾经只是惹人嫌却无大害的淋病，现在却演变成致命的疾病：目前在东南亚，98%的淋病都对青霉素具有抗性。在伦敦，医生分离出一种奇特的肠球菌（Enterococcus）菌株，它竟然已演化到必须仰赖抗生素“万古霉素”（van