抗击癌症, 我们为什么生病——达尔文医学的新科学

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1992年3月5日,《纽约时报》登载了著名演员丹尼斯(Sandy Dennis)的讣告,44岁死于癌症。同一天,83岁高龄的赫本(Katharine Hepbum)演艺生涯的自传发行,列入《时代》周刊畅销书名单连续25周。问题是为什么丹尼斯被癌夺去生命,使他没有得到卡萨琳的高寿?

这是一个伦理上和医学上都是很好的问题。但是,还有更深刻的 生物学问题:我们为什么能够活上几十年而不死于癌症?癌细胞只不 过是做着细胞所做的正常的事情:生长和增殖。而我们身体里的这么 多个细胞怎么能够做这样一种不正常的事情:抑制生长长达数十年之 久?很明显,它们“必须”如此,否则每一个人都会在早年死于癌症。 当然,这是最根本的道理。那些没有在早年死去的人,不论是出于什 么原因,都有最大的可能活下去直至生殖,而且使他们的延迟癌症的 适应机制在后代中仍然有效。这种进化史观的解释有助于我们理解我 们自己身上的癌症防止的适应机制的活动和来源,以及它们所承担的 艰巨任务。

中国的孔夫子曾经说过类似下面的话:普通人注意到那些不常见 的事情,称之为奇迹;聪明人才会注意那些常见的事情,发现其中的 奥秘。对通常情况下不患癌症这种普通事情的关注,探索控制癌症发 生的机制,可能是了解怎样使癌症更加少见的关键。

问题在哪里?

控制癌症的问题之大,可以从体内的每一个细胞的历史去理解它。 现在,一个处在某个好莱坞明星的肝脏里参加正常功能的肝细胞,是 从某个过去存在的细胞生长、分裂而来。这也许是一个同它相同的或 者很相似的细胞,再追溯到这个肝细胞的祖先时,我们遇到了一些不 太像肝细胞的细胞,以及更加像没有分化的胚胎细胞的细胞。在这个 细胞的家谱里面,最后追溯到受精卵。是这个受精卵在后来产生了整 个人身体的各种细胞。

这个细胞——受精卵,也有它的历史:它的祖宗是各种卵母细胞 和卵原细胞,上溯到发育成这位大明星的母亲的胚胎细胞、同样,曾 经起过受精作用的精子也是来自精母细胞和精原细胞,追溯到我们这 位大明星的父亲的胚胎细胞。一直上溯,再经过他(她)的父母亲的 原始合子查到祖父母一代,一直再追溯上去,无尽头地重复着曾经在 分裂中的胚胎细胞和生殖细胞。继续追溯这一系列的细胞分裂、生长, 一百万年或者更长的历史时期,一直追溯到那第一个原始的祖细胞。 肝细胞的祖先,都是分裂的细胞,而且都是与肝细胞不同样的分裂的 细胞。

图12-1可以帮助我们理解生命史中的这一重大事实、我们所有 的祖先都有肝脏,但是这些祖先的肝脏的细胞却没有产生我们的肝细 胞。同样,祖先的许多别的器官、组织的各种细胞也都没有产生我们 的器官组织里的各种细胞。我们来源于一条没有尽头的分裂着的生殖 细胞系。在这张图中,一个永恒的生殖细胞的原生质(germ plasm), 为了产生生物个体的多种多样复杂的体细胞而走进一条死胡同。这张 图是魏斯曼画的,他是19世纪的达尔文主义者。

图12-1 魏斯曼的生殖原生质(germ plasm)概念。永恒的生殖细胞 株,产生了有着有限寿命的个体。图史的个体可以是雌性或者雄性。

现在,这个传过无数代的生殖细胞原生质系列,在产生一个成人 的身体(adult soma)所必需的几十、上百次分裂之后,我们看到了 一个细胞,比方说肝细胞,必须在一个多细胞个体的生命过程中,承 担一种专门化的角色的任务。这个肝细胞必需要做的一件事情,是它 的祖先从来没有打算过要做的:它必需停止分裂。如果肝脏受了创伤, 它又要被叫起来再分裂,这种分裂和生长必需精确地定量控制在正常 肝脏功能的需要上,必需在这个机器的功能已经恢复的时候立即停止 下来。一旦肝脏的上百万个肝细胞中有一个肝细胞的生长和分裂变得 任性,不受监督地进行下去,就会变成肿瘤,最后就引起致命的生理 功能障碍。

这样看来,生命似乎就是处在某种程度的癌前状态。从这一观点 出发,提示必定有某种很高明的超级抗癌机制在为我们工作。美国的 海洋生物学家乔治·奈斯(Geoge Liles)写道,“使生命有可能存 在的细胞和器官是设计得很好的。生活这件事非常不容易,甚至是十 分可怕的。有生命的物体——植物、动物、细菌、球藻和真菌——每 一个生机勃勃的物种都面临着一大堆的困难和挑战,能迫使最有创造 力的设计者止步不前。”他的这段话,不过是就一个看来比较简单的 问题:水通过贻贝的食物通道的适当途径来说的。而为了在几十年的 时间里,在构成人体的总数高达十万亿的细胞中防止肿瘤、癌症的发 生,要比这件事情更加复杂、更加困难。

今天的生物学家大都承认这样一种看法,多细胞生物,象我们人 类这样的生物,是从某种原生动物进化而来的。在原生动物时期,每 个细胞都是一个功能上独立存在的个体。大部分原生动物的繁殖是无 性繁殖:一个细胞分裂形成两个新的细胞。有某些现代的原生动物这 两个新的个体(细胞)不完全裂开;不分离而粘在一起成对生活。还 有一些,成对的后代以纤毛或壳粘在一起,形成被称为集落(colony) 的小群体。其中有极少数集落中的细胞像图12-1中所描述的那样, 分化为生殖细胞和营养细胞。这就意味着,某些过去是自由自在的、 独立的细胞自愿地放弃了繁殖,走进了一个准备绝代的死胡同。它们 把自己献身于为最终参与有性繁殖的少数生殖细胞的营养和保卫的任 务。曾经被充分研究过的集落原生动物 Volvox carfer发育过程中的 某些程序,具备了全部多细胞动物某些远始祖先的特征。

自然选择能不能解释为什么极少数集落分化成营养细胞,接受这 样一种绝育的、专门为他人作嫁衣裳的角色?如果这一过程意味着是 在细胞群中选择最适合生存和繁殖的细胞,那么回答是否定的。如果 是意味着选择最佳的把基因传到后代的条件,那么回答是肯定的。 Volvax集落中的生殖细胞和营养细胞会有相同的基因,那么具体由哪 一个细胞繁殖,哪一个细胞绝育,就没有什么差别。只是那些营养细 胞担任起纯营养的角色,可以使集落所繁殖的与它们相同的基因比它 们自己都去形成卵子或精子更加有效、更加成功,自然选择就会选择 这种途径。如果集落中的生殖细胞和营养细胞比例为10:100要比11: 99更加能有效地繁殖,集落中大多细胞放弃生殖参与营养服务角色的 趋势便倾向于被固定保留下来。

一个一百个细胞的集落,是在一个短时期内从一个细胞衍生而来, 可以都有相等的活力、相等的健康程度,也肯定都是同一基因型。从 一个细胞繁殖成一百个细胞的过程中,资源也可能得到平均的分配, 全部一百个细胞都具有精细的机制保护这些遗传物质不受损伤、不发 生变化。但是一千个细胞,一万个细胞的集落又会怎样呢?比这更大 的集落会不会发生什么麻烦?偶而发生的突变使个别细胞的行为走向 违背集落整体利益的可能性会不会出现?例如,索取比维持生存和功 能所必须更多的营养,开始生长和繁殖,以致于对整个集落造成危害。 集落扩大到一定程度,就肯定需要有专门的机制用来维持各种成分的 细胞的每一条支脉都不出乱子。

解决的办法

一个成年人身体这么大的一个集落会有怎样的一种景观呢?维持 一个总数达十万亿的各类细胞集落,需要一种什么样的专门的管理机 制才可以应付局面呢?从工程学的角度来看,能够完成任务的质量管 理系统似乎是不可能的。一个汽车制造厂面临的问题也许只是每天出 厂的上万辆汽车,如果其中任何一辆存在严重缺陷都是不能允许的, 那么只好停止生产。然而每一个活细胞都要比任何一辆汽车更加复杂 得多。设想一个由一百个细胞组成的胚胎所面对的要产生一个一千个 细胞,然后一万个,十万个……直到那十万亿个细胞的成年人的问题。 这些细胞大多数都在面临死亡和被别的细胞代替的问题,而且在今后 继续面临着这些问题。全部这些细胞都安装有调整好的基因系统去产 生它们分裂生长时所必需的产物,也有调整好的基因系统在局部指示 这个组织已经成熟,目前不再需要增加细胞时停止生产这种产物。如 果其中有一个基因,因为偶然的事故发生了变化——突变,使它对这 种情况不能领会,这个基因继续制造这种分裂生长所需要的产物, DNA编辑和修复机制便会启动,去纠正这一缺陷。至少,它们应当去 纠正这一缺陷。每两百个人中有一个人带有一种大大增加了结肠癌的 可能性的基因,原来想到这个基因可能是做了些什么以致发生结肠癌, 现在认识到它不过是一种正常基因的缺陷型,它的正常作用是检查和 纠正异常基因的集累;不能制止异常基因的积累,发生癌症的机会便 会大大增加。

这种突变产生的缺陷能够自我表达的机会实际上是很少的。少到 什么程度?假定这种基因只在一万个细胞中的一个细胞制造这种不应 该再制造的产物。就整个身体的十万亿细胞而言,我们就会有十亿个 这种异常的细胞分布在全身,它们有可能启动癌的生长。那么。这种 保险是不可靠的。但是每个细胞之中还有另外一种安全保障:积极地 抑制细胞生长的肿瘤抑制基因,也许是这种基因在细胞不合适地出现 时去破坏细胞分裂必需的某种物质。假定这个安全阀也是十分神奇的 有效,它的失败率在一万个细胞中每天只有一次。于是每天只有十万 个细胞会开始癌变。假如有三个这样同等有效的安全机制,那么除非 三个安全阀都同时失效,这种异常的细胞分裂都不可能被启动,那么 每天就只剩下十个新的癌细胞。这样的保险还不够安全。

这种处境与命令和控制核弹发射的问题十分类似。设计核弹系统 之初,因为事故点火所造成的灾难之巨大,所以不得不重视防止事故 点火的系统,尽管这又反过来使应当点火时不能点火的风险有所加大。 这恰好正是我们描述过的防火的烟雾检测器原理相反的道理。这种控 制细胞异常分裂的机制,可以说是根据一个“多重安全钩(阀)”原 理安排的设计。核弹舱里的核弹,任何人如果不知道、不会使用密码 都无法使核弹点火,即令掌握了这个密码,还必需按照规定的顺序执 行多个步骤的操作,包括要有两个人,或者两个以上的人同时在几个 地方用几片不同的钥匙开启控制开关。这个设计使核弹点火处于多重 保险的控制下。同样,体内的细胞生长、增殖也有一组安全控制,除 非这些安全控制机制全部—一先后失效。一旦发觉这些机制都不能工 作,体内还有另外的机制可以阻止细胞的不正常生长,或者使这种不 正常生长的细胞自我破坏。

不久前发现的叫做P53的基因是一个最好的例子。它制造一种蛋 白通过调节别的基因的表达防止癌的发生。如果某个人遗传下来这个 基因的一个异常拷贝,另一个拷贝上发生问题便能导致灾难性的后果。 在已知的51种人类的肿瘤中都发现了不正常的P53基因。包括70%的 结肠癌,50%的肺癌和40%的乳腺癌。不过约翰·托比(John Tooby) 和李达·柯士密(Leda Cosnnts)曾指出,这种遗传异常并不一定都 存在于肿瘤中。因为我们所研究的癌细胞都已经在组织培养基上培养 了若干年,这种培养环境是有可能选择那些增加细胞分裂的遗传异常 的。

在各种细胞内起作用的抗癌机制之外,还有在细胞之间起作用的 抗癌机制。它们可以察觉邻近细胞的错误行为,并分泌某些物质抑制 这种错误行为。最后,还有免疫系统,是宿主的一种化学武器,可以 用来发现并立即攻击一个隐匿的与正常组织不同的非适应性生长的细 胞。一个可以在临床上检测到的癌,必需通过这许许多多层层密布的 几乎无法通过的防御线才能长成。不同于寄生的细菌或者病毒,癌细 胞不可能集累对宿主多种防御机制的自身防御。它完全只能从细胞生 长分裂调节机制出现异常变化的机会中寻找宿主抗癌机制存在的漏洞。 然而,在癌细胞这方面,面对这种几乎是无法逾越的屏障,它实际上 还是存着天文数字的机会。

癌的预防和治疗

为了避免癌症,第一件事情就是要选好父母。对癌的易感性,同 许多别的疾病一样,是有遗传因素的。这对所有的癌总体而言,都是 真实的,特别值得注意的是若干罕见的儿童期癌、乳腺癌和结肠癌。 家族成员中有这些癌的人比别人患这些癌的可能性要大20到30倍。即 令对某些癌的环境因素得到控制,癌的遗传影响仍然十分明显,有很 强的证据,实验室里已经培育出一种容易发生癌的小鼠品种,这个品 系的小鼠全都失去了某种或者某些控制癌的机制,大大增加了患一种 或几种癌的可能性。某些人类的癌症也是以类似的方式遗传的。

第二个减少癌的可能性的办法是在危险中生活:年轻时死去就不 大可能患癌症。衰老意味着细胞的内环境和调节能力的劣化。细胞生 长和增殖的激素调节和局部调节能力,同一切适应性行为一样,在我 们成年期生命史的末期都会出现效率逐渐低下的问题。细胞本身的年 龄也在增加,同心血管、消化和排泄系统一样,得到越来越少的营养 和其它必要物质,甚至清除有害废物的效率也低下。不可避免的后果, 便是它的生长和分裂也不能调节得那么好。非适应性生长逐渐地变得 更加容易发生和更加不受监督地散布开来。

随着年龄增长而增加的癌的发病率,证明了一个重要的进化论原 理:适应性只在它的自然选择过程中的同样条件下,才处于最适宜的 工作状态。我们控制癌的适应性和其它一切生命功能都不是在维持一 种80岁的生活的条件下进化出来的。任何80岁人的身体,对人类的基 因和基因产物而言,都不是它们熟悉的正常环境,是一种石器时代人 类出现时极为罕见的环境条件。从更加广义的环境的概念上看,还包 括文明时代的环境的一切副作用,都有增加癌的发病率的可能性(正 如第十章讨论的那样):X-线和其它电离辐射,新的毒素,对天然毒 素(尼古丁和酒精)的高水平的不正常接触,以及不正常的食物和其 它生活方式等等。

任何创伤和感染都有可能干扰癌的控制机制,不仅可以发生在创 伤和感染的局部,也可以对远离创伤和感染的全身各处产生影响。细 菌可以增加被感染组织的癌的发生率,病毒则更加可能。理由之一是 病毒与人的细胞内的单基因没有太大的差别,有时病毒可以钻进一条 染色体上的某个凹陷处,似乎它是这个地方的主人。处于这样的地位, 它很容易扰乱这个细胞的正常机制。病毒中的人类免疫缺陷病毒 (HIV)攻击免疫系统,产生妨碍免疫系统攻击癌细胞的后果。同细 菌和大的寄生虫一样,病毒也能分泌毒素削弱细胞的各种控制和调节 机能。

某些环境因素和癌之间的关系是容易理解的。含盐过多的食物, 酒精度数过高的烈酒,含有致癌物的烟熏过的或者腌过的肉类,将与 胃壁的细胞接触而增加胃癌的危险。烟雾中的多种致癌化学物质,更 有可能直接影响支气管和肺的细胞。阳光的灼伤伤害了皮肤细胞的基 因导致黑色素瘤的发生。但是高脂肪食物对乳腺癌和前列腺癌的作用 则比简单的直接接触要复杂得多,吸烟与膀胱癌的关系也可以这样看。

即令肿瘤已经发生并且长大到产生症状时,天然的控制机制,尤 其是免疫系统仍在继续努力对抗它。这些控制系统仍有可能在对抗中 获胜,或者即令不能获胜,也至少能使肿瘤的这种非适应性生长变慢, 阻止其扩散。许多未经治疗的癌,也要经过相当长的时间,在多年之 后,才能击倒受累的病人。在极为罕见的例子中,也有很明显地被认 为是不可能治愈的癌自行消失的现象。

癌和患者之间的对抗,有如病原和宿主之间的对抗,也有必要进 行功能分类,因为癌的生长和对它们的抑制都是很明显的。癌是一种 细胞的叛逆行为,它违反了整体利益原则。可以看成是有着与宿主矛 盾的自身利益的一个寄生物。它与感染性病原体不同之处是,癌的成 功从来不可能是长期的,因为它无法散播到别的宿主去,宿王的死亡 也就是它的死亡,它没有后代。对于产生这个癌的原来的正常细胞也 是如此,当宿主死亡时能够活下去的基因只有已经传到下一代的那些 宿主的生殖细胞中的基因。

癌是所有各种非适应性不受控的组织生长的总称。癌可以起源于 任何一种保存了生长和分裂能力的细胞类型,各种细胞类型起源的癌 都有各式各样的启动原因和抑制及调节机制的失控。所以医学对癌难 以掌握并不奇怪,而且也不大可能找出一种适用于治愈一切癌的治疗 方法。我们正在癌的问题上取得迅速的进展,然而,对癌症作为背叛 的细胞群和宿主之间的对抗的理解,肯定有利于我们对癌症的研究。

女性生殖器官癌

最能够说明用达尔文学说研究的价值的一组癌症也许是乳腺、子 宫和卵巢这些女性生殖器官的癌。这几种癌都在近几年来变得更加多 见。波义德·伊顿(Boyd Eaton)1994年在《生物学季刊》上发表文 章综述了医学、人类学以及涉及很广泛的相关领域中的信息,初步提 出了一个为什么这些癌在某些人群中而不在另一些人群中这么多见的 有说服力的理由:这种现代瘟疫的部分原因是富裕的工业国家里妇女 新的生育模式的后果。

当然,还有部分原因是癌比较多见于老年人这个讨厌的事实,现 在有比较多的妇女能活到老年。然而,更重要的发现是女性生殖器官 的癌在各个年龄阶段都因她经历的月经次数增加而增加。最容易发生 女性生殖器官癌的人是初潮年龄很早,绝经年龄很迟,又从来没有因 为生育和哺乳中断过月经的老年妇女。

从人类的历史看,这是一种极不正常的生殖模式。石器时代和现 代某些狩猎-采集部落社会的妇女一样,有着一种完全不同的生殖生 活史。她们的初潮年龄较迟,绝经年龄也较早,也许是因为她们比现 代女性吃得差些,又有比较严重的寄生虫病。石器时代的女孩,大概 要到15岁以后才开始有月经,并且可能在一两年之内就会怀孕。如果 妊娠成功,分娩之后会有至少2—4年的哺乳期,这几年里月经周期受 到抑制。断奶或者婴儿死亡之后,月经周期恢复,她将再次怀孕。这 种生殖模式将维持到她在47岁左右进入绝经期或者在这以前就死去。 在这30年期间,她大约可能有4或5或6次妊娠,并且把30年的一半时 间花在哺乳上。月经周期的总数大约不超过150次。一位现代社会的 妇女,即使她有2个或3个孩子,也很容易有2倍或3倍于此数的月经周 期。

月经周期的特征是激素水平的大幅度摆动。这种摆动引起卵巢、 子宫和乳腺组织的反应。这些是生殖器官的适应性活动。但是,同一 切适应性活动一样,是要付出代价的。在这里,代价就是更加易受某 些癌的危害。这种代价,在石器时代的正常情况下,激素的大幅度摆 动,是会被妊娠和哺乳期使月经周期中断而进行的一些补偿过程所缩 小的。如果,月经周期的激素大幅度摆动不曾中断,补偿修复过程也 就效率不高,甚至没有发生,而欠账的代价也就会集累起来。当然, 这是一种推测,不过事情似乎的确如此。无可否认的观察记录说明, 一个女人的月经周期越多,患生殖器官癌症的可能性就越大。一个更 加普遍适用的规律说明,就任何一种适应机制的副作用而言,与自然 选择使它们得以进化、产生的环境条件不同时,这些副作用会比较严 重。现代化的生活条件。使妇女一生有300或400个月经周期,无疑是 一个例子。这一达尔文医学的假说无法用来帮助今天已经处于易于受 癌症之害年龄的妇女。对于她们,除了劝告要避免一般的环境有害物, 诸如烟草和其它药物,天然的和人工的辐射,以及更重要的是避免高 脂肪食品。除此之外,我们已经无能为力。

不过,比较重要而且更有希望的是今后。很明显,建议女孩吃得 差些,保持营养不良,推迟初潮年龄,这既不道德又是愚蠢的想法, 更不应当劝她们在青春期尽早怀孕,尽可能多地生育,花更多的时间 去哺乳。伊顿的意见是明智的,他认为我们应当去研究去找到石器时 代历史上正常的生殖模式是怎样使得生殖器官癌症比较不容易发生的。 我们期待研究者努力找出一种或多种人工措施,使妇女的生殖器官癌 症的发病率降回到狩猎-采集社会的水平。

我们推测这些人工措施可能采取调理激素水平的方式。许多妇女 已经在用口服避孕药,这种药已经人为地同天然激素相似地去影响这 些组织。不同的避孕药有不同的干扰受孕的机制,有不同的达到干扰 妊娠的方式,它们也有不尽相同的副作用。在我们有了更加详尽的天 然和人工激素的生理作用的知识之后,就有可能更好地设计,使用一 种人工方法去模拟、去创造石器时代历史上有益的效果。这种可能性 也许不会是一个使我们失望的乌托邦。伊顿和其它人都提出过肯定的 证据,证明某些口服避孕药可以降低卵巢癌和子宫癌的发病率,虽然 不包括乳腺癌。我们认为,不久就会有某种激素开发出来也可以减少 乳腺癌。还有别的引起癌的环境和遗传因素也需要我们去探索,我们 需要每一点都可以帮助我们克服这个苦难的知识。

【三思言论集】→【三思藏书架】→《我们为什么生病——达尔文医学的新科学》         〖本书由柯南扫校〗 第十二章 癌症

http://www.oursci.org/archive/lib/disease/14.htm

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作者 tuenhai:这个星球上对大道理解最为深刻的人,著有《道解相对论》《圣医治国——黄帝内经客观点评》《理性即慧根》《父母怎么教育孩子》。咨询微信或QQ (备注 tuenhai.com)

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