冰酒、林蛙和自然选择:不能杀死我们的,只会让我们变得更强大

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01
自然选择与认知的矛盾


自达尔文《物种起源》问世以来,“物竞天择,适者生存”已经深入人心。我们知道生存和繁衍是所有生物最基本的需要和目标,当生物试图提高生存和繁衍的概率时,进化便发生,而进化遵循自然选择的机制。



地球上生存的每一种生物,既要适应地球环境的变化,也要适应不同生物之间的环境变化。适应不了的,会趋向于灭亡,这也是为什么恐龙会灭亡而蟑螂却存活至今。


生物是通过遗传生育下一代,如果某种特定的遗传性状使得生物变得强大,那么生物就会更有可能存活、繁衍并将这种性状遗传下去。反之,如果遗传性状使得下一代更加虚弱,那么就不大可能存活、繁衍并遗传这种性状。随着时间的流逝,遗传下来的性状就应该是“最佳”适应环境的,这是个动态不断更迭的过程。


不同纬度生活的人们,拥有这不同的肤色,这是人类为了适应不同阳光照射量而进化出来的特征。生活在寒冷地方的人们耐寒能力更强。我们生活中不乏自然选择的例子。


但是同样也有些例子破坏了我们认知。某些疾病除去环境、饮食等因素,仍然有不少人是由于遗传而导致该疾病,比如血色素沉积症、糖尿病等。


我们不禁发问,经过漫长的岁月,经过自然选择,为什么人类还会普遍存在这样的遗传性状?本篇文章就试图给这种矛盾一个可能的解释。我将以大家熟知的糖尿病为例,阐述隐藏在血糖中的秘密。在这之前,我先讲两个故事。


02
冰酒:无心插柳柳成荫


1974年晚秋,德国弗兰尼克某葡萄酒庄园内,成片的葡萄颗粒饱满,挂在枝头,笼罩在网中,散发着诱人的果香。远处的雀鸟垂涎已久,每每飞近,总被网阻挡,只好发出叽喳之声,望洋兴叹。按照以往惯例,庄园这一两天就会采摘。



这天晴朗无云,但是气温却比寻常时候要低,尤其到了夜间,气温骤降至-8℃以下,水汽凝聚成霜铺在葡萄枝头。葡萄在突如其来的严寒中度过了一晚。


次日,当采摘的工人看到葡萄时,个个傻了眼。葡萄仍然饱满,却在个头上萎缩不少,且葡萄内残余的水分已结成冰,硬邦邦的。


庄主拿起一个葡萄,捏碎在手里,葡萄汁更加粘稠,且汁量大大减少,这意味着葡萄酒的产量也会减少,庄主捶胸顿足。为了减少损失,庄主硬着头皮仍然让工人们采摘、酿造。


由于葡萄的结冰,这让压榨、发酵等酿造过程的耗时比以往增加一倍以上。1个月后,酿酒师品尝酿出的酒时,却意外地发现,这种酒甘如蜂蜜,混杂着各种果香,美味无比。自此,冰酒问世。


后来,人们专门在等待霜冻之后再采摘葡萄,以便酿造冰酒。如今,冰酒主要生产于德国、奥地利和加拿大,由于产量小,酿造成本高,价格相对昂贵。


03
林蛙:神秘的“起死回生”


20世纪80年代初的某个冬天,生物化学家肯·斯托里和妻子珍妮特在渥太华某个山林中徒步。冬日的天气肃杀,树枝光秃。山林中格外安静,踩在落叶上的咯吱声分外响亮。


他们走累了,坐在石头上休息。斯托里脚下拨弄着落枝和落叶,突然踢到了一个硬物,小方块状。他拿起来一看,是一只冰冻的林蛙。一身灰绿色已经变成墨紫色,眼睛睁开,僵硬而惨白,四肢贴着肚皮蜷缩着。没有心跳,没有呼吸。



冬季,一般的蛙类都会进入较为温暖的深水中冬眠。这只迷失的林蛙是遭遇了什么沦落至此?斯托里没有在意。然而,当他在后面的行程中再次发现一只冰冻的林蛙,这充分地勾起了他的好奇心。


他将这只冰冻的林蛙带回了实验室研究。当这只小东西放在实验桌上解冻时,短短的几分钟之内,神奇的一幕出现了。林蛙的眼睛渐渐由惨白恢复成黑色,身体也渐渐变成灰绿色,更神奇的是,它眨了眨眼睛,伸了伸腿,坐了起来!不久就在实验室里活蹦乱跳。林蛙的“起死回生”让斯托里目瞪口呆,同时也兴奋异常。后来他研究发现:


在林蛙的皮肤感知到温度即将降至冰点附近几分钟之后,它开始将血液和组织器官细胞中的水分排出,集中储存在腹部。与此同时,肝脏将大量的葡萄糖释放到了血液中,并辅以释放额外的糖醇,使林蛙体内的血糖水平上升了数百倍。所有的这些变化都大大降低了林蛙血液中残留水分的冰点,并有效地将其转化为一种含糖的防冻剂。


我们知道,纯粹的水的冰点是0℃,一旦水中有杂质,水的冰点就会低于0℃。


04
糖尿病:可能救过祖先的命


两个故事放到一起,我们可以发现一个共同点:排除水分并且迫使血糖水平上升以对抗寒冷。葡萄如此,林蛙亦如此,那么,有没有可能这种机制也作用于部分人类?


回到开头说的糖尿病,糖尿病患者是因为身体缺乏胰岛素(1型糖尿病)或者对胰岛素的敏感度下降(2型糖尿病),导致血液中的葡萄糖不能得到控制,一旦进食,就会导致血糖浓度过高。如果说血糖浓度可能与寒冷有关联,那么,追溯他们的祖先,会不会因此遗传症状而使得他们抵御了严寒的侵害幸存了下来?


依着这种假设,我们来寻找证据。


证据1我们大部分人都会有“冷利尿”的体验,就是天气越寒冷,越有尿意。


证据2:13000年前的新仙女木期,在欧洲北部地区出现了气温的骤降,海水结冰,森林和草地的面积减少,海岸线被数百英里的冰层包围。研究人员用放射性碳定年法对考古遗址进行了分析,结果显示,这段时期北欧人口迅速下降。



证据3:糖尿病的发病率在很大程度上取决于地理位置。1型糖尿病在北欧后裔人群中更为常见。芬兰是世界上青少年糖尿病发病率最高的国家,瑞典排名第二,英国和挪威并列第三。地理位置越是靠近南方,糖尿病的发病率越低。


由此看来,糖尿病似乎与寒冷有着某种深层次的联系,有可能帮助过部分人类的祖先抵御过毁灭性的严寒。


一些今天看似有潜在危险的遗传性状可能曾对我们的祖先的生存和繁衍发挥过积极作用。


05
进化:终究是生存和繁衍


为何这13000年中,这种遗传性状没有在进化中消失?进化的目的是生存和繁衍,一种遗传性状的改变只要提高了某种环境下的生存机会,它就可能被保留下来即使环境有所变化,这种性状变成了不利因素,但是只要不影响生存和繁衍,这种性状就不会消失。



进化不是主动进行的,只有当环境的变化,可能导致人类灭绝时,比如新的传染病、新的气候巨变等,自然选择便会直奔哪些能够提高生存概率的遗传性状而去。不能杀死我们的,只会让我们变得更强大!从另一个角度讲,如今人类生存能力大大提高,生活的环境比较“安逸”,人类的生存没有威胁,也许人类的进化也会显得更慢。


进化是客观冰冷的。从进化的目的来看,进化并不是完全从人类的利益角度出发,我们所追求的长寿、健康、快乐,自然选择并不理会,在某些时候可能会重合,但是一旦两者利益发生冲突时,自然选择只会考虑如何更大可能地生存和繁衍。


七木叶~

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