【同系列書(shū)】生命八卦：行走在人體迷宮生命八卦：在萬(wàn)物內(nèi)部旅行生命八卦：世間可有長(zhǎng)壽藥
本書(shū)簡(jiǎn)介：
阿爾茲海默癥有可能是一種新型的糖尿��？癌癥其實(shí)與外界環(huán)境或者不良生活習(xí)慣等后天因素?zé)o關(guān)？生物鐘與心臟病有什么關(guān)聯(lián)？決定免疫系統(tǒng)健康情況的主要是后天因素而非遺傳？經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的人會(huì)更加聰明？世間已有長(zhǎng)壽藥？這些問(wèn)題與日常生活息息相關(guān)，對(duì)于周遭世界和人類(lèi)自身我們充滿(mǎn)了好奇。在求索中，作者袁越接受了系統(tǒng)的生命科學(xué)訓(xùn)練，融合世界權(quán)威科學(xué)雜志發(fā)布的最新信息， 通過(guò)人體奧秘、解密疾病、運(yùn)動(dòng)健康、神奇世界四個(gè)部分，將這些科學(xué)新知，以有趣的面貌、常識(shí)性的講述，風(fēng)趣而不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貍鬟f給讀者。
作者簡(jiǎn)介：
袁越（土摩托）：1968年出生于上海，1990年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)生物工程系，畢業(yè)后被分配至中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所從事分子免疫學(xué)研究。1992年初留學(xué)美國(guó)，在亞利桑那州立大學(xué)動(dòng)物學(xué)系獲得生物學(xué)碩士學(xué)位。1994年至1998年在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)生物工程中心擔(dān)任研究助理，1998年至2004年在加州圣地亞哥市的生物技術(shù)公司從事生物制藥研究。2005年8月加盟《三聯(lián)生活周刊》，擔(dān)任特約撰稿人至今。
癌癥都是怎么得的？ 科學(xué)家們找到了導(dǎo)致絕大部分癌癥的21種不同的原因，其中有9個(gè)原因是已知的，另外12個(gè)則尚未搞清楚。
要想治病，先得找出病因。糖尿病、高血壓、哮喘、胃潰瘍等以及絕大部分傳染病都是這么被治好的。但到了癌癥這里，事情變得復(fù)雜起來(lái)。我們已經(jīng)知道，所有的癌癥都是體細(xì)胞發(fā)生了基因突變導(dǎo)致的。但是這個(gè)病因太籠統(tǒng)了，到底是哪（些）個(gè)基因發(fā)生了突變？這些突變是否需要相互配合才能致癌？如果回答是肯定的話(huà)，哪個(gè)基因需要率先突變？這些問(wèn)題大都沒(méi)有準(zhǔn)確答案。一個(gè)更為關(guān)鍵的問(wèn)題是，這些致癌的基因突變到底都是怎么發(fā)生的？如果這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有搞清楚，我們就永遠(yuǎn)不會(huì)知道癌癥都是怎么得上的。而一旦我們知道了這個(gè)問(wèn)題的答案，就會(huì)對(duì)癌癥的預(yù)防，以及最終的根治起到關(guān)鍵的作用。也許有人會(huì)說(shuō)，導(dǎo)致癌癥的基因突變有成千上萬(wàn)種，怎么研究得過(guò)來(lái)呢？科學(xué)家的回答是，雖然基因突變種類(lèi)繁多，但導(dǎo)致突變的癌癥都是怎么得的？原因并不多，每一種原因所能導(dǎo)致的突變都會(huì)帶有某種特殊的標(biāo)記（Signature），如果能找出這個(gè)標(biāo)記，就能推斷出某個(gè)具體的基因突變到底是什么原因?qū)е碌�。舉例來(lái)說(shuō)，如果你發(fā)現(xiàn)一篇文章的某個(gè)詞匯被另一個(gè)發(fā)音類(lèi)似的詞代替了，比如應(yīng)該是“基因”的地方卻變成了“經(jīng)營(yíng)”，那你一定會(huì)知道這是拼音輸入的時(shí)候選錯(cuò)了數(shù)字鍵導(dǎo)致的。與此類(lèi)似，如果你發(fā)現(xiàn)一個(gè)正常的句子中間突然多了一個(gè)莫名其妙的字，比如“今天天氣非很好”，你也一定會(huì)猜這是作者刪除錯(cuò)字的時(shí)候少刪了一個(gè)“非”字。用這個(gè)思路做個(gè)統(tǒng)計(jì)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)即使一篇文章里的錯(cuò)誤很多，但出錯(cuò)的原因就這么幾種，完全可以研究清楚。給文章改錯(cuò)容易，給基因挑錯(cuò)可就難了，需要測(cè)出大量癌細(xì)胞的基因序列，并逐一進(jìn)行分析。最終這個(gè)工作由全世界公認(rèn)的癌癥研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，英國(guó)維康信托桑格研究所（WellcomeTrustSangerInstitute）完成了，他們?cè)?013年8月14日出版的《自然》雜志上發(fā)表了一篇具有劃時(shí)代意義的論文，向全世界匯報(bào)了自己的研究成果。僅從數(shù)字上看，這項(xiàng)研究相當(dāng)復(fù)雜。首先，研究人員從30種最常見(jiàn)的癌癥當(dāng)中挑選了7042名病人，分析了導(dǎo)致他們患上癌癥的4938362個(gè)基因突變，從中找出了21個(gè)特殊標(biāo)記，涵蓋了97%的癌癥病人。換句話(huà)說(shuō)，絕大部分人類(lèi)所患癌癥都是由這21個(gè)原因造成的。其次，研究人員分析了每一種癌癥的基因標(biāo)記分布情況，發(fā)現(xiàn)所有的癌癥病人體內(nèi)都至少存在兩種不同的標(biāo)記，有的還更多，說(shuō)明癌癥的病因千奇百怪，非常復(fù)雜，這也是為什么癌癥那么難防的根本原因。另外，每一類(lèi)癌癥的基因標(biāo)記數(shù)量都是不同的，比如卵巢癌只需要2個(gè)標(biāo)記就可以了，肝癌則需要至少6個(gè)標(biāo)記，也就是6種不同的原因才能發(fā)病。在這21個(gè)原因當(dāng)中，有幾個(gè)是早就知道的，比如抽煙和紫外線(xiàn)過(guò)量都會(huì)致癌，它們都有各自的基因標(biāo)記，很容易辨認(rèn)。另外一種相當(dāng)常見(jiàn)的原因就是年齡，眾所周知，癌癥是一種典型的老年病，一個(gè)人年紀(jì)越大，患癌癥的幾率也就越大，年齡導(dǎo)致的癌癥也是有其特殊標(biāo)記的，在研究人員分析的這30種癌癥當(dāng)中，有25種都具備年齡標(biāo)記，這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步證明了癌癥和年齡密切相關(guān)。還有一類(lèi)標(biāo)記也早已研究得很透徹了，這就是被安吉麗娜·朱莉炒紅了的BRCA1和BRCA2基因，這兩個(gè)基因都能導(dǎo)致DNA修復(fù)出現(xiàn)問(wèn)題，但它們的致癌作用僅限于乳腺、卵巢和胰腺，不會(huì)導(dǎo)致其他類(lèi)型的癌癥。除了上述幾個(gè)癌癥領(lǐng)域的“明星”之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)有一種名叫APOBEC的酶標(biāo)記出現(xiàn)在超過(guò)一半的癌癥當(dāng)中，說(shuō)明該酶很可能是一大半癌癥的罪魁禍?zhǔn)�。APOBEC是一個(gè)酶家族，包括很多成員，它們專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)修改DNA和RNA序列，是人體抵抗病毒感染的武器之一。每當(dāng)人體受到病毒的攻擊時(shí)，這種酶便被激活，對(duì)外來(lái)病毒的基因序列進(jìn)行強(qiáng)制性修改，直到其成為無(wú)害狀態(tài)為止。但是，此項(xiàng)研究說(shuō)明人體的這個(gè)防衛(wèi)機(jī)制很可能是一把雙刃劍，在殺死外來(lái)病毒的同時(shí)也導(dǎo)致了自身細(xì)胞發(fā)生基因突變，累積到一定程度后變?yōu)榘┌Y。事實(shí)上，有越來(lái)越多的證據(jù)表明病毒感染是造成最近癌癥發(fā)病率升高的一大原因，這項(xiàng)研究為上述結(jié)論找到了一個(gè)有力的證據(jù)。但是，在這21種基因標(biāo)記當(dāng)中，只有9個(gè)是已知的，另外12種是未知的原因。換句話(huà)說(shuō)，有12個(gè)能夠?qū)е掳┌Y的病因尚未知曉！科學(xué)家們正在努力，希望能盡快揭開(kāi)它們的秘密。 癡了就遲了 老年癡呆癥狀一旦被發(fā)現(xiàn)，無(wú)論多么輕微，都已經(jīng)太晚了。癡呆（Dementia）是一種非�？膳碌募膊。@種病常見(jiàn)于老年人當(dāng)中，所以經(jīng)常被稱(chēng)為老年癡呆。這是一個(gè)籠統(tǒng)的說(shuō)法，具體病因多達(dá)一百多種，其中最常見(jiàn)的是阿爾茲海默氏癥（AlzheimerDisease），約占老年癡呆病例總數(shù)的2/3。科學(xué)家很早就知道阿爾茲海默氏癥的病因是腦細(xì)胞大批死亡，但一直不知道原因。病理解剖結(jié)果顯示，患者大腦內(nèi)出現(xiàn)了大量β-淀粉樣蛋白（Amyloid-beta），它們堆積在腦細(xì)胞之間，形成了極具特征性的斑塊，足以成為醫(yī)生們做診斷的證據(jù)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，患者體內(nèi)的β-淀粉樣蛋白的氨基酸順序和正常人沒(méi)什么兩樣，差別只是三維結(jié)構(gòu)有所不同。大家知道，蛋白質(zhì)是由20種氨基酸按照不同的順序首尾相連而成的長(zhǎng)鏈分子，不同的氨基酸順序決定了蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，而不同的三維結(jié)構(gòu)才是蛋白質(zhì)之所以能夠行使不同功能的關(guān)鍵所在。那么，同樣的氨基酸順序?yàn)槭裁磿?huì)導(dǎo)致不同的三維結(jié)構(gòu)呢？這個(gè)問(wèn)題直到20世紀(jì)80年代才得到了解答。美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的斯坦利·普魯斯納（StanleyPrusiner）教授通過(guò)對(duì)瘋牛病的研究，發(fā)現(xiàn)了朊病毒存在的證據(jù)。這種病毒完全由蛋白質(zhì)組成，沒(méi)有DNA或者RNA等遺傳物質(zhì)。如果一頭牛吃了含有朊病毒的食品（比如瘋牛的腦組織），就會(huì)被傳染，最終變成一頭瘋牛。普魯斯納教授通過(guò)一系列設(shè)計(jì)精巧的實(shí)驗(yàn)證明，朊病毒的氨基酸順序和正常蛋白質(zhì)一樣，只是三維結(jié)構(gòu)不同而已。當(dāng)它和正常的蛋白質(zhì)接觸后，會(huì)誘導(dǎo)對(duì)方改變?nèi)S結(jié)構(gòu)，變得和自己一樣，再去誘變下一個(gè)正常的蛋白質(zhì)。朊病毒就是依靠這個(gè)方式傳播疾病的，不需要DNA的參與。普魯斯納教授的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)引起過(guò)很大爭(zhēng)議，但科學(xué)研究結(jié)果最終證明他是對(duì)的，他本人也因此而獲得了1997年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。受到這項(xiàng)成果的啟發(fā)，腦神經(jīng)科學(xué)家們仔細(xì)研究了β-淀粉樣蛋白的生理行為，發(fā)現(xiàn)它和瘋牛病的朊病毒非常相似，也是通過(guò)這種方式在患者腦內(nèi)傳播的。兩者的區(qū)別在于最初那個(gè)病變的β-淀粉樣蛋白來(lái)自自身的某種突變，目前尚未發(fā)現(xiàn)傳染的證據(jù)。β-淀粉樣蛋白的傳播和多米諾骨牌非常相似，都是通過(guò)接觸傳播的連鎖反應(yīng)，只是前者的反應(yīng)速度比后者慢而已。骨牌倒下很容易，再站起來(lái)就難了，這就是為什么最近幾年所有的抗阿爾茲海默新藥的臨床試驗(yàn)都失敗了，受試者的腦部損傷程度太過(guò)嚴(yán)重，一般的藥物手段很難挽回。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，早在阿爾茲海默氏癥患者出現(xiàn)癥狀之前的10～15年，腦細(xì)胞就已經(jīng)開(kāi)始死亡了。換句話(huà)說(shuō)，老年癡呆癥狀一旦被發(fā)現(xiàn)，無(wú)論多么輕微，都已經(jīng)太晚了，病人已經(jīng)錯(cuò)過(guò)了治療的最佳時(shí)機(jī)。于是，不少科學(xué)家把注意力轉(zhuǎn)移到了早期診斷方面。最好的辦法當(dāng)然是開(kāi)顱檢查，但難度太大。一個(gè)來(lái)自澳大利亞的研究小組發(fā)現(xiàn)人的視網(wǎng)膜上也能檢測(cè)出早期的β-淀粉樣蛋白，這就避免了開(kāi)顱的麻煩。該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)人肖恩·弗羅斯特（ShaunFrost）博士在2014年7月舉辦的阿爾茲海默國(guó)際研究大會(huì)上宣布了這一成果，他認(rèn)為視網(wǎng)膜上的神經(jīng)細(xì)胞是和大腦相通的，大腦中出現(xiàn)的病變可以在視網(wǎng)膜上檢測(cè)出來(lái)。這個(gè)方法尚處于研究階段，如果將來(lái)證明確實(shí)可行的話(huà)，將從根本上改變老年癡呆癥的診斷和治療模式。 高齡父親更危險(xiǎn) 新的研究顯示，父親的年齡越大，遺傳給孩子的基因突變就越多。 現(xiàn)代人生孩子的時(shí)間越來(lái)越晚了，這一趨勢(shì)不僅發(fā)生在中國(guó)，全世界任何一個(gè)城市化進(jìn)行得比較充分的國(guó)家，晚婚晚育都已成為常態(tài)。對(duì)于晚育帶來(lái)的問(wèn)題，以前大家關(guān)注得最多的是母親一方，畢竟女性的生育期結(jié)束得比男性早，高齡產(chǎn)婦在生孩子時(shí)也會(huì)帶來(lái)各種問(wèn)題。這種討論的結(jié)果就是：大齡女青年們?cè)絹?lái)越在意自己結(jié)婚生子的時(shí)間，不希望拖得太久，而大齡男青年則普遍缺乏緊迫感，仿佛生孩子只是女方的事情，和自己沒(méi)什么關(guān)系。但是，2012年8月22日出版的《自然》雜志刊登了一篇論文，給了大齡男青年們當(dāng)頭一棒。這篇論文的作者是“解碼基因公司”（DECODE）的科學(xué)家們，這家總部位于冰島的基因測(cè)序公司測(cè)量了78對(duì)冰島夫妻以及他們所生孩子的全部基因組順序，得出了一個(gè)讓人驚訝的結(jié)論：孩子的大部分基因突變來(lái)自父親，其數(shù)量和父親的年齡有著直接的關(guān)系，父親生子時(shí)的年齡越大，來(lái)自父親的基因突變就越多。相比之下，來(lái)自母親的基因突變是恒定的，不會(huì)隨著母親年齡的增加而增加。眾所周知，一個(gè)人自身基因組的一半來(lái)自父親，另一半來(lái)自母親，但在遺傳的過(guò)程中總是會(huì)產(chǎn)生少量錯(cuò)誤，這就是基因突變的由來(lái)�；蛲蛔兇蠖及l(fā)生在基因復(fù)制的過(guò)程中，一個(gè)男人的精母細(xì)胞每時(shí)每刻都在進(jìn)行著細(xì)胞分裂，生產(chǎn)出成千上萬(wàn)的精子，而一個(gè)女人從剛生下開(kāi)始就已經(jīng)攜帶了她這輩子所需要的絕大部分卵子，不需要基因復(fù)制，所以科學(xué)家們?cè)缇屯ㄟ^(guò)這一現(xiàn)象推斷出，人類(lèi)下一代基因突變中的大部分應(yīng)該來(lái)自父親，只是不知道父親占多大比例罷了，而這篇論文測(cè)出了這個(gè)比例。但是，這篇論文最具革命性的意義在于首次測(cè)出了父親年齡與基因突變數(shù)量之間的關(guān)系。在基因測(cè)序技術(shù)成熟之前，這個(gè)數(shù)據(jù)是很難估算的，只能通過(guò)局部的研究來(lái)推斷整體的情況。這次“解碼基因公司”的科學(xué)家們依靠手中掌握的基因組測(cè)序技術(shù)，測(cè)量了219個(gè)人的全部基因組序列，用這個(gè)“笨”辦法一勞永逸地找到了問(wèn)題的答案。本次研究中父親樣本的平均年齡為29.7歲，來(lái)自父親的基因突變頻率為平均每1億個(gè)核苷酸出現(xiàn)1.2個(gè)突變，突變總數(shù)四倍于來(lái)自母親的突變。父親的突變率每16.5年增加一倍，也就是說(shuō)，一位36歲的父親遺傳給孩子的基因突變總數(shù)兩倍于20歲的父親。如果把這個(gè)研究擴(kuò)展到整個(gè)冰島的話(huà)，那么2011年出生的冰島孩子平均要比1980年出生的孩子多攜帶70個(gè)基因突變，這是因?yàn)槿缃癖鶏u男人當(dāng)爸爸的平均年齡為33歲，而1980年時(shí)僅為28歲。那么，這些基因突變意味著什么呢？首先，基因突變是隨機(jī)發(fā)生的，而人類(lèi)基因組中存在大量無(wú)意義的冗余片段，因此大部分基因突變都是中性的，既無(wú)害也無(wú)益。其次，如果某個(gè)基因突變正好位于有用片段內(nèi)的話(huà)，那么在絕大部分情況下這個(gè)突變是有害的�！案赣H年齡越大，孩子繼承的基因突變就越多。”“解碼基因公司”創(chuàng)始人凱里·史蒂芬森（KariStefansson）博士解釋說(shuō)，“基因突變的總數(shù)越多，其中一個(gè)是有害突變的可能性就越高�！标P(guān)于突變基因與疾病之間的關(guān)系，目前研究得最多的就是自閉癥。就在2012年3月，《自然》雜志曾經(jīng)連續(xù)刊登了三篇關(guān)于此事的論文，得出結(jié)論說(shuō)，父親的年齡越大，孩子患自閉癥的可能性就越高。自閉癥的病因目前尚未完全搞清，科學(xué)家并不知道哪幾個(gè)基因與自閉癥直接相關(guān)，因此只能通過(guò)基因突變的整體頻率來(lái)推斷自閉癥的發(fā)生幾率。類(lèi)似的情況在精神分裂癥領(lǐng)域也被觀察到了。事實(shí)上，本次冰島實(shí)驗(yàn)專(zhuān)門(mén)挑了一批患有自閉癥和精神分裂癥的孩子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們患病的原因很可能與基因突變頻率的增加有關(guān)，而冰島近幾年患自閉癥的兒童數(shù)量有了顯著增加，史蒂芬森估計(jì)這一現(xiàn)象與父親年齡的增加有很大的關(guān)系。這一傾向在其他發(fā)達(dá)國(guó)家也被觀察到了。比如，現(xiàn)在每88個(gè)美國(guó)小孩就有1個(gè)患有自閉癥，這個(gè)比率比2007年時(shí)又增加了77%。加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的丹尼爾·蓋施文德（DanielGeschwind）教授認(rèn)為，這一增加的部分原因在于自閉癥診斷水平的提升，但也和基因突變率的增加很有關(guān)系。值得一提的是，這種隨機(jī)的基因突變正是人類(lèi)進(jìn)化的來(lái)源。沒(méi)有基因突變，人類(lèi)是不會(huì)被進(jìn)化出來(lái)的。“我們也許可以這樣想，”史蒂芬森說(shuō)，“基因突變對(duì)下一代不利，但對(duì)整個(gè)人類(lèi)而言則是有好處的。”
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