肺結核與人類的古怪「姻緣」

2020-12-23 大科技雜誌社

肺結核又稱「癆病」,在西方則被稱作「白色瘟疫」。歷史上死於肺結核的名人,可開出很長一個單子:濟慈、蕭邦、契訶夫、勞倫斯、卡夫卡、魯迅……它過去是,現在依然是一種致命的疾病,每年要殺死100~200萬人口。每年的3月24日被定為「世界防治結核病日」

既然是這麼一種可怕的疾病,似乎乏善可陳,但事實上,人類與肺結核的病原體——結核桿菌的關係,比初看起來的要複雜得多。結核桿菌在人類進化的過程中可能扮演了一個非常重要的角色。這個違反直覺的看法來自一個看似不相關領域的研究:我們遠古祖先吃肉的習俗。

食肉讓人類大腦擴容

現在很多人吃飯離不開大魚大肉,但人類作為一個物種,並非生來就吃肉的。食肉的習慣可能始於180萬年前生活於東非的直立人。受限於當時簡陋的工具,肉類食物對於東非直立人還是很稀罕的,他們頂多是通過投擲石塊,驅趕走鷹鷲或豺狼,從它們口中奪得一點肉吃。到了距今50萬年前的海德堡人,肉類才在人類的食譜中變得重要起來,而在海德堡人的後裔——尼安德特人和現代智人,可能還有近年來發現的丹尼索瓦人——的食譜中,肉類的重要性更是日甚一日。

這種食譜上的變化帶來的一個結果是腦容量的急劇增加。東非直立人的腦容量比起其他大型猿人來,要大60%,而海德堡人的腦容量又比直立人大了近50%。這顯示,在大腦和食物之間,存在著一種相互的影響:我們祖先大而能耗高的大腦,需要高質量的食物來支撐,而要獲得高質量的食物,又需要有一顆聰明的頭腦。

在從素食到肉食的轉變過程中,很多生理上的變化幫助我們的祖先變成成功的掠食者。比如,擁有一副直立的身軀、一雙可投擲武器的手臂以及長距離耐力跑的本領,可以幫他們追逐獵物。然而,最重要的還是擁有一顆碩大且具有創造力的腦袋。從構思設計出巧妙的狩獵工具,到圍獵時的集體合作,以及公平分配戰利品所需要的社交技巧,無一不需要一顆聰明的腦袋;而要聰明,其前提是腦容量要足夠大。

限制腦容量的障礙

在食譜中增加了肉類之後,我們的祖先看來已經克服了之前限制腦容量的主要障礙。

但這個阻礙腦容量增加的障礙到底是什麼呢?過去人們一般認為,是熱量或蛋白質的攝入不足。然而,要增加熱量攝入,完全可通過其他更容易,危險性更低的辦法來實現,比如挖掘植物的塊莖等。從事狩獵,不僅體力消耗巨大,危險性極高,很多時候還空手而歸,而挖掘塊莖的工作不僅勞動強度小,而且更有保障。可見熱量攝入不足阻礙腦容量增加的看法並不正確。

其實,肉類,尤其是經烹飪之後的肉類,之所以能成為營養價值高的食物,不是因為它含有更高的熱量,而是因為含有一類特殊的人體必需的營養素——維生素B3和在身體裡能轉化成維生素B3的色氨酸——而它們都是不容易從植物中獲得的。

支持這一說法的證據來自一種叫「糙皮症」的疾病。這種病通常發生於當經濟貧窮,讓人吃不起肉的時候。糙皮症在18世紀的歐洲,以及在20世紀早期發生經濟危機時的美國都曾出現過。患這種病的人,起初出現食欲不振、腹瀉、便秘等症狀。後來,皮膚上會出現紅斑,有燒灼和瘙癢感,形成皰疹,然後結痂,皮膚變得粗糙並有鱗屑。此外,還伴有頭暈、煩躁、睡眠不安等症狀,嚴重到一定程度,甚至發展成精神錯亂。但只要在飲食中添加維生素B3,就可不治而愈。

結核桿菌能製造維生素B3

維生素B3之所以有如此立竿見影的療效,是因為我們的身體能把它轉化為一種叫「輔酶」的化學物質;而從新陳代謝和發育,到生殖、修復DNA等等,在幾乎一切事情上,輔酶對於我們都是不可或缺的。缺少了它,會引起腦細胞死亡,進而影響到我們的精神狀態。

如果維生素B3完全來自肉類食物,那麼我們就應該一天都離不開肉才對,但事實上生活中有很多人長期堅持吃素,也一樣很健康。這一現象曾引導科學家提出一個假說,即:在我們的腸道內,可能存在著一種微生物,當食物中肉類匱乏時,也依然能給我們提供一定量的維生素B3。這種微生物可能是與我們一同進化來的。

但迄今,並沒有發現能合成維生素B3的腸道細菌。而令人吃驚的是,有一類我們熟悉的微生物倒是能製造維生素B3。它就是本文的主角——結核桿菌。事實上,結核桿菌能分泌維生素B3的特性曾被醫生作為診斷肺結核病的一種手段。

這麼說,難道結核桿菌最初對人類是有益的?難道在肉類匱乏的歲月裡,這種病原體曾作為一種共生細菌,為我們的身體提供維生素B3?

依賴結核桿菌製造維生素B3

肺結核作為一種疾病,在考古學上的記錄最早出現於距今大約7000~10000年前——這個時間正好是對應人類從狩獵-採集向農業社會過渡的時期。可想而知,當我們的祖先放棄狩獵-採集的生活,轉而從事農業的時候,他們的食譜中肉類的攝入開始下降,而對穀類的依賴性開始上升。

肺結核出現於這一時期或許並非巧合。當肉類下降,從中攝入的維生素B3也隨著減少,這個時候,結核桿菌就開始承擔起為我們提供維生素B3的角色。但如果肉類長期缺乏,我們對結核桿菌的依賴性過於嚴重的話,身體「牧養」的結核桿菌就可能失控,演變成一種病原體,讓我們患上肺結核。

可為這個假說提供支持的是,我們的免疫系統迄今對結核桿菌反應都有別於對其他病菌的反應。對於許多外來異物,血液中一種叫巨噬細胞的白細胞會形成肉芽瘤來殺死或者隔離「敵人」。然而對於結核桿菌,巨噬細胞不僅不殺死或囚禁它們,反而鼓勵它們駐留、生長和擴散。

我們的身體顯然已經學會了容忍結核桿菌。但我們不禁要問:如果結核桿菌對身體沒有一點益處,那我們怎麼能容忍這樣一種病原體呢?但要是換個想法,假設人類在漫長的進化過程中,很多時候需要結核桿菌來替我們製造維生素B3,所以我們的身體漸漸學會了與結核桿菌和平共處,這樣就好理解了。

肉類消費上升,結核病發病率下降

根據這一假說,我們還可以合理地推斷:當整個社會肉類消費上升,我們對結核桿菌的依賴性就會下降,這樣一來,它們演變成病原體的可能性也會變小。換句話說,肺結核的發病率應該會隨之下降。

為了驗證這一點,科學家查閱了從1850年到1950年,英國患肺結核病人口的數據。數據顯示,這一時期,結核病的發病率的確顯著下降。因為在這100年裡,治療肺結核病的抗生素還沒被發明出來,所以下降應該歸因於生活水平的提高,肉類消費的增加。其他國家的情況也是這樣。

這一現象其實早就被人注意到了,只是長久以來一直沒得到正確的解釋,人們一度以為這是衛生條件改善的結果。但衛生條件的改善並不能做出有說服力的解釋。例如在1925年,挪威政府為了遏制肺結核在海軍士兵中的傳播,曾在海港建造了衛生條件極好的新兵營,但收效甚微,一直等到士兵的飲食中肉類大幅度提高之後,肺結核的傳染才得到有效遏制。

我們現在可以確信,維生素B3對於人類的進化(尤其是大腦的進化)是如此重要,所以為了獲得這些營養素,冒很高的風險是值得的。這個風險不論是從事危險的狩獵,還是「牧養」像結核桿菌這樣高風險的共生菌。結核桿菌最初是以「為人類服務」的目的出現在人身上的,只在失控的情況下,才演變為一種病原體。在今天,要想在全球範圍內減少肺結核病,確保貧窮的人也能有充足的肉類消費是當務之急。

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