读书笔记《人体的故事》丹尼尔·利伯曼

第一部分:人体进化的五个阶段:

一、直立猿

人属和黑猩猩属的LCA(Last Common Ancestor)在九百万年前与大猩猩属分离。人属和黑猩猩属的分离大约发生在六百万年前。

已知最古老的人类是直立猿,有化石证据的如六百万年前的乍得沙赫人“图迈”,三百五十万年前的始祖地猿“阿尔迪”。进化成直立猿,最重要的改变,是为了适应长距离直立行走,而出现在脊椎生理弯曲、髋关节和足弓。付出的代价是敏捷、力量和速度。


二、南方古猿

对果实以外的食物:坚韧粗糙的叶和茎的适应,是人体进化中的第二次重大转变,产生了南方古猿亚科(非正式称谓)。他们生活在四百万至一百万年前的非洲。其中最著名的化石是“露西”(三百二十万年前)。

生理上最重要的进化体现在面部上。长而宽的脸颊、突出的颧骨、粗壮的上下颌可以附着强大的咬肌和咀嚼肌,巨大的臼齿用来压碎和研磨粗糙坚硬的食物(USOs-undergroud storage organ)。

脊椎、髋关节、膝关节、足弓和脚趾更适于长距离行走。

直立导致投影面积更小(减少接收到的阳光辐射),会出汗,这些进化特征让南方古猿可以在炎热的正午出行以躲避食肉动物。


三、狩猎采集者~直立人

人属在260万年前进化出来。他们的生活方式进化到狩猎采集者。脑容量低于现代人,但是体型,特别是臂腿手脚,已经非常接近现代人。长腿、足弓,强大的髋、膝和踝关节,利于散热的直立方式,体毛纤细利于排汗的修长身体,保持水分的隆起外鼻,这些都是适应长距离行走(9-15公里每天)的自然选择结果。人属十倍于猩猩的跟腱、稳定的头部(耳内的半规管)、细腰(不同于猩猩锥状的桶型胸廓)、巨大的臀大肌、短而齐的脚趾、慢肌纤维等等,使我们成为当之无愧的长跑冠军。在炎热的正午,早期狩猎采集者光靠跑,就可以“跑死”速度数倍于自己的猎物(死于体温过高)。

狩猎采集的生活方式有四个基本元素:植物采集,肉类猎获,食物分享和食物加工。性别分工产生。其它人科动物从不分享食物。最早的石器工具已经超出黑猩猩的能力范围。工具制作和沟通协作需要更高的智力。最早的直立人的脑肠比已经进化到与现代人类似。这一点上,人类在自然界中是最独特的。我们的大脑和排空的肠道基本同质量。通过改食高质量食物,直立人牺牲掉部分肠道,将更高比例的热量供给大脑。


四、冰河时代的古人类

一百万年前开始的冰河期,气候和地理的剧烈变化导致了物种的隔离。古人属的共同祖先海德堡人在30万年前分离成不同的支系。在非洲形成智人,在亚洲有丹尼索瓦人,在欧洲有尼安德特人。古人属的脑容量达到1200-1500立方厘米。是哺乳动物平均值的五倍,其它灵长类的三倍。

高智力使古人属学会了用火(40万年前),制作出了矛和衣服,开始合作、沟通和共情。付出的成本是分娩的困难,延长的生长期和巨大的能量消耗。大脑占体重的2%,消耗的能量占比却是惊人的25%。脂肪是最佳的储能形式(1克脂肪可以贮存9大卡能量。顺便算一下,如果希望达成每周减脂一斤的目标,需要保证每天的摄入低于消耗650大卡)。为了给贪婪的大脑供应能量,人类与其它动物相比,肥胖异常。


五、有文化创造力的智人(我们自己)

现代人大约在20万年前,从非洲的古人属进化而来。仅仅用了不到18万年,智人已经成功殖民南极洲以外的各大洲,并剿灭了所有其他的竞争对手。我们的成功原因是什么呢?

首先,我们的相对脑容量虽然不比其他古人属更大,但是大脑新皮层的颞叶、顶叶和前额叶皮层,却更加发达。颞叶负责认知、记忆和情绪管理;顶叶负责多任务管理和抽象思维(比如在大脑中生成地图);而前额叶皮层负责与其他个体之间的合作以及采取特定的策略。这些大脑特征加在一起,使智人比尼安德特人更擅长协作和理性思维。

其次,我们的口腔结构是独特的。这使我们的发生精度远远高于其他所有哺乳动物。繁杂的语言是合作的基础,并能产生无法估量的巨大优势。

第三,只有智人拥有不安于现状、永远追求改变的文化特征。假设尼安德特人在2万年前的竞争中胜出,今天的他们很有可能与10万年前没有太大不同。


第二部分

现代人类的健康与疾病

我们的身体和一万年前并无太大的不同。但是九千年前的农业革命和二百多年前的工业革命却完全改变了我们的生活方式。身体和生活方式的冲突导致了失配性疾病。现代科学使人类的寿命大大延长,但是非传染性慢性疾病(心脏病、癌症、II型糖尿病、骨流失等等)却使我们延长的寿命变成“病态延长”。

现代人类的食物富含热量;剔除了纤维和复杂碳水化合物使我们消耗在消化的热量减少,而且消化速度太快,使肝脏和胰腺的处理速度跟不上;我们的工作方式(静坐桌前)和生活的便利(交通工具和生活电器)使我们的体力活动水平(总消耗能量与基础代谢消耗之比)降到1.6。摄入大于消耗是本质的原因。

人体的运转需要消耗能量,功能类似电池的是细胞中一种小分子-三磷酸腺苷ATP。食物被消化系统分解为蛋白质、碳水化合物和脂肪。蛋白质是氨基酸组成的螺旋链状结构,用来构建身体组织,很少用于燃烧供能。脂肪(化学名称是甘油三酯)由一个甘油分子与三个长链脂肪酸分子结合而成,它和碳水化合物会被人体贮存起来,但方式并不相同。碳水化合物(糖)燃烧迅速,但是每克储存热量仅4千卡,脂肪可以达到9千卡每克。除了一部分脂肪存储于肌肉和肝脏,大多数被存于全身的脂肪细胞,分成皮下和内脏脂肪。内脏脂肪过多的风险性要严重得多。当人体消耗能量过大时,低的血糖水平会导致几种激素(同样由胰腺分泌、与胰岛素作用正相反的胰高糖素和肾上腺分泌的皮质醇等)分泌,释放存储的能量。

如果人体无法快速消耗掉如此之多的热量,唯一的办法就是将过剩的能量转化为内脏脂肪储存起来。内脏脂肪太多引发的问题统称代谢综合征。症状就是高血压、高甘油三酯、LDL过高以及HDL过低。体重指数(体重除以身高的平方)低于23为健康,如果达到35,II型糖尿病患病率升高4000%,心脏病几率高70%。

导致人体超重的原因除了饮食,还有:基因、睡眠、压力、运动和肠道菌群。已经有几十种基因被发现通过影响大脑导致体重增加的易感性。其中最强的是FTO,如果你拥有一个,比没有这种基因的人平均重1.2公斤,拥有两个则是3公斤。长期压力过大会导致皮质醇水平居高不下。皮质醇会导致饥饿感、渴望高热量食物、升高胰岛素水平以储存脂肪;同时导致睡眠不足(升高生长激素释放肽并抑制瘦素和胰高糖素)。体力活动肯定可以减脂,前提是你能够克制运动带来的食欲增加。最后,我们吃下的食物并不仅为我们自己,还有肠道内数十亿的微生物。饮食结构变化和广谱抗生素的使用会破坏微生物群导致肥胖(事实上,给工业化饲养的动物使用抗生素的原因之一就是使其增重)。

2型糖尿病的本质是胰岛素抵抗(脂肪细胞、肌肉和干细胞拒绝服从胰岛素指挥而吸收血糖)。为了让葡萄糖穿过细胞膜,需要转运蛋白。肝脏和胰腺的转运蛋白是被动的,允许葡萄糖自由进入。脂肪和肌肉的转运蛋白则不同,它们需要胰岛素作为“钥匙”来开门。胰岛素抵抗的确切机制尚不清楚,但与内脏脂肪的多少(尤其是脂肪肝)高度相关。

胆固醇,腊状的小分子,虽然广受诟病,却是人体必须的,如果摄入不足,人体会利用脂肪自己合成。由于胆固醇不溶于水,需要由脂蛋白来运输至全身。低密度脂蛋白将胆固醇从肝脏运输至其它器官,高密度胆固醇则负责运回肝脏。低密度脂蛋白如果在血管壁停留,会引发炎症,导致白细胞被吸引,为克服炎症产生的泡沫包裹更多的低密度脂蛋白,不断累积最后形成斑块。这就是动脉粥样硬化的成因。研究表明,低水平的高密度脂蛋白与心脏病的相关程度要高于低密度脂蛋白水平过高。

摄入饱和脂肪酸(拥有整套氢原子,室温下为固体)刺激肝脏产生低密度脂蛋白,而不饱和脂肪酸(氢原子较少,室温下液态)会引起肝脏产生高密度脂蛋白。而高温高压的工业化手段生产的反式脂肪(氢化油,由不饱和脂肪酸加氢制成饱和脂肪酸,利用其不会腐败的特点)在本质上是一种慢性毒药。对心脏病提供重要贡献的还有:吸烟、过量饮酒、盐(超过每天2g)、滥用药物。

需要指出的是,饱和脂肪的污名是可疑的,其对人体运作的利害还在研究中。

剧烈的体力活动对循环系统的慢性疾病有巨大的帮助,这是不同的研究导致的相同结果。哪怕是中等强度(每天步行3公里),也可以大幅提升高密度脂蛋白水平,同时降低甘油三酯。

骨质疏松

骨骼的生长基于成骨细胞与破骨细胞的相互作用。前者更旺盛,骨骼生长,反之则流失。

最重要的影响因素是运动量。人体除了具有自然选择导致的可遗传表现型,还有表现型的可塑性,也就是“用进废退”。第二个原因是年龄(激素)。骨量在成年后达到巅峰,此后会逐渐流失,起重要作用的是雌激素。女性在绝经后雌激素水平急剧下降,男性可以将睾酮转换成雌激素(这是老年女性骨折远远高于男性的原因)。

第三个原因是钙元素。人体在骨骼中保有钙,还需要蛋白质和维生素D的参与。没有足够的户外(阳光)运动,仅仅补钙是没有意义的。

过敏

外来物质的片段被身体标记为抗原。此后,辅助型T细胞会被抗原吸引与之发生接触。如果辅助型T细胞决定不容忍,它有两种对抗方式:其一是募集白细胞吞噬“敌人”;其二是激活抗体。抗体有几种,过敏几乎总是涉及IgE免疫球蛋白。抗体与抗原结合后会吸引其它免疫细胞来攻击,武器之一是组胺。攻击细胞有可能引发皮疹、流鼻涕、腹泻、咳嗽等诸多不适,也有可能导致致命的大规模炎症反应和呼吸道阻塞。如果对人体无害的微生物被辅助型T细胞攻击,即过敏反应。

晚近的一百年间,人类大幅提升的卫生水平,使我们接触到的微生物显著减少。抗生素的使用,又会破坏肠道菌群的平衡。免疫系统和体内病原体的共处平衡被打破。它们的过激反应某种意义上是可以理解的。

联想到癌症的本质是休眠的特异细胞被激活,产生出具有巨大资源竞争优势的变异细胞。范式与免疫系统的工作原理非常类似。


结语

现在的人类(智人),用了数百万年的时间进化。我们的直立行走方式、巨大的脑部热量消耗、存储热量的脂肪等等,与晚近的现代人(最近二百年)的生活和工作方式产生巨大的冲突。引发严重的非感染性慢性疾病。这些疾病与进化失配有关。摄入的食物和摄入方式与我们的循环系统冲突;现代生活工作方式与身体需要的体力活动刺激太少的冲突;自然选择(繁殖率)被文化选择替代(以文明、种族平等和慈善的名义)……

在无法等待基因进化(当下的社会、文化发展变化速度太快)的前提下,我们需要做的主要是两点:控制摄入的热量和方式(调控胰岛素等激素的工作),以及保证身体接受剧烈体力活动的刺激。否则,我们延长的生命,将仅仅是处于病痛之中的“病态延长”。人类真正想要的,是延长我们处于健康状态的生命。这是可以做到的,只要理性可以战胜本能。

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