(科学）人类活得久要感谢祖先不会吃熟肉？这些机制令人长寿

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为什么人类比其他灵长类动物长寿？

根据传统观点，这是由于现代医学的发展、充足的食物和先进的卫生系统。然而，新的研究表明，尽管上述因素在过去的200年里延长了人类的寿命，但人类寿命比其他灵长类动物长的趋势早在此之前就存在了。

当人类祖先开始吃更多的肉时，他们逐渐进化出一种针对肉中细菌的免疫机制。这些免疫机制延长了人类的寿命，但也使人类付出了高昂的代价，使其晚年更容易患上一些老年疾病。

▲图片来自网络

与其他灵长类动物相比，我们人类的寿命异常长。比如黑猩猩，离我们最近的现存物种，出生时平均寿命只有13岁左右；2009年美国出生的婴儿预期寿命达到78.5岁。为什么人类比其他灵长类动物长寿很多？

许多研究人员将我们的长寿归功于疫苗和抗生素的发明，以及高效的城市卫生系统和全年不间断的新鲜营养蔬菜和水果供应。大量的人口证据也表明，在过去的200年里，这些因素极大地延长了人类的寿命。

但是南加州大学的生物学家迦勒&米德多；迦勒芬奇认为，这些因素虽然重要，但只是人类长寿之谜的一部分。他收集了体质人类学、灵长类学、遗传学、医学等多个学科的数据，提出了一个有争议的新假说:减缓人类衰老、延长人类寿命的趋势已经开始，因为我们的祖先进化出了一套防御系统，可以抵御古代环境中的各种病原体和有害物质。

如果芬奇是正确的，那么未来关于传染病、宿主防御和老年人慢性病之间复杂关系的研究，很可能会颠覆科学家对衰老的认识，并找到解决办法。

寿命的演变

对现代狩猎采集者的研究表明，现代医学和丰富的食物供应不是人类长寿的唯一原因。

1985年，洛杉矶加州大学的生物人类学家尼古拉斯&米德多；尼古拉斯·布鲁顿·琼斯和他的助手驱车前往坦桑尼亚哈扎的一个偏僻营地。

哈扎人靠打猎和采集为生。像他们的祖先一样，他们捕猎狒狒和角马，以富含淀粉的根为食，并在雨季从非洲蜜蜂的巢中收集蜂蜜。

现代的狩猎采集者如坦桑尼亚的哈萨克人和黑猩猩一样，生活在一个充满寄生虫和病菌的自然环境中，但他们的寿命却比黑猩猩长得多，这可能是因为人类进化出了适合吃肉的基因。

两名研究人员参观了当地的每一个帐篷，并收集了基本的人口统计数据，如每个家庭成员的姓名和年龄。在接下来的15年里，他们对这些统计数据进行了6次更新，记录了所有死者的姓名和死因。此外，布莱顿-琼斯还从另外两名研究人员那里获得了一些关于哈扎人的早期统计数据。

哈扎人和原始人、黑猩猩一样，生活在充满病菌和寄生虫的自然环境中。他们没有自来水或下水道系统，在距离帐篷20~40米的区域排便，不懂医疗。但是布莱顿-琼斯发现哈扎尔比黑猩猩活得长得多。

哈扎人出生时预期寿命为32.7岁。如果它们能活到成年，它们平均能再活40年，比成年黑猩猩多三倍。哈扎人的一些长辈甚至可以活到80岁以上。显然，他们的长寿与医学和技术的进步关系不大。

哈扎尔人并不孤单。2007年，加州大学圣巴巴拉分校的迈克尔&米德多；新墨西哥大学的迈克尔·古文和希拉克德&米德多；希拉德·卡普兰用人口统计数据分析了所有五个现代狩猎和采集部落进行研究。

数据显示，感染占所有死亡人数的72%，这些部落的死亡率曲线为“J”——儿童死亡率为30%，青年死亡率较低，40岁以后呈指数增长。

接下来，格文和卡普兰将这些曲线与野生和圈养黑猩猩的数据进行了比较:与狩猎和采集部落的人类相比，黑猩猩进入老年时死亡率迅速上升，至少早了10年。

格文和卡普兰在论文中总结道，“显然，黑猩猩比人类衰老得更快，死亡得更早，即使是在受保护的圈养环境中。”。

人类的寿命是从什么时候开始延长的？

为了获得线索，美国中央密歇根大学人类学家雷切尔&米德多；加州大学河滨分校的雷切尔·卡斯帕里和李相熙研究了768具古代人类遗骸，这些遗骸属于四个古代人类群体，跨越数百万年。

通过检测牙齿磨损(咀嚼造成的磨损率是不变的，所以可以用来估算年龄)，他们估算了15岁左右的年轻人和30岁左右的中年人(当时这个年龄足以成为祖父母)在各个古代人类群体中的比例。

他们的研究表明，只有在漫长的史前时期的晚期，30岁以上的人才变得普遍。440万年前出现在非洲的大部分南方古猿都在30岁前死亡。

另外，30岁左右和15岁左右的人数比例只有0.12。相反，1万年至4.4万年前生活在欧洲的智人往往活到了30岁以上，30岁左右的个体与15岁左右的个体比例达到了2.08。

但是早期智人的平均寿命是相当难以计算的:当时基本不存在出生和死亡记录等人口统计数据。

芬奇和同事艾琳&米德多；Crimmins能分析的最早完整的统计数据来自于1751年的瑞典。此后，几十年后，现代医疗卫生系统开始出现。

研究表明，这些瑞典人在18世纪中叶的平均寿命约为35岁。但是，如果你躲过了细菌感染、天花等传染病的威胁，在童年和20岁以后都活得很成功，那么你有望再活40年。

这些发现让芬奇感到困惑。这些18世纪的瑞典人定居在人口稠密的村庄、城镇和城市，面临着比小群体迁徙黑猩猩更严重的健康威胁。为什么这些瑞典人寿命更长？

答案似乎来自早期人类祖先富含肉类的饮食和一些进化来保护他们免受各种致病物质侵害的基因。

长寿基因

黑猩猩除了睡觉，大部分时间都在收集美味的无花果和其他水果。为了找到这些富含果糖的食物，他们需要穿越大片区域，很少在一个地方连续呆两天。

它们擅长捕猎红色疣猴等小型哺乳动物，但它们不会主动寻找这些猎物。他们也不怎么吃肉。研究坦桑尼亚野生黑猩猩的灵长类动物学家计算出，肉类占黑猩猩年度饮食的不到5%，而在乌干达的一项研究中，动物脂肪仅占黑猩猩食物总干重的2.5%。

芬奇说，家族最早成员的食谱很可能是以植物为基础的。但是在250万到340万年前的某个时间，我们的祖先开始吃新的动物蛋白食物，这一点很重要。

埃塞俄比亚的几处遗址表明，当时的人们开始使用简单的石器屠杀羚羊等大型有蹄动物。他们打碎骨头，吃富含脂肪的骨髓；骨头上的肉被剥掉，腿骨和肋骨上留下了切割痕迹。大约在180万年前，人类开始主动猎杀大型野兽，并将整只动物的尸体带回营地。

富含热量和蛋白质的新食物可能会促进人脑的发育，但也会增加被食物中的病原体感染的机会。芬奇推测，这种风险促使我们的祖先产生了一种适应机制，使他们能够在病原体的入侵下存活下来，活得更久。

随着我们吃更多的肉，我们的祖先接触细菌的机会越来越多。早期人类吃死动物的腐肉，吃生肉和内脏，增加了摄入感染性细菌的可能性。

此外，当人们猎杀凶猛的大型动物时，很可能会受伤和骨折，这些伤口会导致致命的感染。

大约100万年前出现的熟食也带来了危险——人们每天暴露在燃烧木头产生的烟雾中，会吸入大量有毒物质和烟雾颗粒。

此外，烤肉味道更好，更容易消化，但同时也会产生被称为“高级糖化终产物”的化学物质，会导致糖尿病等严重疾病。

从那以后，大约11500年前，我们的祖先进入了农业和畜牧业时代，这导致了一种新的危险——日常接触养殖的牛、羊、猪、鸡等动物，增加了人类感染来自动物的细菌或病毒的风险。

此外，当人类永久定居在一个村庄时，人类和家畜产生的污水会污染当地的水源，导致大量致病菌繁殖。

即便如此，面对如此多的健康风险，1751年的瑞典人仍然比黑猩猩活得长。

为了找出人类长寿的原因，芬奇开始研究关于人类和黑猩猩基因组的学术文献。其他人之前发表的研究表明，人类和黑猩猩的基因组大约有99%相同。

但当时西班牙费利佩王子研究中心的进化生物学家埃尔南&米德多；许多帕索(hern & aacuten-dopa zo)及其同事注意到，在人类特有的1%基因中，有许多基因经历了正向选择(即物种受外界环境影响，进行基因的自我调节和转化，淘汰不适应环境的基因，产生能有效适应环境的基因)，在宿主防御和免疫(尤其是称为炎症反应的部分)中发挥重要作用。

正选择使那些有利于人类生存和繁殖的基因在种群中越来越普遍，并在dna序列中留下独特的“标记”。

多巴索的发现为芬奇的猜想提供了新的依据。他认为，也许是自然选择赋予了人类更好的免疫系统，以抵御肉类消费增加带来的微生物等各种健康威胁，从而延长了我们的寿命。

在对抗试图入侵我们的细菌、病毒等微生物的战争中，人类宿主防御系统有两种“武器”:先天免疫和适应性免疫。

先天免疫是第一道防线。它在受到攻击或伤害后立即做出反应，试图消灭病菌，修复受损组织，对任何“入侵者”采取基本相同的对策。

而适应性免疫则起步较慢，针对不同的病菌采取不同的处理方式。通过这种方式，它可以建立免疫记忆，为我们提供终身保护，抵御某些入侵者。

炎症是先天免疫系统的一部分。当组织受到微生物或毒素的攻击或受到创伤时，就会发生炎症。芬奇指出，医生早就注意到了炎症反应。

大约2000年前，古罗马的荷鲁斯&米德多；科尼利厄斯&米德多；塞尔苏斯[[奥卢斯·科尼利厄斯·塞尔苏斯,《医学百科全书》的编辑]在他的书中描述了炎症的四个重要症状:发烧、发红、肿胀和疼痛。

芬奇解释说，发烧来自线粒体，线粒体是我们细胞中的“能量工厂”，它以热的形式释放能量。他解释说，这是一种消毒机制。"当温度超过40℃时，许多细菌不能复制和繁殖."。肿胀是受损细胞释放物质的结果，允许血细胞向周围组织渗漏液体，从而将受伤区域与周围健康组织隔离开来。

芬奇开始检测那些与宿主防御相关的人类特有的基因变化。他很快注意到了编码载脂蛋白e(apoe)的基因的变化。该基因在脂质转运和代谢、大脑发育和免疫系统运行中起着重要作用。人体内有三种主要类型(等位基因)，其中编码apoe e4和apoe e3的基因最为常见。

apoe e4的dna序列与黑猩猩非常接近，这意味着apoe E4可能出现在200万年前，是第一个影响人类生活的载脂蛋白。

与黑猩猩载脂蛋白相比，apoe e4在几个重要的氨基酸位点上有所不同，大大提高了炎症反应的速度。Apoe4还能促进白细胞介素-6(引起体温升高)和肿瘤坏死因子α(引起发热，阻止病毒复制)等蛋白质的合成。由于其强大的防御系统，早期人类儿童在进食或遇到有害微生物时会比黑猩猩更容易克服困难。

“当人类从树上爬下来并迁移到草原上时，”芬奇注意到，“他们接触病原体的机会大大增加了。草原上草食动物的粪便还没有过膝盖，人类只能赤脚行走。”

此外，早期apoe e4人类可能获得了另一个重要的益处apoe e4能够促进肠道对脂质的吸收，有效地积累体内脂肪。当野生动物稀少，狩猎困难时，早期的apoe e4人类可以利用储存的脂肪来增加生存机会。

即使是现在，有apoe e4的儿童比没有这种蛋白质的儿童有更多的生存优势。

一项对巴西棚户区贫困家庭青少年的研究发现，与没有apoe e4的人相比，apoe e4携带者死于大肠杆菌或贾第鞭毛虫引起的腹泻的概率较低。

此外，apoe e4携带者在认知测试中的得分也更高，这可能是因为他们吸收胆固醇(大脑神经元发育的必需物质)的能力更强。“我们相信这种蛋白质的出现可以让人们更好地适应环境，”芬奇评论道。

长寿的代价

总的来说，apoe e4似乎是解开人类长寿之谜的重要一环。讽刺的是，这个让我们活得更久的基因，却在我们的晚年背叛了我们。当越来越多的人类祖先能够活到中老年时，其负面影响就出现了。

现在，在利马，芬奇和一个由心脏病学家、放射学家、生物学家和人类学家组成的国际小组正在研究古代成年木乃伊的心血管组织，以寻找这些副作用的痕迹。作为现代医学诞生之前的古代使者，这些尸体已经成为科学家研究衰老的重要材料。

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在利马的成像室里，一具木乃伊的ct扫描结果显示在屏幕上。研究中使用的木乃伊属于生活在1800年前的人。美国长滩纪念医学中心的格雷戈里&米德多；密苏里大学医学院堪萨斯城分校的格雷戈里·托马斯和兰德尔·米德多；c & middot汤普森(Randall C. Thompson)发现了保存完好的软组织和缠绕的主动脉。

接下来，他们开始不停地专注于扫描这些动脉，并在屏幕上发现了小白而厚的斑块，这是动脉粥样硬化后期的钙化斑块(心肌梗塞和中风的主要原因)。显然，这具木乃伊的主人患有动脉钙化。

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医学影像结果显示，古埃及官员哈蒂亚伊的木乃伊体内有堵塞的动脉，这表明心血管疾病不是现代疾病，而是人类为过度“警惕”的免疫系统所付出的代价。

心脏病学家一直认为动脉粥样硬化是一种起源于现代文明的疾病。当代人的一些不健康的生活习惯，如吸烟、缺乏锻炼、热量摄入过多、体重增加等，都会增加动脉硬化的风险。此外，最近的几项研究指出，动脉粥样硬化的发病率在越来越富裕和西方化的发展中国家明显增加。

然而，在2010年，托马斯和他的同事决定通过用ct扫描检查古代人类木乃伊的动脉来测试动脉粥样硬化是一种现代富裕疾病的假设。

在埃及，托马斯的研究小组检查了2500年至3500年前的52具木乃伊。穆罕默德&米德多，埃及国家研究中心的生物人类学家；米&米多；Muhammad al-tohamy soliman根据牙齿和骨骼的发育推断出每个人的死亡年龄。医疗小组仔细观察了扫描结果，每周在skype上进行电话讨论，最终在大约85%的木乃伊中发现了心血管组织。

令他们惊讶的是，45%的人肯定或非常可能患有动脉粥样硬化——显然，这群古代人受到了这种疾病的威胁。

“我们也很震惊这么多年轻的古埃及人也患有动脉粥样硬化，”南海岸放射医学小组的放射学家和研究小组成员詹姆斯&米德多说。詹姆斯·萨瑟兰说:“他们的平均死亡年龄大约是40岁。”。

2011年春天，托马斯和他的同事在《美国心脏病学会杂志》上发表论文后，芬奇立即联系了他们，并对动脉粥样硬化的高发病率提出了新的解释。

芬奇注意到古埃及人的生活环境充满了瘟疫和各种感染。以前的研究表明，大量古埃及人接触过各种传染病，包括疟疾、肺结核、血吸虫病(一种由污染水中的微寄生虫引起的疾病)。在这些人中，apoe e4携带者更有可能在儿童期感染后存活，因为他们的免疫系统更强。

但是在未来的几十年里，他们将继续遭受由细菌引起的慢性和严重的炎症，研究人员认为这将导致致命的老年病，包括动脉粥样硬化和阿尔茨海默病。

事实上，动脉粥样硬化的标志——动脉斑块沉积，似乎发生在炎症和血管壁伤口愈合的过程中。芬奇说:“把阿尔茨海默病的老年斑描述成动脉上的斑块一样的疤痕，可能有点牵强，但它们的成分真的很接近。”。

托马斯和他的同事邀请芬奇加入他们的团队。托马斯和芬奇打算继续一起收集数据，对不同文明的古代木乃伊进行心血管组织检查。

第一项研究中的古埃及人很可能来自富裕的上层社会，因为他们死后有钱成为木乃伊，而这样的人可能锻炼较少，经常吃热量含量较高的食物。因此，研究小组决定将研究扩展到其他不同的文明。

他们分析了犹他州普韦布洛安和阿拉斯加乌纳甘的木乃伊。此外，他们还分析了秘鲁海岸木乃伊的扫描结果。这些古代人生活在西班牙人到来之前的公元前1500年。

研究小组在《柳叶刀》上发表了研究结果。在检查的137具木乃伊中，34%肯定或可能患有动脉粥样硬化。重要的是，这些扫描结果表明，这种疾病存在于四个古老的民族中，包括阿留申人，一个狩猎采集民族，他们主要以水产品为食。

这些研究结果挑战了动脉粥样硬化是一种现代疾病的说法，并给出了另一种解释——在现代文明之前，严重的慢性感染和炎症已经导致了动脉粥样硬化的炎症部分。

芬奇说，apoe e4虽然加强了我们的炎症反应，增加了我们活到性成熟的机会，但也让我们付出了高昂的代价，但付出代价的时间却被推迟了，也就是说，我们在老年人中容易患心肌梗塞、中风、老年痴呆症等慢性病。

事实上，apoe e4很可能是拮抗多效性的一个例子:这个基因可以在生命的早期带来好处，但在生命的后期会要求身体付出代价。

“我认为这些想法非常有趣，”德克萨斯州大学圣安东尼奥健康科学中心的生物学家兼老年学专家史蒂文·米德多说。史蒂文·奥斯泰德说，“支持这些观点的证据也很有趣。”

改善免疫系统

这项研究还发现了另一个与我们长寿相关的基因。大约20万年前，当智人出现在非洲时，又出现了一个重要的apoe。这个编码apoe e3的基因对40-70岁的中老年人健康有益，可以减缓衰老进程。

今天，大约60%~90%的人有这种基因。芬奇指出，与祖先相比，APOE3携带者的炎症反应不太剧烈。此外，它们似乎更适合高蛋白和高脂肪的饮食。一般来说，apoe e3携带者血液中的胆固醇含量较低，不太容易患冠心病、认知下降、阿尔茨海默病等老年病。

事实上，apoe e3个体的预期寿命比apoe e4个体的祖先长6年。芬奇认为，“apoe e3可能是促进长寿进化的另一个因素”。

然而，编码apoe的基因并不是唯一与人类生命进化相关的基因。圣地亚哥加州大学医学教授阿吉特·米德多；Ajit varki和他的同事正在研究其他几种能让我们活得更久的基因。

瓦尔基的研究集中在siglec上，这是一种在宿主防御中起关键作用的基因。这些基因可以合成一种跨膜蛋白(即这种蛋白的结构在细胞膜内外)，可以起到“哨兵”的作用。

瓦尔基解释说，他们的作用是“区分朋友和敌人”。不容易。为了愚弄这些“哨兵”，传染性病菌会进化出伪装技能，携带一些能让“哨兵”误以为病菌是“自己的”的蛋白质。

新的发现让一些科学家停下来认真思考。长期以来，公共卫生系统一直警告人们，夜间缺乏锻炼和高热量饮食是动脉粥样硬化、心肌梗死和中风发病率高的主要原因。但是新的研究——尤其是对古代木乃伊的研究——表明事实并非如此简单。

人类基因和过于警惕的免疫系统也可能是这些疾病的原因。“换句话说，人类对动脉粥样硬化的控制可能比预期的要差，”心脏病专家汤普森说。“我们需要调整我们的思维。也许研究人员应该关注那些未知的致病因素。”

这些新发现也引出了关于人类寿命的终极问题——人类是否能够或者应该进化到越来越长寿？一些科学家预测，在预期寿命较高的国家(如美国、加拿大、英国和日本)，2000年后出生的婴儿将活到100岁。

但芬奇私下表示怀疑。他说，目前人类的肥胖趋势和气候变化导致的环境退化可能对人类寿命产生严重的负面影响，阻止人类长寿基因的进化。

“我认为我们应该对此保持谨慎，”芬奇说。“我想时间会证明一切的。”

来源|新浪科技

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