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《缺陷也完美》
内容简介
很多人也许会着迷于了解我们的身体到底有多完美，但事实上，尽管人体有着惊人的复杂、精妙和美丽，由无数的细胞和组织巧妙构成，但仍然有许多自相矛盾的设计，充满了许多不可逆的小缺点：
我们的膝盖还不完全适应直立行走，所以膝盖往往容易受伤；
我们的饮食结构必须依靠其他动物为我们制造维生素和营养物质；
我们追求高糖分高热量的食物，这个特性成为人类易胖的悲剧；
我们的基因里有断裂的遗传物质和曾经感染过的病毒残骸，充满了不可控因素；
我们的大脑存在认知上的偏差和偏见，间接促成人类之间的互相残杀。人类是难受孕、新生儿存活率也偏低的哺乳类动物，很多人只有通过科学的帮助,才能成功繁殖后代……
对于人体而言，这些设计显然都是不完美的。但即便如此，人体仍然在众多 bug 中顺利而高效地运作。本书的作者兰兹博士，用迷人的、动态的方式，从解剖、营养、基因和脑科学等层面切入，更巧妙地利用了丰富的动物行为学、生物学、心理学知识，娱乐与知识兼具，让读者毫无压力地了解人体的奥妙和缺陷，更为读者提供了有趣而破除迷思的解释。同时提出科学命题：我们的基因究竟会朝着怎样的方向优化？人类进化的极限在哪里？
作者简介
内森·H.兰兹
兰兹博士是纽约约翰杰刑事司法学院的教授，知名刑事鉴定专家李昌钰博士即为该校杰出校友。兰兹主要教授水平细胞生物学，分子生物学和法医学。他的个人博客在人类进化领域备受欢迎，甚至成为学术界的社交媒体。此外他还积极从事学术研究，注重科学教育，了解进化和自然选择。曾发表25篇科学研究论文，在过去的15年里，兰茨教授以全国科学专家的身份参与了从吉隆坡到雅典的全球会议。
目 录
引言 来看看造物中的错误
章 无用的骨头和其他结构错误
第二章 人体必需的营养
第三章 基因组中的垃圾
第四章 贫育之人
第五章 为何上帝创造医生
第六章 容易受骗的物种
后记 人性未来
致谢
注释
前 言
来看看造物中的错误
听到过太多关于人类之美的故事：人体由众多器官、组织和维持生命的系统组成，散发着不可思议的魅力和神秘气息。就像洋葱数不尽的层层皮肉一样，组成人体的细胞和分子结构复杂多样。人们对自身的探索越深，就越能感受到它的神奇。人类拥有一个丰富多彩的精神世界，还能完成极为复杂的肢体动作，消化食物并把它们转化为自身的物质和能量，高效开启或关闭基因，甚至是创造新个体的“无尽形态美”。
生活是一个由很多“工艺流程”组成的既奇妙又复杂的体系，但我们却忽略了其中基本的生理构造和机能。举个例子，当一个人弹奏钢琴时，他不会在意手部的细胞和肌肉，也不会关心上臂的神经，更不会在乎用来储存信息的大脑中枢。作为演奏家的知音，听众在欣赏音乐时，不会考虑耳膜的震动，也不会思考听觉神经中的传导原理，当然也就无法解释记忆能帮助他不由自主地哼出副歌部分的原因。音乐本身是由人创作的，但我敢说作曲者在努力创作的过程中一定没有时间去欣赏同样在努力工作着的基因、蛋白质，以及神经细胞。
我们通常对人体的功能视而不见，但它们就是这样奇妙，甚至可以说是不可思议。因此，我决定动笔把这一“自然奇迹”写成一本书。
关于人体功能的传说，或许你已经耳熟能详了，市面上的相关书籍也有不少。如果你想要找一本关于人体的奇妙和复杂性的书，那只要走进任何一座医学图书馆，就会看到成百上千本此类书籍。如果你去统计发布新发现的医学期刊， 就会发现对人类伟大形态的赞誉可以达到数千万，其中不乏专门赞叹人类机体的日常运作是多么完美的词汇和篇章。
在本书中，你不会看到关于人类之美的故事。这里讲述的是一个人类从头到脚都有很多缺陷的故事。
事实证明，人类的缺陷极为有趣，并且包含了大量信息。通过探索人类的缺陷，我们可以窥视我们的过去。本书讨论的每一个缺陷都讲述了人类这一物种的进化史的故事。我们的 DNA( 脱氧核糖核酸 ) 编码中的每一个蛋白质都曾在漫长的进化过程中经受了自然选择的严酷考验。所有这些过程和选择造就了非常强大、健壮、适应性强、聪明的机体，它在生命的激烈竞争中取得了成功。然而，它并不完美。
我们有反向的视网膜、残留的尾骨，以及手腕上过多的骨头。我们需要从饮食中吸收维生素和营养物质，而其他动物则能轻松地合成自身需要的营养物质。在现有的气候环境中，我们的适应能力很差。我们的神经有奇异的路径，肌肉不附着于任何物质上，淋巴结的作用弊大于利。我们的基因组里充满不起作用的基因、断裂的染色体，以及既往感染留下的病毒尸体。我们的大脑时常捉弄我们，我们有认知偏差与偏见，以及相互残杀的倾向。在没有现代科学的帮助下， 数百万人甚至不能成功地生育下一代。
我们的缺陷不仅解释了我们的进化史，也阐明了我们的现在和未来。人人都知道如果不了解一个国家的历史，以及它走向现代化的过程，就无法理解它的现在。对于我们的身体、基因及心智来说，亦是如此。为了充分了解人类经历的方方面面，我们必须知道它是如何形成的。要理解我们为什么以现在这样的方式存在，我们就必须先了解我们的过去。如果我们不知道自己从哪里来，就不能理解我们现在在哪里。
我在本书中描述的大多数人类机体设计缺陷可以分为三类。类缺陷是我们的机体设计并非适用于现有的我们生存的世界。进化是杂乱无章的，并且需要漫长的时间。人类这一物种本身很容易增加体重，但要减重的话，除非是生存在中非更新世的热带草原上，否则这在 21 世纪的发达国家是很难做到的。
第二类缺陷包含了那些不能完全适应的情况。例如，人类的膝盖是一种再设计的产物，我们的祖先逐渐从四足支撑的姿势和树栖的生活方式转变为两足支撑的姿势和以陆地为主的生活方式。膝盖的大部分组成都很好地适应了这个关键节点上的新需求，不过它却不能灵活地转向任意方向。我们几乎适应了直立行走，但并非完全适应。
第三类人体缺陷源于进化的限制。所有物种都受限于自身的机体，只能通过偶然而罕见的微小变化逐渐进化。祖先遗传给我们的机体构造极度低效且不可改变。这就是为什么我们吃进去的食物和吸入的空气都要经过喉咙的微小空间， 以及为什么我们的脚踝周围有 7 块无用的骨头。修复上述任意一个致命缺陷，都不是仅仅经历一次突变就能实现的。
即使是在伟大的创新性进化时期，脊椎动物的翅膀也可以说是一个很好的例子。不同谱系的脊椎动物，其翅膀的进化过程不尽相同。蝙蝠、鸟类和翼龙的翅膀都是独立进化的，因此有着很大的结构差异。不过以上这些动物的翅膀都是从前肢进化而来的，它们失去了前肢的很多功能以得到能够飞行的翅膀。于是现在的鸟类和蝙蝠都不能很好地抓取东西，它们只能粗野地操控它们的脚和嘴来处理物体。如果这些动物能在保留前肢的同时生长出全新的翅膀就会更好，但是进化却极少如此。对于拥有复杂机体设计的动物来说，它们不会选择生长出新的肢体，而是缓慢地重塑现有肢体。进化是持续不断的权衡博弈，大多数创新性进化都要付出一定的代价。
创新性进化正如它们所付出的不同代价一样是多种多样的。创造性进化的范围，包括从复制每个细胞内部的错误设计到骨骼、组织，以及器官组装中的设计缺陷。在本书中， 我将依次论述每一类缺陷。纵观所有缺陷，它们有相同的主题，即讲述了一个令人难以置信的故事—进化是如何进行的，如果不进化会怎样，以及几千年来物种为了适应这些变化所付出的高昂代价。
人体结构是关于适应与不适应的粗陋大杂烩。我们有无用的骨头、不灵敏的感官，以及不能保持直立的僵硬关节。我们的饮食也是一大缺陷。大多数动物只需日复一日地吃同样的东西，但人类则不得不吃各种各样的食物以获得我们所需要的全部营养。我们基因组中的大部分物质是完全无用的， 在有些情况下，它们甚至是有害的。（我们甚至携带了数以千计的死亡病毒，它们嵌在我们每一个细胞的 DNA 中，我们一生都在不停地复制这些死亡病毒。）此外，还有更令人震惊的一些缺陷：我们在制造更好的人体结构这一终极目标上的效率非常低，我们的免疫系统会攻击自己的身体，而这仅仅是人类与设计缺陷有关的疾病之一。即使我们至高无上的进化成就—强大的人脑，也同样充满缺陷，它会导致人们在日常生活中做出极其糟糕的选择，有时甚至以牺牲自己为代价。
说起来也奇怪，我们的缺陷也是一种美。如果我们每个人都是纯粹理性且完美的存在，那么生活将会多么无聊？正是我们的缺陷成就了我们自己。我们的个人特征源于遗传和表观遗传编码的微小变化，并且大多数此类差异都来自突变的偶然损害。突变如同闪电一样是随机的，通常还具有破坏性，但在某种程度上，它们也是人类之所以伟大的原因所在。本书中所讨论的缺陷是在为生存而进行的伟大斗争中留下的战争创伤。我们是这场无休止的斗争中的幸存者，是 40 亿年来以顽强的毅力面对重重困难的产物。我们的缺陷史本身就是一场战争，且听我细细说来。
在线试读
章
无用的骨头和其他结构错误
为什么人类的视网膜是反向安装的？ 为什么我们的上颌窦会向上排出液体？为什么我们的膝盖如此脆弱？为什么我们的椎间盘有时会“滑出”？……
我们乐于欣赏人体的卓越之美。我们羡慕那些健美运动员、优雅的芭蕾舞演员、奥运短跑运动员、身材匀称的泳装模特，以及强壮的十项全能运动员。除了天生丽质外，人体还有活力和弹性。心脏、肺、腺体和胃肠道的精密协调功能确实令人赞叹。尽管环境在不断地改变，但人类机体仍然能保持健康，这是因为人类机体有着精妙的设计，我们可以继续探索它的复杂性。任何关于人类身体形态缺陷的论述，都必须先承认人体的美和潜能要远远胜过零星分散在各处的怪异设计。
怪异设计确实存在。我们身体结构中潜藏着一些怪异的安排、低效的设计，甚至是彻头彻尾的缺陷。在大多数情况下，这些怪异设计相当中性，不会阻碍人类生存和发展的能力。如果有阻碍的话，那么进化到现在也已经被改变得差不多了。但有些设计却并非中性，且每一处怪异设计都有一个有趣的故事。
经过数百万代的演变，人体发生了巨大的演变。人类的大多数解剖结构在蜕变过程中都发生了变化，不过有一些被遗留下来。这些遗留下来的结构对于现在来说完全不合时宜， 仿佛是已逝岁月的低声细语。例如，人类的手臂和鸟类的翅膀分别执行完全不同的功能，但二者的骨架结构却具有惊人的相似性。这并非巧合。所有四足脊椎动物都拥有相同的基本骨骼底盘，它们经过演变，已尽可能地适应每种动物独特的生活方式和栖息地。
通过随机的遗传突变和定向的自然选择，人体已进化成形，但这个过程却并非一帆风顺。如果你仔细审视近乎完美且值得骄傲的人体，就能发现进化盲点中的错误，有时的确如此。
我现在看不清楚了
人类的眼睛是一个典型的例子，它展现了进化过程中产生的愚蠢设计。尽管如此，但它却成就了一件性能良好的解剖作品。人类的眼睛的确是一个奇迹，如果是从零开始设计的，很难想象它会像现在这样。人类的眼睛里蕴藏着动物进化过程中光传感如何缓慢发展的悠久历史。
在考虑眼睛令人费解的“结构”设计之前，让我先明确一点：人眼同样也有“机能”问题。例如，本书的很多读者只有在借助现代技术的前提下才能实现阅读。在美国和欧洲，30%~40% 的人患有近视 1，需要戴眼镜或隐形眼镜。没有眼镜，他们的眼睛就不能准确地聚焦光线，无法辨认超过几英尺①远的物体。亚洲国家的近视率甚至在 70% 以上。近视不是由外伤引起的，这是一个设计缺陷，仅仅是因为眼球直径过长。图像在到达眼睛后部时会强烈地聚焦，当它们终落在视网膜上时则再次失去焦点。
人类也会患远视。有两种情况会引发远视，且每种情况都源于不同的设计缺陷。一种情况是眼球直径过短，光线在落到视网膜之后无法聚焦，这种情况下的解剖结构与近视相反，我们称之为远视。另一种情况与年龄相关，我们称之为老花眼，这是由于随着年龄的增长，眼球晶状体逐渐失去弹性，或是眼部肌肉的调节能力减退，导致无法完全聚焦，也可能是这两种生理现象同时出现。老花眼的字面意思为“老人的视力”，大约 40 岁开始出现。到 60 岁的时候，几乎每个人都无法看清书上的小字。我 39 岁了，我发现自己在阅读时，书和报纸离我脸的距离一年比一年远。看来我离戴双光眼镜的日子不远了。
其他常见的眼部问题（仅举几例）包括青光眼、白内障和视网膜脱离，以及眼睛某部位出现斑块。人类应该说是地球上进化等级的物种，但是我们的眼睛却非常差劲。绝大多数人在他们的一生中都会遭遇严重的视觉功能丧失，其中许多人甚至在青春期之前就遇到了这样的问题。我在经历次视力检查之后便戴上了眼镜，那时我才上小学二年级。我无法想象它们将会伴随我多久。我的视力不仅仅是有点儿模糊，实际情况相当糟糕，视力大约只有0.05。如果我出生在 17 世纪以前，那么在我的一生中，遇到任何距离我一个手臂长度以外的事物，我都将无能为力。就这点而言，如果是在史前时期，我甚至无法成为一名狩猎者或采摘收割者。目前还不清楚视力问题是否影响了人类祖先的繁殖成功率，但从现代人类视力问题的疯狂程度来看， 繁殖成功率对视力并没有严格的要求，至少在近一段时期都没有直接的影响。早期视力低下的人类一定有方式继续繁衍兴盛。
与拥有卓越视觉的大多数鸟类，尤其是猛禽（如老鹰、秃鹫）相比，人类的视力可谓相当可悲。敏锐的人眼在鸟类强大的视力面前都会自惭形秽。许多鸟类还能看到我们无法看到的光波谱区范围，包括紫外线。事实上，候鸟就是用它们的眼睛来分辨北极和南极的 2。一些鸟类甚至能“看到” 地球磁场。很多鸟类都有一层额外的半透明眼睑，这使得它们能够完全直视太阳而不用担心视网膜受损。人类如果这样做，很可能就会造成永久性失明。
这仅仅说的是人类白天的视觉。人类夜间的视力充其量也不过如此，有些人的夜视能力甚至更弱。和人眼相比，猫眼的夜视能力简直是个传奇。猫的眼睛非常敏锐，它们能在完全黑暗的环境中探测到单个光子。（作为参考，可以想象一下，在一间明亮的小房间里，时刻都有大约 1 000 亿个光子在跳动。）人类视网膜细胞中的一些光受体显然是能够感受到单个光子的，但是这些受体却无法克服眼中背景信号的影响，这使得人类的眼睛无法检测到单个光子，因此无法达到猫可以轻松获得的视觉效果。为了让人类能够感知到微弱的闪光 3，需要 5 个或 10 个光子快速连续射入瞳孔，所以猫的视力在昏暗的条件下要比人类的视力好得多。此外，在昏暗光线下，人类的视觉灵敏度和图像分辨力比猫、狗、鸟及许多其他动物都要差很多。你或许能够比狗看到更多种颜色， 但是它们在夜间却能比你看得更清楚。
说到色觉，也不是人人都正常。大约 6% 的男性患有色盲。（女性患有色盲的概率很低，因为导致色盲的基因几乎都是隐性的且位于X 染色体上。由于女性有两条 X 染色体， 如果其中一条染色体带有患病基因，另一条染色体正常，那么她就不会发病。）地球上大约有 70 亿人口，这就意味着至少有2.5 亿人不能像其他人一样欣赏这个色彩斑斓的世界。这几乎相当于美国的全部人口。
这些只是人眼的“机能”问题。它的结构设计也同样充满缺陷。令人困惑的是，其中一些结构设计缺陷会导致人眼的机能问题，而其他缺陷则不会对健康构成威胁。
自然界中奇特的设计之一就是所有脊椎动物（从鱼类到哺乳动物）的视网膜。脊椎动物视网膜的感光细胞似乎是向后安装的—线路面向光源，而光受体则面向内部、远离光的方向。感光细胞看起来就像一个麦克风，“变热”一端有声音接收器，电线的另一端将信号传送到扩音器。人的视网膜位于眼球的后面，这样的设计使得所有小“麦克风”都朝向了错误的方向。电线的一端朝向光的方向，而接收光的一端则朝向内部的组织膜。
显而易见，这并非设计。光子必须绕过整个感光细胞，才能到达位于细胞后部的接收器。当你对着麦克风的另一端说话时，仍然可以实现传声放大的效果，只不过你需要调高麦克风的灵敏度，并且更大声地说话，同样的原理也适用于视觉。
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