为什么人类比其他灵长类动物寿命更长？ 传统观点认为，它源于现代医学的发展、丰富的食物和先进的卫生系统。 但新的研究表明，虽然这些因素在过去 200 年里延长了人类的寿命，但人类比其他灵长类动物寿命更长的趋势早在这之前就已经存在。 当人类祖先开始食用更多的肉类时，他们逐渐进化出一种免疫机制来对抗肉类中的细菌。 这些免疫机制延长了人类的寿命，但也让人类付出了高昂的代价，使人类在晚年更容易患上一些老年疾病。
与其他灵长类动物相比，我们人类的寿命异常长。 例如，与我们最接近的现存物种黑猩猩，出生时的平均预期寿命只有13岁左右； 2009年在美国出生的婴儿的预期寿命为78.5岁。 为什么人类比其他灵长类动物寿命长得多？
许多研究人员将我们非凡的长寿归功于疫苗、抗生素、高效的城市卫生系统以及全年供应新鲜、营养丰富的水果和蔬菜的发明。 大量人口统计证据也表明，这些因素在过去200年里极大地延长了人类的寿命。 但美国南加州大学生物学家凯莱布芬奇认为，这些因素虽然重要，但只是人类长寿之谜的一小部分。 他收集了体质人类学、灵长类动物学、遗传学和医学等不同学科的数据，提出了一个有争议的新假设：人类衰老速度减慢和寿命延长的趋势早在我们的祖先进化出一套针对各种病原体和病毒的防御系统时就开始了。古代环境中的有害物质已被开发出来。
如果芬奇是正确的，未来对老年人传染病、宿主防御和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衰老的办法。
长寿的进化
一项针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并不是人类长寿的唯一原因。 1985年，加州大学洛杉矶分校的生物人类学家尼古拉斯布雷顿琼斯和他的助手驱车前往坦桑尼亚哈扎人的隔离营地。 哈扎人是一个狩猎采集民族，他们像他们的祖先一样，猎杀狒狒和角马，吃淀粉根，并在雨季从非洲蜂巢中采集蜂蜜。
现代狩猎采集者，如坦桑尼亚的哈扎人，生活在像黑猩猩一样充满寄生虫和细菌的自然环境中，但他们的寿命比黑猩猩长得多，可能是因为人类已经进化出了吃肉的适应能力。 基因。
两名研究人员走访了该地区的每个帐篷，收集了基本的人口统计数据，例如每个家庭成员的姓名和年龄。 在接下来的 15 年里，他们又更新了六次统计数据，记录了所有死亡的姓名和原因。 此外，布雷顿-琼斯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。
与原始人类和黑猩猩一样，哈扎人生活在充满细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米的地方排便，而且不懂医疗。 但布雷顿琼斯发现哈扎人的寿命比黑猩猩长得多。
哈扎人出生时的预期寿命为 32.7 岁，成年后平均还能再活 40 岁，是成年黑猩猩的三倍。 一些哈扎老人甚至活到了 80 多岁。 显然，它们更长的寿命与医学和技术的进步关系不大。
哈扎人并不孤单。 2007 年，加州大学圣塔芭芭拉分校的迈克尔格温 ( ) 和新墨西哥大学的希拉德卡普兰 ( ) 分析了所有五个可获得人口统计数据的现代狩猎采集部落。 数据显示，感染占所有死亡的72%，这些部落的死亡率曲线呈“J”形——儿童为30%，青少年较低，40岁后呈指数上升。接下来，和将这些曲线与野生和圈养黑猩猩的数据进行比较：黑猩猩进入老年时死亡率迅速上升，比狩猎采集人类早至少 10 年。 格温和卡普兰在论文中总结道：“显然，黑猩猩比人类衰老得更快，死亡更早，即使是在受保护的圈养环境中也是如此。”
人类的预期寿命从什么时候开始增加？
为了寻找线索，中央密歇根大学的人类学家 和加州大学河滨分校的 Sang-Hee Lee 研究了属于 4 个古人类群体、时间跨度数百万年的 768 具古人类遗骸。 通过测量牙齿磨损情况（可以用来推断年龄，因为咀嚼引起的磨损率是恒定的），他们估计在每组古代人类中，都有15岁的年轻人和30岁的中年人。 -老年人。 年龄足以成为祖父母）。
他们的研究表明，在漫长的史前时期的后期，活过 30 岁的人才变得普遍。 440万年前出现在非洲的南方古猿大多在30岁之前死亡。此外，30岁与15岁之间的数量比仅为0.12。 相比之下，生活在1万至4.4万年前欧洲的智人往往寿命超过30岁，30岁左右个体与15岁左右个体的比例达到2.08。
但计算早期智人的预期寿命很困难：当时基本上不存在出生和死亡记录等人口统计数据。 芬奇和同事艾琳克里明斯能够分析的最早的完整统计数据来自 1751 年的瑞典。几十年后，现代医学和卫生系统开始出现。
研究表明，这些18世纪中叶的瑞典人平均寿命约为35岁。 但如果你逃脱了细菌感染和天花等传染病的威胁，熬过童年并活到20岁，你预计还能再活40年。
芬奇对这些发现感到困惑。 这些 18 世纪的瑞典人定居在人口稠密的大村庄、城镇和城市，面临着比小群迁徙黑猩猩更大的健康威胁。 为什么这些瑞典人寿命更长？ 答案似乎在于早期人类祖先富含肉类的饮食，以及进化来保护他们免受各种致病因子侵害的基因。
长寿基因
不睡觉时，黑猩猩大部分时间都花在采集美味的无花果和其他水果上。 为了找到这些富含果糖的食物，他们必须穿越大片区域，很少会在一个地方连续停留两天。 它们专门捕猎小型哺乳动物，例如红疣猴，但并不主动寻找这些猎物。 他们也不吃太多肉。 研究坦桑尼亚野生黑猩猩的灵长类动物学家计算出，肉类在黑猩猩一年的饮食中所占比例不到5%，而在乌干达的一项研究中，动物脂肪仅占黑猩猩总饮食干重的2.5%。
芬奇说，原始人类家族最早的成员的饮食也可能以植物为主。 但在 250 万到 340 万年前的某个时候，我们的祖先开始食用新的动物蛋白食品，这非常重要。 埃塞俄比亚的几个遗址表明，当时的人们已经开始使用简单的石器来屠杀羚羊等大型有蹄类动物。 他们把骨头打碎，以富含脂肪的骨髓为食。 肋骨上有被割伤的痕迹。 大约 180 万年前，人类开始积极狩猎大型动物，并将整个尸体带回营地。
富含热量和蛋白质的新食物可能促进人类大脑发育，但也增加了食源性病原体感染的机会。 芬奇推测，这种风险促使我们的祖先进化出适应能力，以抵御病原体的攻击并延长寿命。
随着人们吃的肉越来越多，我们的祖先接触细菌的机会也越来越多。 早期人类吃死动物的腐肉、生肉和内脏，这增加了他们摄入传染性细菌的可能性。
此外，当人们猎杀大型、具有攻击性的动物时，他们更有可能受伤和骨折，而这些伤口可能会导致致命的感染。
大约一百万年前出现的熟食也带来了危险——每天接触燃木烟雾会导致人们吸入大量有毒物质和烟灰颗粒。 另外，烤肉味道更好，更容易消化，但它也会产生一种称为“晚期糖基化终末产物”的化学物质，可能导致糖尿病等严重疾病。
此后，大约在11500年前，我们的祖先进入了农牧业时代，这导致了新的危险——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的。 此外，当人类在村庄永久定居时，人类和牲畜排出的污水会污染当地的供水，导致致病细菌繁殖。
即便如此，尽管面临如此多的健康风险，1751 年的瑞典人仍然比黑猩猩活得更久。
为了找出人类寿命如此之长的原因，芬奇开始研究有关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多帕索和他的同事注意到，在人类独有的 1% 基因中，有特别多的基因经历了积极的变化。 选择（指基因在外界环境的影响下进行自我调节和转化，淘汰不适合环境的基因，产生能有效适应环境的基因），以及在宿主防御和免疫（特别是正选择使有利于人类生存和繁殖的基因在人群中越来越普遍，在DNA序列中留下了独特的“印记”。
多帕索的发现给芬奇的猜想提供了新的基础。 他认为，也许自然选择让人类拥有了更好的免疫系统，能够抵抗各种健康威胁，例如肉类消费增加带来的微生物，从而延长了我们的寿命。
在与试图入侵我们的细菌、病毒和其他微生物的战斗中，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。 它在受到攻击或受伤后立即做出反应，试图杀死细菌并修复受损组织，它对任何“入侵者”基本上都会网做同样的事情。 另一方面，适应性免疫启动缓慢，对不同细菌的反应也不同。 通过这种方式，它建立了免疫记忆，为我们提供终身保护，抵御某些“入侵者”。
炎症反应是先天免疫系统的一部分。 当组织受到微生物或毒素攻击或受到创伤时，就会发生炎症。 芬奇指出，医生很早就注意到了炎症反应。 大约2000年前，古罗马人Aulus [Aulus，医学百科全书（De）编辑]描述了炎症的四种重要症状：热、红、肿和痛。
芬奇解释说，热量来自线粒体，即我们细胞中的“能量工厂”，它以热量的形式耗散能量。 这是一种消毒机制，他解释道，“当温度超过40℃时，很多细菌就无法复制和繁殖。” 肿胀是受损细胞释放物质的结果，这些物质使血细胞将液体渗漏到周围组织中，从而将受伤区域与周围健康组织隔离。
芬奇着手检测那些与宿主防御相关的人类特有的基因变化。 他很快注意到编码载脂蛋白 E (APOE) 的基因发生了变化。 该基因对于脂质的运输和代谢、大脑的发育和免疫系统的功能很重要。 在人类中，有 3 种主要类型（等位基因），其中编码 APOE e4 和 APOE e3 的基因最常见。
APOE e4的DNA序列与黑猩猩APOE的DNA序列非常接近，这意味着APOE e4很可能出现在200万年前人属进化时，是最早影响人类寿命的载脂蛋白。
与黑猩猩载脂蛋白相比，APOE e4在几个重要的氨基酸位置上有所不同，这大大增加了炎症反应的速度。 APOE e4 还促进白细胞介素 6（导致体温升高）和肿瘤坏死因子 （导致发烧并阻止病毒复制）等蛋白质的合成。 由于其强大的防御系统，早期人类的孩子比黑猩猩更容易在进食或遇到有害微生物时幸存下来。
芬奇指出：“当人类从树上下来并迁移到大草原时，他们接触病原体的机会急剧增加。 草原上的食草动物粪便深至膝盖，人类不得不赤脚行走。 ”
此外，拥有APOE e4的早期人类可能还获得了另一个至关重要的好处——APOE e4可以促进肠道内脂质的吸收以及体内脂肪的有网效积累。 当野生动物稀缺且狩猎困难时，携带 APOE e4 的早期人类可以利用储存的脂肪，增加生存机会。
即使是现在，携带 APOE e4 的儿童也比没有携带 APOE e4 的儿童具有生存优势。 一项针对巴西贫民窟贫困家庭青少年的研究发现，与没有 APOE e4 的青少年相比，APOE e4 携带者死于大肠杆菌或贾第鞭毛虫引起的腹泻病的可能性更低。 此外，APOE e4 携带者在认知测试中得分也更高，这可能是因为他们吸收胆固醇的能力更强，胆固醇是大脑神经元发育所必需的物质。 “我们认为这种蛋白质的存在可以让人们更好地适应环境，”芬奇评论道。
长寿的代价
总体而言，APOE e4 似乎是人类长寿之谜的重要组成部分。 讽刺的是，让我们活得更久的基因却在晚年“背叛”了我们。 当越来越多的人类祖先活到中年时，它的负面影响就变得明显了。 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团队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远古时代的使者，这些尸体已经成为科学家研究衰老的重要材料。
在利马的成像室中，屏幕上显示木乃伊的 CT 扫描结果。 研究中使用的木乃伊主人生活在1800年前。 长滩纪念医学中心的格雷戈里托马斯 ( ) 和密苏里大学医学院堪萨斯城分院的兰德尔汤普森 ( C. ) 发现了保存完好的软组织和蜿蜒的主动脉。
接下来，他们开始不停歇地对这些动脉进行集中扫描，结果在屏幕上发现了白色细小、较厚的斑块，这些斑块是动脉粥样硬化后期的钙化斑块，而动脉粥样硬化是引发心肌梗塞和中风的主要原因。 显然，木乃伊的主人患有动脉钙化症。
医学成像揭示了古埃及官员哈蒂艾木乃伊的动脉阻塞，这表明心血管疾病不是现代疾病，而是人类为过度“警惕”的免疫系统付出的代价。
心脏病学家长期以来认为动脉粥样硬化是现代文明的一种疾病。 当代人不健康的生活习惯，如吸烟、缺乏运动、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，在日益富裕且生活方式更加西化的发展中国家，动脉粥样硬化的发病率显着增加。 然而，2010 年，托马斯和同事决定通过 CT 扫描检查古代人类木乃伊的动脉，来检验动脉粥样硬化是一种现代富人疾病的假设。
在埃及，托马斯的研究小组检查了 2,500 至 3,500 年前的 52 具木乃伊。 埃及国家研究中心的生物人类学家穆罕默德托哈米索利曼（Al-）根据牙齿和骨骼的发育情况推断出每个人的死亡年龄。 通过仔细观察扫描结果并每周进行 Skype 电话讨论，医疗团队成功地在约 85% 的木乃伊中找到了心血管组织。
令他们惊讶的是，其中 45% 的人肯定或很有可能患有动脉粥样硬化——这种疾病显然威胁着这群古代人。 研究小组成员、美国南海岸集团的放射科医生詹姆斯萨瑟兰说：“我们也感到震惊的是，这么多年轻的古埃及人也患有动脉粥样硬化。” 说，“他们的平均死亡年龄在40岁左右”。
2011年春天，托马斯和他的同事在《美国心脏病学会杂志》上发表了论文，提出了动脉粥样硬化高发的新解释，芬奇立即联系了托马斯和他的同事。 芬奇注意到古埃及人的生活环境充满了瘟疫和各种感染。 此前的研究表明，大量古埃及人接触过各种传染病，包括疟疾、肺结核和血吸虫病（一种由污染水中的微小寄生虫引起的疾病）。 由于免疫系统更强，这些人中的 APOE e4 携带者更有可能在儿童感染中幸存下来。
但在接下来的几十年里，它们还会继续出现由细菌引起的慢性、严重炎症——研究人员认为这将导致致命的老年疾病，包括动脉粥样硬化和阿尔茨海默病。 生病的。 事实上，动脉粥样硬化的标志网——动脉中的斑块积聚，似乎发生在血管壁炎症和伤口愈合过程中。 芬奇说：“说阿尔茨海默病中的斑块与动脉上的斑块是同一种疤痕可能有点牵强，但两者的成分非常接近。”
托马斯和同事邀请芬奇加入他们的团队。 托马斯和芬奇计划一起继续收集数据，检查来自多个文明的古代木乃伊的心血管组织。 第一项研究中的古埃及人很可能来自富裕的上层阶级，因为他们有钱在死后将自己制成木乃伊，而这些人可能锻炼较少，吃更多热量密集的食物。 因此研究小组决定将研究扩展到其他不同的文明。
他们分析了来自犹他州古代普韦布洛人和阿拉斯加阿留申人的木乃伊。 此外，他们还分析了秘鲁海岸木乃伊的扫描结果，这些木乃伊生活在公元前 1500 年，即西班牙人到达之前。
研究小组在《柳叶刀》上发表了研究结果 ( )。 在接受检查的 137 具木乃伊中，34% 的木乃伊肯定或可能患有动脉粥样硬化。 重要的是，这些扫描显示这种疾病存在于所有四个古代人群中，包括主要食用水产品的狩猎采集者阿留申人。
这些发现挑战了动脉粥样硬化是一种现代疾病的观念，并提出了另一种解释：严重的慢性感染和炎症早于现代文明的炎症部分。
芬奇表示，APOE e4虽然强化了我们的炎症反应，增加了我们存活到性成熟的机会，但也让我们付出了高昂的代价，只不过付出代价的时间被推迟了，那就是我们容易患上心肌梗塞、中风、老年痴呆症等老年人慢性病。 事实上，APOE e4 很可能是“拮抗性多效性基因”的一个例子：这种基因在生命早期带来益处，但在生命后期却带来成本。
“我发现这些想法很有趣，”圣安东尼奥德克萨斯大学健康科学中心的生物学家和老年学家史蒂文奥斯塔德说，“支持这些想法的证据也很有趣。”
改善免疫系统
研究还发现了另一种与我们的长寿有关的基因。 大约20万年前，大约在智人在非洲出现的时候，另一个重要的APOE出现了。 这种编码APOE e3的基因有利于40岁至70岁中老年人的健康，可以延缓衰老过程。
如今，大约60%到90%的人都拥有这种基因。 Finch 指出，APOE e3 携带者的炎症反应不如他们的祖先那么强烈。 另外，它们似乎更能适应高蛋白、高脂肪的饮食。 一般来说，APOE e3携带者的血液胆固醇水平较低，患冠心病、认知能力下降、阿尔茨海默病等老年病的可能性较小。 事实上，患有 APOE e3 的人预计比患有 APOE e4 的祖父母长 6 年。 芬奇认为，“APOE e3可能是促进长寿进化的另一个因素。”
但编码 APOE 的基因并不是唯一与人类长寿进化有关的基因。 加州大学圣地亚哥分校的医学教授阿吉特瓦尔基（Ajit Varki）和同事正在研究其他几种基因，这些基因也使我们更有可能生存并寿命更长。 瓦尔基的研究重点是在宿主防御中发挥关键作用的基因。 这些基因可以合成一种跨膜蛋白（即这种蛋白的结构既有细胞膜内又有细胞膜外），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”。 这并不容易。 为了愚弄这些“哨兵”，传染性细菌会进化出伪装技能，携带一些蛋白质，可以让“哨兵”误认为细菌是自己的“自己人”。
新的发现让一些科学家停下来思考。 公共卫生系统长期以来一直警告说，生活方式，包括夜间缺乏运动和高热量饮食，是导致动脉粥样硬化、心肌梗塞和中风高发的主要原因。 但新的研究——尤其是对古代木乃伊的研究——表明事情没那么简单。 人类基因以及过度警惕的免疫系统也可能是这些疾病的原因。 “换句话说，人类控制动脉粥样硬化疾病的能力可能比预期的要差，”心脏病专家汤普森说。 “我们需要调整思路。也许研究人员应该把重点放在那些未知的致病因素上。”
这些新发现还提出了关于人类寿命的终极问题——人类是否能够或应该进化得寿命越来越长？ 一些科学家预测，在美国、加拿大、英国和日本等预期寿命本来就很高的国家，2000年以后出生的婴儿将活到100岁。 但芬奇私下表示怀疑。 他表示，当前人类的肥胖倾向以及气候变化造成的环境恶化可能会对人类的长寿产生严重的负面影响，阻碍人类长寿基因的进化。
“我认为应该持保留态度，”芬奇说。 “我想时间会证明一切。”
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