沒有演化之光，生物學的一切問題都無法理解。
——費奧多西·杜卜詹斯基，1973
清晨，太陽初生。你從一條修理得很平整的小徑上走過庭院，在路邊草叢中忽然瞥見一個閃光的東西。循著亮光，撥開雜草，你找到了一塊老式懷表。也許200年前它就在那裡了，不過，有些細節似乎被忽略了。
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它的做工精巧，令人驚歎不已，密封的表殼嚴絲合縫，表盤上對稱排列的水晶依然閃閃發光，表鏈的做工也很精緻。終生製表公司的標記旁邊刻有這只表的編號。當你為它的做工精緻暗暗稱奇的時候，陽光也照到了它的瑕疵。水晶的鑲嵌略有偏斜，表鏈雖然很漂亮很柔軟，卻太細了一點，而且已經斷了，解釋了為何這只懷表會掉在這個地方。槽口和拇指的形狀完全一致，但是略嫌大了一點，灰塵和水氣容易跑進去。這些缺點真奇怪。打開表的背面，機械結構的精緻再次令你讚歎：不生銹的黃銅齒輪，細如髮絲的彈簧，懸掛在鑽石底座上的平衡擺輪，設計是如此的精巧！但是給它對時間的時候，卻發現旋鈕太小了一點，很不容易抓住，而且擰了12圈才動了1小時，搖搖它，走了幾秒鐘又停了下來，因為發條上已經生了銹斑。這只表真奇怪，許多方面是如此的完美，其他方面又有不少毛病。這個製表匠為什麼留下這麼多明顯的毛病呢？表殼的裡面，有小字的銘文，在放大鏡的幫助下你讀到：
Model 3500001859。為精確記時而設計。除製造上的缺點、新的環境條件或者設計上的妥協外，它能自行修復大多數問題。在理想條件下使用，它的壽命是85年。仔細保護它，你將終生享用—終生製表公司（Lifetime Watch CO.）
疾病原因概覽
現在，回到起點，我們來回答醫學核心中似乎最不協調的問題人體結構固然十分精緻，卻也有許多明顯的缺點。儘管有這樣那樣的防禦機制，我們還是有不少脆弱之處。雖然有精巧的修復能力，我們的身體不可避免地逐漸變質衰退，最終死亡。在達爾文之前，醫生為這些不協調感到不解，幻想著我們的身體是高深莫測的神的安排，或者疑心是宇宙的惡作劇。甚至在達爾文之後，這種不協調也常常被誤認為是自然選擇的弱點，難以捉摸。在現代演化理論的光芒下，這些不協調背後紛亂的思緒得以澄清。
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為什麼我們的身體沒能更可靠一些？為什麼我們會有疾病？我們已經看到，理由其實並不多。第一，有些基因使我們容易患病；有些基因由於不斷發生的突變而成為缺陷，但是多虧了自然選擇，它們並不常見；還有一些基因沒被自然選擇清除，是因為它們的代價要到生命的晚期才表現出來。大多數有害的基因，被自然選擇保留下來，是因為它們還有某些我們至今還沒有理解的好處，而且這些好處超過我們所要付出的代價。其中有些表現出雜種優勢，有些雖然對攜帶者不利，但它們非常善於複製自身，有些是脫軌基因，只有在新環境下才會產生不良作用。第二，我們之所以患病，是因為現代環境不是我們在演化過程所處的環境。只要有充分的時間，身體幾乎可以適應所有的條件，但是，人類文明萌芽以來的一萬年還不夠長，所以我們在生病。傳染性的病原體演化得更快，我們的防禦總是落在後面。第三，設計上的妥協方案也會產生一些疾病，例如與直立體位相關的腰背痛。第四，我們不是自然選擇保存下來的唯一物種。我們想要消滅別的生物，正如病原體想要消滅我們。在生物界的衝突之中，正如同在競技場上，沒有常勝將軍。第五，疾病可能源於不幸的歷史遺留問題。如果生物體的設計可以重新開始，或者有可能進行重大的修改，我們是有可能找到防止疾病的辦法的。然而，每一代人都只能領受父母所給的身體生活下去，無法重新設計。
我們看到的人體既強壯又脆弱。生物演化的產物都是一堆妥協的方案，尺有所長，寸有所短。無論經過多長的時間，自然選擇都無法徹底清除這些可能性，因為它們正是自然選擇所創造出來的。
研究綱領
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演化醫學這一新生領域面臨著一系列等待解決的問題。它的長遠目標是什麼？我們應當怎樣從演化史的觀點出發去分析各種疾病？應當怎樣提出假說，又怎樣去驗證？誰來負擔研究費用？哪個學術部門或者研究機構中的人來做這些研究工作？為什麼這項事業經過這麼長的時間才開始啟動？
我們先從長遠目標說起。在確立了疾病的演化史之後，醫學教科書會是怎樣一種面貌？現在的教科書論述某種疾病時如同「八股文」：體征和症狀、實驗室所見、鑒別診斷、併發症、流行病學、病因學、病理生理學、治療和結果。不過，這份清單裡唯獨遺漏了一個範疇：演化解釋。雖然某些教科書裡有一兩句話提到鐮刀型細胞貧血病，或者咳嗽、發熱的益處，卻沒有系統地闡述演化的力量對致病基因的作用、新環境條件的致病作用或者宿主與寄生蟲之間的「軍備競賽」。我們認為，每本教科書描寫一種疾病時都應當有一段文字來描述它的演化史，這段文字應當回答下列問題：
１哪些體征是疾病的直接表現，哪些是防禦反應？
２如果病因有遺傳因素參與，這種基因為什麼能保留下來？
３新的環境因素是否促進了疾病發生？
４如果是與感染有關的疾病，哪些方面有利於宿主，哪些方面有利於病原體，哪些方面有利於雙方？病原體對我們的防禦有些什麼對策，我們又有什麼特異的防禦機制對付這些對策？
５這種疾病的易感性與哪些歷史遺留問題或者設計妥協方案有關？
這些問題明確指出了許多疾病研究中很重要但是被忽視了的問題。即使是感冒也有許多新問題要研究。吃不吃阿司匹林分別會有什麼後果？用噴鼻藥或血管收縮藥起什麼作用？參照第3章的分類，流鼻涕是排除病原的防禦機制，還是病毒用來播散的手段，抑或兼有兩方面的作用？其中大部分問題，雖然概念上簡單，對我們也有實際的意義，但是現在還沒有開始研究。
再看更加慢性、更加複雜的跖筋膜炎。這種病有時被稱作足跟骨刺，引起腳後跟內側劇烈的疼痛，尤其是早晨剛剛起床的時候。其近因是腱膜發炎。腱膜是聯結腳底的堅韌的組織，好像一條弓弦，支持著足弓。每天我們走路的時候，它都被拉伸，上千次地承受身體的全部重量。這個腱膜為什麼經常出問題？最容易想到的一個回答是，自然選擇沒能塑造足夠堅強的組織來執行這個任務——但是，現在看來，這個解釋是有問題的。更有可能的解釋是，我們雙腳走路的歷史還太短，自然選擇還沒有足夠的時間來充分地加強這條筋膜。這種解釋的問題是跖筋膜炎非常多見又產生跛行。同近視一樣，它在自然環境下會嚴重地降低生存能力，很快會被淘汰掉。有些專家說跖筋膜炎多發生在用「外八字」走路的人，這種形態增加了跖筋膜所承受的應力。但是，為什麼有人用這種方式走路？是現代穿鞋的習慣使然嗎？但是許多從不穿鞋的人也用「外八字」方式走路。
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有兩條線索提示，跖筋膜炎可能是新環境引起的。首先，許多鍛煉可以拉伸跖筋膜，使它更長、更有彈性，這對緩解病情是有效的。其次，我們現在做了古代狩獵採集部落的人不做的事情：我們整天坐在椅子上。大多數狩獵採集部落的人每天要步行好幾小時，而不是只做短時間的有氧運動。他們不走路的時候也不坐在椅子上，而是蹲下來，這種姿勢一直拉伸著跖筋膜。他們沒有跖筋膜炎這種毛病，也不需要運動治療，只是每天走幾小時的路，偶爾蹲下來休息。按照這種假說，坐的時間太長和筋膜收縮導致了跖筋膜炎，因而要用深蹲和拉伸筋膜的方法預防和治療——這是很容易用流行病學資料和直接的治療加以驗證的。
演化醫學對於另外一個有爭議的論題也提出了挑戰——即，把維生素C、維生素E和胡蘿蔔素等抗氧化劑用作保健藥品是否明智。傳統觀點認為，這些藥物可以減少心臟病、癌症的發病率，甚至推遲衰老過程；嚴格的對照研究也得出了越來越多的證據支持這些說法，尤其是發現它們可以預防動脈粥樣硬化。1994年，一項重要的研究報告發現，胡蘿蔔素似乎會增加某些人患癌症的風險。現在對這個問題仍然有不同的看法，有些醫生建議在大規模的研究得出結論之前不要輕率地推測它。我們同意這種比較保守的看法，但也希望能從演化史的觀點加快解答的過程。本書之前提到，自然選擇似乎已經使我們的身體有了較高水平的抗氧化劑，儘管這些抗氧化劑也可以引起疾病。尿酸水平在壽命較長的物種中是比較高的，在人類中也較高，所以我們容易患痛風。自然選擇似乎使人類的尿酸、過氧化物歧化酶、膽紅素等物質的水平都比較高，因為這些抗氧化劑可以延緩年齡增大帶來的一些不良作用。
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為什麼體內的抗氧化劑還沒有達到最佳水平呢？有可能是我們的抗衰老機制還沒有追趕上壽命延長的步伐，或者，維持高水平抗氧化劑付出的代價（比如，降低了我們對感染或毒素的抵抗力）把它們限制在了最適合石器時代壽命的水平，即三四十歲。這些可能性提示我們，在食物中補充額外的抗氧化劑可能利大於弊。一般來說，演化視角都是反對過分人為干預的；這個例子恰恰相反，它支持積極地追求可以預防的方案。這類研究中的一個重要部分，應當是研究體內別的抗氧化劑，並評估它們的代價與益處。值得研究的課題包括，高尿酸水平的人除痛風之外是否還付出了其他代價，他們是否確實比別人衰老得更緩慢。同樣重要的是，觀察靈長類動物中類似的代價與收益。有了這些知識，我們將會更好地判斷哪些人能因使用抗氧化劑而受益，以及可能有哪些副作用。
本書提出了幾十個研究的課題，其中有些適於博士學位的論文課題，有些則需要科學家付出畢生的精力。但是，目前的困難在於沒有哪個政府機構支持這類課題的研究。現有的機構不願提供支持，因為他們的任務是支持針對近因機制和疾病治療方案的研究。此外，這些委員會中很少有人懂得如何提出或檢驗演化醫學的假說，另一部分人則由於從根本上誤解了演化理論的科學現狀而有所疑慮。在這個基金分配系統裡，只要有少數人存疑，申請人就無法得到支持。
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要求生物化學家或者流行病學家來評判演化假說，就好比要求無機化學家評判大陸漂移。演化醫學需要有自己的贊助機構，而且需要由懂得演化生物學概念和方法的基金委員會參與評判。老實說，由大型政府機構提供基金資助的希望渺茫。這個領域要想快速增長，希望還是寄托在那些有遠見的私人基金會或者慈善機構，由它們建立機構來支持演化醫學的發展。只要有中等程度的支持便有可能迅速改變醫學的面貌，如同過去對生物化學和遺傳學的支持正在改變我們的生活一樣。1965年雷諾·度波斯（Rene Dubos）指出：
當前的生命科學，尤其是環境醫學的境遇很像1900年前後的物理化學。彼時，在美國研究物理化學生物學（physicochemical biology）是沒有地位的。熱衷於這方面的科學家在醫學界被當作二等公民。所幸，有少數慈善家理解這種困境，他們捐助資金建立了一些新的研究機構改變了這種狀況。洛克菲勒研究所可能是最典型的例子，它積極有效地為醫學提供了基礎的物理化學知識……生命科學，尤其是環境醫學，是今天的新大陸，人們對它的理解程度甚至比50年前的物理化學生物學還要差些。除非有系統的努力，給予該領域應有的學術地位，提供必要的設施去研究它，否則它仍將停滯不前。
為什麼姍姍來遲？
為什麼用了一百多年的時間才把演化生物學的思想系統地應用到疾病研究上來？科學史學家早晚要關注這個問題，但是，從現在來看，可能有下述理由：提出疾病的演化史假說並不容易，驗證起來困難重重，演化生物學最新取得了進展，某些醫學領域比較特殊。
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長久以來，生物學家在試圖勾畫出生物特徵的演化起源與功能，但是用了很長的時間才意識到，這項工作要比勾畫出生物的構造和工作機制困難得多。哈佛大學的生物學家恩斯特·邁爾（Ernst Mayr）在《生物學思想的發展》（The Growth of Biological Thought）一書中追蹤了兩種生物學平行發展的軌跡。醫學，雖然處於近因生物學的前沿，直到最近才開始關注演化方面的問題。毫無疑問，部分原因在於這兩個領域的目標與關心的對象十分不同。從關心「這個人為什麼會得這種病」，到思考「這個物種的哪些特徵使得其中的成員更容易得這種病」，是一個巨大的轉變。即使是現在，提出「為什麼自然選擇會塑造出疾病這種適應失調的現象出來」仍然顯得有點古怪。此外，醫學是一門實用行業，而演化解釋對於預防和治療疾病沒有立竿見影的作用。我們希望本書可以說服人們，求索疾病的演化解釋不僅是可能的，而且是必要的，因為它有重大的實際應用價值。
如果我們必須抱怨醫學遲遲沒有用上演化生物學的思想，似乎演化生物學家與醫學同仁都有責任。演化生物學家用了很長的時間才把有關的思想闡述清楚，這一點頗為匪夷所思。19世紀中葉，達爾文、華萊士等一批人提出了強有力的洞察；20世紀初，遺傳學發生了孟德爾革命；為什麼一直等到1930年費歇爾的書出版，我們才清楚地解釋了性別比例？為什麼要等到20世紀50年代麥德瓦（Medawar）的工作之後我們才開始思考為什麼會有衰老的問題？為什麼要等到1964年哈密頓的書出版之後才明白親屬關係在演化中起作用？為什麼一直要等到七八十年代我們才意識到寄生蟲與宿主之間，植物與食草動物之間的演化相互影響？我們認為，這些問題與對演化論思想，尤其是對適應性和自然選擇（許多生物學家也不例外）長期的牴觸情緒有關。與此同時，我們認為，如果演化學家沒有提出這些主張，我們不能責備醫學研究者沒有去利用它們。
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醫學科學家也有可能不願意去考慮功能假說，因為他們接受的是只相信實驗方法的科學教育。他們中的大多數人，在很小的時候就被錯誤地告知「科學進步只能依靠實驗」。但是，許多科學進步始於一種假說，許多假說的驗證並不依靠實驗方法。比如，地質學，雖然不能重演地球的歷史，然而還是可以得出可靠的結論說明盆地和山脈是怎樣形成的。同演化假說一樣，地質學的假說是通過解釋已經獲得的證據，並預測新發現得到檢驗的。
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最後，醫學同科學的其他分支一樣，對那些錯誤的學說持有特別審慎的態度。醫學經過許多年的奮鬥才擺脫了「活力論」——即，生物體內充滿了一種神秘的「生命力」——所以醫學對於那些稍微類似於「活力論」的假說沒有絲毫的容忍。類似的，目的論（teleology）作為一種幼稚且錯誤的思想一再復燃，醫學也應當拒斥它。但是許多人從大學一年級的哲學課上學到的是，目的論的錯誤在於它依賴於目的或者目標去解釋事物。這種告誡如果旨在說明「將來的情況不會影響到現在」，則是正確的；如果它也暗示了「現在為將來制訂的計劃不會影響當前的過程，因此，也不能影響未來的情形」，則是錯誤的。當前的計劃可以是烘焙蛋糕的配方，也可以是鳥蛋的DNA裡儲存的信息。生物學中的功能性解釋並不意味著將來會影響現在，而是說在一個很長的繁衍週期中會發生選擇。鳥的胚胎之所以在卵中發育出翼的雛形，因為早先缺少了它的祖先沒有留下後代。出於同樣的理由，成年的鳥生下蛋來，其中的胚胎發育出翼的雛形。從這個角度來看，翼的雛形是為將來的鳥準備的，但這是由它過去的歷史造成的。根據一種性狀的功能做出演化解釋，並不意味著演化涉及任何有意識的、主動的計劃，或者有目的的導向。醫學對於類似目的論的假說抱有懷疑，擔心開了歷史倒車，這是有道理的；但是，這種顧慮也使它難以充分利用演化科學主流中的可靠成果。諷刺的是，由於擔心避免倒退，醫學反而落在了後面。
醫學教育
醫學教育也因避免重複過去的錯誤而處於困境。目前的窘境來源於過去已經解決的問題。20世紀初，卡耐基基金會向阿伯拉罕·弗萊克斯納（Abraham Flexner）提供了一項旨在調研醫學教育的研究資助。考察了全美的醫學院之後，他總結批評了一種有害的學徒教育方式：醫生，不論好壞，都能帶助手；而助手總是零星地學到一些醫學知識。醫生的正規科學訓練雜亂無章，甚至基本的解剖和生理學知識都不完備。弗萊克斯納的報告在1910年發表，由此奠定了公認的醫學教育新標準——醫學院對未來的醫生要進行基礎科學教育。
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就此而言，現在的醫學教育已經遠遠超過了弗萊克斯納的希望。事實上，假如他看到現在醫學院的課程表，不知會作何感想。現在的醫學生不僅要學習基礎科學知識，還要追蹤各個學科專業的最新進展，陷入了信息的汪洋大海。每個醫學院的課程會議上都會有一場關於學生時間及精力的爭奪戰。微生物學教師要更多的實驗室時間，解剖學教師有同樣的要求，病理學教師認為不可能在40小時裡講完所有的材料，藥理學教師說至少要增加30%的課時才能把重要的新藥講完。流行病學教師、生物化學教師、生理學教師、精神病學和神經科學教師都要更多的時間，而學生還必須跟上遺傳學的最新進展。他們還需要學習足夠的統計學和科學方法學才能夠閱讀科研文獻。在進病房之前，還得學會怎樣同病人交談，怎樣進行體格檢查，怎樣寫病歷，怎樣抽血，怎樣做培養，怎樣做腰椎穿刺，怎樣做塗片，怎樣測量眼壓，怎樣檢查尿和血，等等。需要瞭解的知識、需要學習的技能鋪天蓋地，這一切都要塞進醫學院前兩年的課程中去。
學這麼多可能嗎？不可能。為什麼會提出這種不切實際的目標？部分原因是教師們天真地希望醫學生什麼都懂，另外一部分原因是沒人對此負責。委員會排課表的時候，每一個基礎學科都在爭取更多的課時，唯一的解決辦法就是增加總課時。每週30節以上的課已經是家常便飯。下課之後，學生還要回去閱讀教科書和筆記。
你也許認為學生的抗議應該能帶來一些變革，但是，這幾十年來學生禮貌地提出的意見並沒有改變這種狀況。最後帶來改變的是技術的進步，這個技術是複印機。學生自己不再到課堂去，而是僱人在課堂上做筆記，然後每人收到一份複印的拷貝。留在家裡讀筆記，不必在各個教室奔忙。這是新的生存策略。當一個200人的課堂裡只有20個學生來上課時，教授們勃然大怒，然後教學改革開始了。在醫學院院長的主持下，人們開始了新的嘗試：精減一批教材，砍掉一些課時，改進教學方法。這個改革如果成功，將是一個了不起的成就。
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上述這些努力甚至可能會給演化醫學留出空間，唯一的問題是沒有演化醫學系提出課程設置，也很少有教師懂得並願意開這門課。要實現這些目標，需要醫學院院長們的重視，也需要有時間來安排演化課程，專門講授演化論的基本知識及其在醫學中的應用。這不僅會使學生從另一個角度去認識疾病，而且為醫學教材中無數專斷的論述提供了解釋框架。演化醫學可以收拾醫學教育的舊山河，實現知識上的連貫。