人为什么不能单独进化？

通常所指的进化是生物种群的集体演变和发展。在实际生活中，人，包括其他一些高级哺乳动物的个体在其一生中并不能单独进化。这是为什么?

　　

　　蝾螈的再生原理

　　

　　其实，这个问题可以从另一方面来理解。人为何不能像壁虎或蝾螈那样，在断了手脚或尾巴后能很快就长出手脚或尾巴来?如果蝾螈一条腿被砍断了，在24小时内，它的腿断面上就会生长出一层干细胞。一开始长出的是它的脚趾，接着是神经、肌肉和骨骼，它们都会在各自恰当的位置长好。三个月后，新腿就己完全长好，可以发挥正常机能了。原因是蝾螈的成年细胞能通过某种方式回复到干细胞状态。而人体各个组织器官已经发育成熟，它们当中没有大量的像胚胎时期的那种能全能分化的干细胞，所以不能长出手脚出来。

　　其实，蝾螈这种断腿后长出新腿只是生物再生的一种形式。狭义地讲再生是指，生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功能相同的结构，如壁虎的尾、蝾螈的肢体、螃蟹的足，在失去后又可重新形成，海参可以形成全部内脏，水螅、蚯蚓、蜗虫等低等动物的每一段都可以形成一个完整的个体等等。但是从广义的角度来看再生是生命的普遍现象，从分子、细胞到组织器官都具有再生现象。所以，再生有多种形式。

　　一种是生理性再生，即细胞更新，如人体内每秒中约有600万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细胞。二是修复性再生，壁虎的尾和螃蟹的肢体再生就是这一种，而且许多无脊椎动物也用这种方式来创建失去的器官。三是重建再生，而这是人工实验条件下的特殊现象。比如，人为地将水螅的一片组织分散成单个细胞，放在悬液中，这些细胞可以重新聚集，在几天至几周以后，形成一条新的水螅。

　　不过，蝾螈的器官再生是细胞生长发育多种形式的结合，包括细胞去分化、细胞迁移和细胞增殖的组合，而不是单纯的补充或增殖。蝾螈的前肢被切除后，伤口处细胞的黏着性减弱，通过变形运动移向伤口，形成单层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽或顶外胚层帽。顶帽下方的细胞，如骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞、肌细胞、神经胶质细胞迅速去分化，形成胚芽。此后，胚芽内部缺氧，pH下降，提高溶酶体的活性，促进受伤组织的清除。于是，胚芽细胞加快分裂和生长，最后细胞又开始分化构成一个新的肢体。

　　所以，蝾螈的断肢再生是一个较为复杂的现象。

　　

　　人的生长发育

　　

　　然而，人断了手脚就只能成为伤残，无法长出新的手脚。补救的方法只能是装假肢。但是，如果再深入地探讨这个问题就会发现，这种情况是与人类的个体不能单独进化联系在一起的。

　　就人的每个个体来说，从受精卵到诞生，从幼年到成年，从老年再到生命的结束，其间有极其艰难曲折的过程。因为，社会因素和生物因素交集在一起影响到一个人的生长发育。即使在纯生物层面上，也需要在正确的地方和正确的时间完成有特殊功能的细胞的生长、新老代谢和替换。因为，新细胞的生长和替换旧细胞并非随时随地发生。

　　而且，即使新细胞能替换旧细胞，也不意味着靠复制就能更新每个人。而所有细胞的生长都严格遵循着从零开始的程序。这就能确保我们每个个体直到老年和死亡都不能产生进化。这是为什么?研究人员认为，个体的细胞复杂的制造过程保证了每个个体不能单独进化，由此可避免癌症的发生。

　　这样的解释是否合理，是否有科学试验的根据?

　　在一种单细胞细菌群落，研究人员可以观察它们的进化行为。由于细胞分裂，突变出现了。而在生存压力或选择性压力下，一些有利的或好的突变胜过了其他突变，于是把优异的遗传变化传递到整个种群。然而，要观察多细胞生物，尤其是高级哺乳动物的进化就非常不容易，人更是如此。人体内的细胞经常以巨大数目替换。人的身体包含约数百万亿细胞，每天都有上万亿细胞死亡消失，但同时也有上万亿细胞产生以替换旧细胞。

　　这是通过细胞分化来完成的。人体成熟细胞的分化有三个阶段。一是已存在的细胞，在其生长发育过程中，经历了新生－成熟－衰老－死亡的过程，细胞生长的过程也是分化的过程。二是已有的分化细胞通过分裂产生两个功能相同的细胞，如血管内皮细胞。三是成体许多组织具有一部分未分化的干细胞，一旦需要可分裂和分化为新的子代细胞。如多功能造血干细胞，可分化为各种血细胞。

　　这就产生了一个问题。如果人体内巨大的细胞群都以简单的形式被替换，比如在不同的特殊功能的组织中进行新老交替，人体的组织必将进化。结果便是突变大量发生，并且很多突变会扩散开来。更特别的是，突变细胞并不能很好地完成其特定的工作，但它们容易更快速地替换非突变的细胞。因此，突变细胞就会产生竞争优势，剥削其他正常细胞的劳动。在这种情况下，人体的分工极其精细的身体就会停止运转。

　　

　　避免人体功能崩溃的方式

　　

　　为了避免大量细胞突变造成的每个个体身体功能的崩溃，就需要有一种自我控制的方法。美国亚利桑那大学的进化生物学家约翰·佩珀提出了一个理论来解释人体为何没有失控，也就是人体为何不会在断肢后长出新的肢体。

　　多细胞生物是如何避免身体失控的命运呢?它们是通过整体循序渐进的原则来完成细胞更新的。以上皮组织细胞为例，它们覆盖着体表的所有部分，它们要完成所有的冗长路线的更换，而非简单地复制自身来形成成熟的组织。

　　为了更新自身，上皮组织保留了一组无明显特征的干细胞，如同胚胎中未成熟的细胞一样，有能力发育成不同类型的细胞。当需要替换旧细胞时，这类干细胞中的一些分裂后形成短暂增殖细胞(TAC)。然后TAC再分裂几次，每一次分裂都会产生一些略为发育成熟的上皮组织细胞，直至最后产生新的成熟上皮细胞。

　　所有这些都要耗费大量的代谢能量，所以，这种细胞分裂的效率是较低的。但是，这样的分裂替换旧细胞也意味着，自我复制和增殖功能被分割到分离的细胞群之间。干细胞的复制只是一点点，同时是循序渐进，所以没有太多的机会增加突变。增殖的TAC也许会产生突变，但它们不会简单地复制自我，所以在细胞之间没有任何直接的竞争以创造进化的压力。由于这样的原因，进化不会在某个个体单独开始。

　　佩珀提出这样理论是有其实验模型的。他们用计算机设计了一套模型，以显示在长寿的多细胞生物中上述设计好的细胞分裂机理能抑制个体进化的产生。这种情况在免疫系统中也常见。白血病和淋巴瘤是与免疫系统相关的癌症，在年轻人中这类癌症比其他癌症更常见。这提示，不能有效抑制个体的进化就会让细胞快速突变，从而产生癌症。

　　这种假说也为防治癌症提供了新思路。对癌症成因的传统看法是，一些细胞的突变导致细胞不受控制地增殖，从而诱发癌症。佩珀等人的假说则提示，问题出在能干扰分化的短暂增殖细胞的突变上。因此，短暂增殖细胞终结了复制自身，而是代之以产生一种中介细胞，后者是在通向成熟组织细胞之途中下一次被召唤的细胞。

　　所以，人不能像蝾螈那样断肢再生是因为缺少干细胞，而且即使成熟的组织器官中有部分干细胞，它们的再生和分化也是受到抑制的，关键角色就是短暂增殖细胞。它们只能一步步地再生，通过系统和全面地替换旧细胞而维持身体功能，同时又抑制了个体细胞的突变和进化，也因此抑制了癌症的产生。所以，进化为人设计的是另一种机制，而不必像蝾螈那样。

　　但是，为何蝾螈的再生机理不会导致癌症呢?这是另一个问题。如果能知道其中的奥秘并应用到人体，将是再生医学的一种突破，既能让人长出新器官，又不会发生突变而致癌。

　　

　　责任编辑　张田勘