为什么人类比其他灵长类动物长寿？传统观点认为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，尽管在过去的200年里，上述因素延长了人类的寿命，但人类比其他灵长类动物长寿的趋势早已存在。当人类祖先开始吃更多的肉时，他们逐渐进化出针对肉中病原体的免疫机制。这些免疫机制延长了人类的寿命，但它们也使人类付出了高昂的代价，使人类在老年时更容易感染某些疾病。
与其他灵长类动物相比，我们人类活得异常长。例如，黑猩猩，离我们最近的物种，出生时平均寿命只有13岁。2009年美国出生的婴儿的预期寿命达到78.5岁。为什么人类比其他灵长类动物长寿？
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。大量的人口统计证据也表明，在过去的200年里，这些因素大大延长了人类的寿命。然而，南加州大学的生物学家凯莱布·芬奇认为，尽管上述因素很重要，但它们只是人类长寿之谜的一部分。他收集了许多学科的数据，如体质人类学、灵长类动物学、遗传学和医学，并提出了一个有争议的新假说:减缓人类衰老和延长寿命的趋势已经开始，因为我们的祖先在古代环境中进化出了一套防御系统来抵御各种病原体和有害物质。
如果芬奇是对的，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可能会颠覆科学家对衰老的理解，找到应对衰老的方法。
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，加州大学洛杉矶分校的生物人类学家尼古拉斯·布兰顿-琼斯(Nicholas Blurton-Jones)和他的助手驱车前往坦桑尼亚Hadza的隔离营地。危险是一个狩猎和采集的民族。像他们的祖先一样，他们在雨季狩猎狒狒和角马，吃富含淀粉的块根，从非洲蜜蜂的巢中采集蜂蜜。
现代狩猎采集者，如坦桑尼亚的哈扎拉人，像黑猩猩一样，生活在充满寄生虫和细菌的自然环境中，但他们比黑猩猩活得长，这可能是由于适应肉类的基因进化。
两位研究人员走访了当地的每一个帐篷，收集了基本的人口统计数据，比如每个家庭成员的姓名和年龄。在接下来的15年里，他们六次更新这些统计数据，记录了所有死者的姓名和死因。此外，布列塔尼-琼斯还从另外两名研究人员那里获得了一些早期的危险统计数据。
像原始人和黑猩猩一样，哈扎拉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，在离帐篷20-40米的地方排便，不懂得医疗。但是布列塔尼-琼斯发现，危险比黑猩猩活得长得多。
危险人群出生时的预期寿命为32.7岁。如果它们能活到成年，它们平均能再活40年，比成年黑猩猩长三倍。一些哈萨克老人甚至可以活到80岁以上。显然，它们更长的寿命与医学和技术的进步没有什么关系。
哈扎拉人并不孤单。2007年，加州大学圣巴巴拉分校的迈克尔·古文和新墨西哥大学的希拉克德·卡普兰用人口统计学数据分析了所有五个现代狩猎采集部落。数据显示，感染占所有死亡的72%，这些部落的死亡率曲线为“J”——儿童死亡率达到30%，青年死亡率较低，40岁后该指数上升。接下来，格文·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:黑猩猩进入老年时死亡率迅速上升，比狩猎采集部落的人类至少早10年。格文·卡普兰在论文中总结道，“很明显，黑猩猩比人类衰老得更快，死得更早，即使是在受保护的笼子里”。
人类的生命是什么时候开始延长的？
为了获得线索，美国中密歇根大学的人类学家雷切尔·卡斯帕利和加州大学河滨分校的李尚熙研究了768具古代人类遗骸，这些遗骸在数百万年间属于4种古代人类群体。通过检测牙齿磨损(咀嚼引起的磨损率是恒定的，因此可以用来估计年龄)，他们估计了每个古代人类群体中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)的比例。
他们的研究表明，只有在漫长的史前时代的晚期，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在30岁前死亡。此外，30岁和15岁之间的人数比例仅为0.12。相比之下，生活在10，000年至44，000年前的欧洲智人通常寿命超过30岁，30岁左右的个体与15岁左右的个体之比达到2.08。
然而，很难计算早期智人的平均寿命:在那个时候，人口统计数据，如出生和死亡记录基本上不存在。芬奇和他的同事艾琳·克里明斯能够分析的最早的完整统计数据来自于1751年的瑞典。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世纪中期的平均预期寿命约为35岁。然而，如果你能挺过细菌感染、天花和其他传染病的威胁，成功地度过童年，活到20岁，你就有望再活40年。
这些发现让芬奇非常困惑。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严重的健康威胁。为什么这些瑞典人活得更久？答案似乎来自早期人类祖先富含肉类的饮食，以及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
除了睡觉，黑猩猩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，并且很少连续两天呆在一个地方。它们擅长捕猎小型哺乳动物，如红疣猴，但它们不会主动寻找这些猎物。他们也不吃很多肉。研究坦桑尼亚野生黑猩猩的灵长类动物学家计算出，一年中，肉类在黑猩猩食物中所占比例不到5%，而在乌干达的一项研究中，动物脂肪仅占黑猩猩食物总干重的2.5%。
芬奇说，最早的原始人类成员的饮食可能也是由植物控制的。然而，在250-340万年前的某个时候，我们的祖先开始摄取新的动物蛋白食物，这是非常重要的。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屠杀大型有蹄类动物，如羚羊，打碎骨头，吃富含脂肪的骨髓。肉从骨头上剥下来，在腿骨和肋骨上留下了切口。大约180万年前，人类开始积极猎杀大型野生动物，并将整只动物带回营地。
富含卡路里和蛋白质的新食物可能会促进人类大脑的发育，但也会增加食物中病原体感染的机会。芬奇推测，这种风险促使我们的祖先发展适应性机制，以便在病原体的攻击下存活并活得更久。
随着我们吃越来越多的肉，我们的祖先接触到越来越多的细菌。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，当人们猎杀凶猛的大型动物时，它们很可能会受伤和骨折，这些伤口会导致致命的感染。
100万年前出现的熟食也带来了危险——每天暴露在燃烧木材的烟雾中会导致人们吸入大量有毒物质和烟雾颗粒。此外，肉味道更好，烤后更容易消化，但同时它也产生被称为“晚期糖基化终产物”的化学物质，这可能导致严重的疾病，如糖尿病。
从那时起，大约11500年前，我们的祖先进入了农业和畜牧业时代，这导致了新的危险——每天与牛、羊、猪和鸡等动物接触，增加了人类感染动物细菌或病毒的风险。此外，当人类永久定居在一个村庄时，人类和牲畜产生的污水会污染当地的水源，导致大量的病原菌繁殖。
尽管如此，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。
为了找到人类长寿的原因，芬奇开始研究关于人类和黑猩猩基因组的学术文献。其他人发表的先前的研究表明，人类和黑猩猩的基因组有99%是相同的。然而，当时，西班牙费利佩王子研究中心的进化生物学家埃尔南·多巴索和他的同事注意到，在人类独有的1%基因中，许多基因经历了积极的选择(这意味着物种受到外部环境的影响，进行基因自我调节和转化，消除不适应环境的基因，产生能有效适应环境的基因)，并在宿主防御和免疫中发挥重要作用(尤其是一个称为炎症反应的部分)。正选择使有益于人类生存和繁殖的基因在人群中越来越普遍，并在DNA序列中留下独特的“标记”。
多巴索的发现为芬奇的推测提供了新的依据。他认为，也许自然选择给了人类更好的免疫系统来抵御各种健康威胁，如肉类消费增加所导致的微生物，从而延长我们的寿命。
在对抗试图入侵我们的细菌、病毒和其他微生物的战争中，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，试图消灭细菌和修复受损组织，并对任何“入侵者”采取基本相同的对策。另一方面，适应性免疫启动缓慢，对不同的病原体采取不同的应对方法。通过这种方法，它可以建立免疫记忆，并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。当组织被微生物或毒素侵入，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·科尼利厄斯·塞尔苏斯《百科全书》的作者[·[·奥卢斯·科尼利厄斯·塞尔苏斯在他的书中描述了炎症的四个重要症状:发热、发红、肿胀和疼痛。
芬奇解释说，热量来自线粒体，线粒体是我们细胞中的“能量工厂”，以热量的形式释放能量。他解释说，这是一种消毒机制，“当温度超过40℃时，许多细菌就不能繁殖。另一方面，肿胀是受损细胞释放物质的结果，使血细胞向周围组织渗漏液体，从而将受损区域与周围健康组织隔离开来。
芬奇开始测试与宿主防御相关的人类特异性基因变化。他很快注意到编码载脂蛋白E(APOE)的基因发生了变化。该基因在脂质运输和代谢、大脑发育和免疫系统运作中发挥重要作用。在人体内，主要有三种类型(等位基因)，其中编码Apoe4和Apoe3的基因是最常见的。
Apoe4的DNA序列与黑猩猩的非常接近，这意味着Apoe4可能出现在200万年前，当时人类刚刚进化，它是影响人类寿命的最早的载脂蛋白。
与黑猩猩载脂蛋白相比，apoe4在几个重要的氨基酸位点上有所不同，大大加快了炎症反应的速度。APOE e4还能促进蛋白质的合成，如白细胞介素-6(引起体温升高)和肿瘤坏死因子α(引起发热并阻止病毒复制)。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时，”芬奇注意到，“他们接触病原体的机会大大增加了。草地上食草动物的粪便在膝盖以上，而人类只能赤脚走路。”
此外，早期患有APOE e4的人类可能也获得了另一个重要的好处——ApoE E4可以促进肠道对脂类的吸收和身体脂肪的有效积累。当野生动物稀少且狩猎困难时，早期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，患有apoe4的儿童比没有这种蛋白的儿童有更好的生存优势。一项对巴西棚户区贫困家庭青少年的研究发现，与无载脂蛋白e4的人相比，载脂蛋白e4携带者死于大肠杆菌或贾第鞭毛虫引起的腹泻疾病的可能性更低。此外，apoe4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，而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
总的来说，apoe4似乎是解开人类长寿之谜的一个重要环节。具有讽刺意味的是，这个让我们活得更长的基因在我们晚年“背叛”了我们。当越来越多的人类祖先能够活到中年和老年时，它的负面影响就会出现。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人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信使，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，屏幕显示了一具木乃伊的CT扫描结果。被研究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分校的兰德尔·汤普森。汤普森)发现保存完好的软组织和弯曲的主动脉。
接下来，他们开始不停地扫描这些动脉，并在屏幕上发现白色的厚斑块，这是动脉粥样硬化晚期的钙化斑块(心肌梗死和中风的主要原因)。显然，木乃伊的主人有动脉钙化。
医学成像结果显示，在哈蒂埃的木乃伊中存在动脉阻塞。哈蒂埃生前是一名古埃及官员，这表明心血管疾病不是一种现代疾病，而是人类为过度“警惕”的免疫系统付出的代价。
心脏病专家一直认为动脉粥样硬化是一种起源于现代文明的疾病。当代人的一些不良生活习惯，如吸烟、缺乏锻炼、卡路里摄入过多和体重增加，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生活方式日益富裕和西方化的发展中国家显著增加。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检验动脉粥样硬化是一种现代丰富疾病的假设。
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。埃及国家研究中心的生物学家穆罕默德·托哈·阿尔-托哈米·索利曼根据牙齿和骨骼的发育推断出每个人的死亡年龄。通过仔细观察扫描结果和每周在Skype上的电话讨论，医疗小组最终在大约85%的木乃伊中发现了心血管组织。
令他们惊讶的是，其中45%的人肯定或最有可能患有动脉粥样硬化——显然，这一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患有动脉粥样硬化，”美国南海岸放射医学小组的放射科医师和研究小组成员詹姆斯·萨瑟兰说。"他们的平均死亡年龄约为40岁。"
2011年春天，托马斯和他的同事的论文发表在《美国心脏病学会杂志》上后，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传染病。先前的研究表明，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(一种由污染水中微小寄生虫引起的疾病)。这些人中的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。
但是在接下来的几十年里，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，动脉粥样硬化的迹象——动脉斑块的沉积似乎发生在血管壁伤口的炎症和愈合过程中。芬奇说，“将阿尔茨海默病的老年斑描述为类似于动脉斑块的疤痕可能有点牵强，但两者的成分非常接近。”
托马斯和他的同事邀请芬奇加入他们的团队。托马斯和芬奇计划继续收集数据，对许多不同文明的古代木乃伊进行心血管组织测试。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，而且这些人可能锻炼较少，经常吃高热量的食物。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和阿拉斯加乌纳根的木乃伊。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达之前的公元前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群体中，包括阿留申人，一个狩猎采集的民族，主要吃水产品。
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动脉粥样硬化的炎症部分。
芬奇说，尽管APOE e4增强了我们的炎症反应，增加了我们存活到性成熟的机会，但它也让我们付出了昂贵的代价，只是付出代价的时间被推迟了，也就是说，我们容易发生心肌梗塞、中风、老年痴呆症和其他老年慢性病。事实上，APOE e4可能是“拮抗多效性”的一个例子:这种基因可以在生命的早期带来益处，但它需要身体在后期付出代价。
“我认为这些想法很有趣，”德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心的生物学家和老年学专家史蒂文·奥斯塔德说。"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，另一个重要的APOE出现了。编码APOE e3的基因有益于40-70岁的中老年人的健康，并能减缓衰老过程。
今天，大约60%~90%的人有这种基因。芬奇指出，与他们的祖先相比，APOE e3携带者有较少的暴力炎症反应。此外，它们似乎更适合高蛋白、高脂肪的饮食。一般来说，载脂蛋白E3的人血液中胆固醇水平较低，患冠心病、认知能力下降、阿尔茨海默病和其他老年疾病的可能性较小。事实上，携带APOE e3的人的预期寿命比携带APOE e4的祖父母多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寿命进化相关的基因。加州大学圣地亚哥分校的医学教授阿吉特·瓦尔基和他的同事正在研究其他几个基因，这些基因也让我们更容易活得更久。瓦尔基的研究重点是SIGLEC，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(即这种蛋白的结构既在细胞膜内也在细胞膜外)，并且可以作为“哨兵”。瓦尔基解释说，他们的作用是“区分朋友和敌人”。这不容易。为了愚弄这些“哨兵”，传染性细菌会发展伪装技能，并携带一些蛋白质，使“哨兵”误以为细菌是“他们自己的人”。
这个新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，缺乏锻炼和夜间高热量饮食是动脉粥样硬化、心肌梗塞和中风高发的主要原因。但是新的研究——尤其是对古代木乃伊的研究——表明真相并不那么简单。人类基因和过度警惕的免疫系统也可能是这些疾病的原因。“也就是说，人类对动脉粥样硬化的控制可能不如预期，”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。”
这些新发现也提出了关于人类寿命的终极问题——人类能够或者应该进化得越来越长寿吗？一些科学家预测，在高预期寿命的国家(如美国、加拿大、英国和日本)，2000年后出生的婴儿将活到100岁。但是芬奇私下表示了怀疑。他说，当前人类肥胖趋势和气候变化造成的环境恶化可能对人类寿命产生严重的负面影响，并阻碍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。“我认为时间会证明一切。”