生物多样性与人类健康 -凯发备用app

你知道生物多样性吗？

世界上哪里的生物多样性最丰富？

生物多样性与人类健康

有什么关系？

深海中某种微生物灭绝

会影响药物开发吗？

......

请你试试，问问自己，

恐怕大多数人就只能摇头微笑了～

生物多样性，指地球上生命的丰富变化，包括基因、物种、种群及生态系统。人类使土地、淡水和海洋退化的行为，已经造成了多样性的飞速下降。如果人类继续当前对自然资源不可持续的使用模式，情况将更趋恶化。诸如温室气体排放等活动已使全球环境付出沉重代价，有时甚至成灾，但生物多样性的丧失才是唯一真正不能恢复的环境退化。当一个基因、一个物种、一个种群，或是一个生态环境消失的时候，它将永不复存。

物种丧失是生物多样性丧失最常用的指标。然而，生物多样性丧失的定义却更为广泛和复杂，因为在其他水平上也存在着多样性。例如，遗传多样性存在于物种的个体之间，一个物种就算没有灭绝，却也可以因为地方种群的丧失而失去部分遗传多样性。在比物种更高的层面上也存在多样性，如在某物种所属的界、门、纲、目、科、属，以及生态群落和生态系统。每个层面上多样性或功能的丢失可能是独立的。例如，一个生态系统可能在所有组成物种都存活的情况下显著缩减，并且丢失许多的功能。

《延续生命——生物多样性与人类健康》的独特之处在于聚焦生物多样性与人类健康这一较少被讲述的主题。一方面，它传播新鲜及时的生物多样性知识，可以替代老生常谈的教科书。例如，“为什么熊不得糖尿病？”“鲨鱼的软骨真的能抗癌吗？”“青蒿素是怎样被发现的？”“除蛇毒之外还有哪些生物毒素能入药？”……这些有趣问题所对应的科学知识，令人们深切认识到生物多样性丧失将使我们错失宝贵的生物药物开发良机；另一方面，《延续生命——生物多样性与人类健康》作者秉持批判性思维，对诸如食品安全和有机农业之类的问题不作简单肯定与否定，而是通过各色案例提出多种看法。

爱德华·威尔逊曾经这样谈及蚂蚁：“我们需要它们才能生存，但它们根本不需要我们”。事实上，不计其数的其他昆虫、细菌、真菌、植物、浮游生物及其他生物也是如此。然而，许多人几乎都看不到这个基本事实。相反，我们人类通常的所作所为呢：仿佛自己完全独立于大自然，仿佛没有大自然中的众多生物及其所提供给予生命的服务我们也能行事，仿佛自然世界只为我们所用而被设计成为一种无穷无尽的产物与服务之“源”以及一种无穷无尽的垃圾之“汇”。

例如，在过去 50年左右的时间内，我们的活动已导致约 1/5的地表土壤、 1/5的可耕作土地、几乎 90%的大型海洋商品渔业及 1/3的森林丧失，而我们现在需要这些资源比以往更甚——随着我们的人口在这一时期几乎增长 3倍（从 25亿到 65亿），我们已将数百万吨的化学品排放到土壤、淡水、海洋和空气之中，而对这些化学品施加于其他物种（其实还有我们自己）的影响却知之甚少。我们已经改变了大气层的组分——使能够过滤对陆地和地表水体中所有生物有害的紫外线和毒物的臭氧层变得稀薄，也使大气co2含量增加到地球 60多万年来从未有过的水平。这些主要是因为我们燃烧化石燃料所致的co2排放正加快陆地和海洋变暖，以及增加全球气候变化对我们健康和其他物种生存的威胁。同时，我们目前正在消耗、浪费或者转移陆地上几乎 1/2的净生物生产力（昀终要由光合作用产生）和地球上超过 1/2的可更新淡水。

我们正在破坏着其他物种所生活的栖息地以至于它们走向灭绝——这就是我们破坏环境的真正不可逆转的后果——其速率比自然本底水平要快成百上千倍。因此，一些生物学家断定我们已进入了所谓的“第六次大灭绝事件”——第五次出现于 6500万年前，它使恐龙和其他许多生物灭绝。那次事件很可能是一颗巨大小行星撞击地球的结果，而这一次则是我们引起的。

作为众多行为共同导致的一种结果，最令人不安的是我们正在破坏着“生态系统服务”，即不同生物间和它们与所生活的环境间相互作用总和的各种形式，它是维持这个星球上所有生命（包括人类）生存的功能。

我们做过这些事。我们这个物种——人类，是地球上大概 1000万个物种（也许还要多很多倍）中的一个，而我们的所作所为就像这些变化发生于不是我们生活的某个地方，就像它们对我们也没有什么影响似的。

许多因素造成了地球无法遏制的退化，昀重要的一点就是我们无法认真对待人口的快速增长和资源的不可持续消耗究竟意味着什么，这主要是由发达国家的人们造成的，不过在发展中国家也愈演愈烈。昀终，我们的行为是一种基本的认识错误的结果——我们不能认识到人类是大自然不可分割的一部分，我们也不可能重创大自然而不重创我们自己。

《延续生命——生物多样性与人类健康》于 1992年在里约热内卢召开的“地球峰会”上首次确定。当时，超过以往的大批世界各国首脑与数以万计关注此主题的政策制定者、科学家、环保人士和其他人聚集在一起，设定控制全球气候变化及保护世界生物多样性的雄心勃勃的目标。当时我们意识到的而今天到处显而易见的是，人们极为关注全球气候变化对人类健康的潜在影响（所有大型国际报告的章节都贯穿了这一主题），相比之下，对于物种丧失和生态系统破坏问题却并非如此。

我们认为，普遍忽视生物多样性与人类健康之间的关系是一个非常严重的问题，不仅因为我们在制定政策时未被告知生物多样性丧失对人类的全部影响范围，而且对所涉及的健康风险缺乏了解的普通公众而言，既不能明了生物多样性危机的程度，也不能建立一种解决危机的紧迫感。可悲的是，审美上、伦理上、宗教上甚至经济上的争论都不足以使人们确信这些。

为了满足这一需求，哈佛大学医学院健康与全球环境中心提出在联合国支持下，通过协调国际科学力量来汇编有关其他物种对人类健康的贡献方面的知识，并完成一个专题综合报告。令人欣慰的是，联合国环境规划署、联合国开发计划署和《生物多样性公约》秘书处同意联合资助该项目，随后，国际自然和自然资源保护联盟也参与支持。所获结果就是——《延续生命——生物多样性与人类健康》。

《延续生命——生物多样性与人类健康》中，我们较多地关注七大类生物的丧失，并延伸到不计其数的其他生物对人类健康的意义。我们对两栖类尤为关注，它们是这个星球上所有生物类群中受威胁程度昀大的——其 6000个已知种中几乎 1/3处于灭绝危险之中，而且 120多个种已被认为是在过去几十年间灭绝的。尚无化石记录证据显示两栖类有如此之高的灭绝速率，而它们过去已在地球上生存了 3.5亿年以上，所以人们认为这是人类引起的一种新现象。

《延续生命——生物多样性与人类健康》列举了许多两栖类对人类医学贡献的实例——从它们所含的可以开发新型止痛剂和治疗高血压药物的极为重要的化学成分，到它们在生物医学研究中已经发挥并将继续发挥的核心作用。例如，两栖类可以帮助我们找到防止细菌对我们的抗生素治疗产生耐药性的方法。这种耐药性是一种逐步升级的现象，它能引起医生们的巨大恐慌，因为他们一直为之奋斗的是保持比其患者感染领先一步。这里，我们还给出另一个实例来帮助读者了解丧失两栖类后我们的损失究竟有多大——胃育蛙类 [孵溪蟾（rheobatrachus vitellinus）和胃育溪蟾（ r. silus）]是仅有的已知幼体在其母亲胃中成长的两栖类，它们是 20世纪 80年代在未受干扰的澳大利亚雨林中发现的。雌蛙吞咽其受精卵，然后置于胃中。当胃中的卵完全发育成蝌蚪，它们被母亲吐出，“送”到外部世界，继续发育至成蛙。

所有脊椎动物（包括蛙类）的胃包含分泌酸和酶（如胃蛋白酶）以开启消化食物的过程。也有一些成分能刺激胃排空使得胃容物排入小肠，在小肠内进一步消化。食物的消化过程触发了这些成分的释放。对胃育蛙的初步研究表明，它们分泌一种或一类物质来抑制胃蛋白酶的分泌并防止胃排空以使它们（卵）不能被其母亲消化掉。不过，这些研究也许能为治疗人类胃溃疡病提供重要的新思路，该病患者仅在美国就超过 2500万人。如果这两种胃育蛙都灭绝了，相关研究也将无以为继。

在这样一个学科广泛的领域中富有经验的科学家们——来自发达国家和发展中国家——已共同参与撰写《延续生命——生物多样性与人类健康》。我们这样做是因为我们确信它能帮助人们了解人类是大自然不可分割的一部分，而且我们的健康昀终依赖于大自然中物种的健康和生态系统的功能；我们这样做是因为我们所有人都希望我们的努力将有助于引导政策制定者提出创新而公平的政策，他们具有牢固的科学基础，将有效地保护生物多样性并促进人类子孙后代的健康；昀后，我们这样做是因为我们都相信地球上的生命是令人敬畏的，我们绝不能放弃保护它们的努力。我们这样做还是因为我们都具有共同的信念——一旦人们认识到与他们和他们孩子的健康和生活利害关系很大，他们就将倾力来做任何保护全球环境的事情。

埃里克·奇文

阿伦·伯恩斯坦

胃育溪蟾（南部胃育蛙）（rheobatrachus silus）蝌蚪正由其母亲从胃中吐出。（© michael j. tyler）

生物多样性与生物医学研究

生物医学研究总是依赖于其他物种（动物、植物和微生物）来帮助我们了解人类生理学以及治疗人类疾病。从只有人类头发百分之一厚的细菌——大肠杆菌（escherichiacoli）到 11ft 高、1300lb（约合 591kg）重的雄性北极熊，从只有几周寿命的黑腹果蝇（drosophila melanogater）到和我们一样能活几十年的黑猩猩，它们同许多物种一起，已将医学带进了抗生素、疫苗、癌症治疗、器官移植和心内直视手术的现代纪元。

黑腹果蝇的扫描电镜照片。此照片已上色。(©dennis kunkel,microscopy,inc.)

有些物种具有易于研究的解剖结构，将其作为实验对象就特别有用——如乌贼庞大的轴突能将电脉冲从神经细胞传至其他细胞；非洲爪蟾（xenopus laevis）则有不寻常的巨大的卵。其他一些物种如熊或白斑角鲨（squalus acanthias）已发展出了独特的生理过程，从而为我们提供了尚未被发现的线索，来揭秘人体健康运作机制或疾病治疗。还有一些物种，由于易于在实验室中保藏、繁殖迅速、数量巨大，并能产生个体在遗传上一致的独特菌株，因而已成为生物医学实验中的当大任者。亏欠这些物种的，我们永远都无以为报——难以计算的小鼠、大鼠、豚鼠、仓鼠、兔子、斑马鱼和果蝇，以及数不胜数的狗、猫、猴、羊、猪、蛙和马，所有这些物种的牺牲才使我们得以扩展人类健康和疾病的知识。

进化造成了人类与其他生命形式之间的显著差异，如抽象思维能力（就我们所知）。但自然在分子、细胞、组织、器官和器官系统水平上具有惊人的一致性，使得我们能够利用各种各样的其他生物来更好地了解我们自己。

当我们将自己与其他生物的基因组成进行比较时，这种一致性的基础就会变得清晰。

在我们人类约 25 000 个基因中，差不多有一半是与黑腹果蝇和秀丽隐杆线虫（caenorhabditis elegans）共有的，与实验室或家中常见的小鼠（mus musculus）共有的基因更多。

我们甚至与酵母也共有1000 多个基因，它是像人类细胞一样的单细胞生物，具有细胞核。细菌与我们共有数百个基因，但它们没有细胞核。这个由数百个基因组成的核心被认为普遍存在于生物中，编码基本生命功能所需的信息，这些功能包括dna的复制、来自rna 的蛋白质生成、能量代谢及称为核苷酸三磷酸（如三磷酸腺苷或称atp 的化合物合成，它们是这个星球所有生命的能量货币）等。

这些基因的普适性为所有生物进化自一个共同祖先提供了证据，而这个共同祖先在约 30 亿年前很可能就有了这个基因的核心内容。

这对医学研究而言是非常重要的，因为约有2/3 的人类基因突变（它们与某些类型的癌症和发育异常，与一些心血管疾病、内分泌、免疫系统紊乱，以及与糖尿病之类的疾病等相关联）在果蝇中有对应的基因。哺乳动物（如小鼠）中所对应的基因比例甚至更大。因此，我们可以在此类生物中研究被这些共有基因控制着的生化和生理过程，就能洞悉原本很难甚至在大多数情况下基本不可能参透的人类健康和疾病问题。

用于生物医学研究的大部分物种的数量在大自然中还算充裕，并不属于濒临灭绝的生物类群。我们在本章中涵盖了这些物种以展现它们所包含的可用于人类医学的无价信息，并要指出，我们必须竭尽全力去保护这个星球上的所有物种（其中的大部分甚至还未被鉴定），因为它们可能是医学知识的宝库。而其他一些用于生物医学研究的物种则来自濒危生物类群，如非人灵长类动物、两栖类、鲨鱼、熊、鲎（马蹄蟹）、裸子植物和芋螺。我们将在第6 章中介绍这类物种，它们中有许多是濒危或极度濒危的。一个物种消失之时，也带走了（可能只是它独有的）结构、生理、生化和行为方面的经验教训，而这些都是数百万乃至数亿年进化实验的结果。

如果没有从对其他生物的研究中所获取的知识，今天的医学仍然处于蒙昧的黑暗时代。因此，当前生物多样性丧失的危机不啻是对生物医学研究的巨大威胁，而其影响的规模我们现在也只能猜测而已。

生物多样性与食物生产

人类本是自然之子，是众多共享陆生环境物种的一个代表。人类数量逐渐增加，人类活动程度和范围也逐步扩展，使得我们现在已经在全世界整个陆地甚至海洋生物群系（biome）中占据统治地位，并且彻底改变了它们（生物群系是指世界上主要的生物群落，由其占优势的植被类型来定义，如森林、沙漠和草原）。结果，许许多多的其他物种已因人类剥夺了它们的自然生境而濒危甚至灭绝。

土壤生物。温带土壤的横切面上展示出巨大的生物多样性，它使土壤变得肥沃，陆地上的食物生产成为可能。(from peter h. raven and linda r. bert (editors), environment, 3rd ed.© 2001, arcourt, inc., reprinted with ermission from john wiley & sons, inc.)

近期计算表明，目前物种灭绝速率是人类还没有主宰地球以前的100～1000 倍。对于一些档案完备的类群，灭绝速率甚至更快。除非加以控制，否则人口数量的持续上升及为了短期利益而对环境的过度利用很可能给人类健康造成严重的后果。人类期望能控制自然并改变自然，但现在比以往更加依赖自然，尤其是依赖多样性和所有生命形式本质上的依存关系——它们是自然界基本的特性。

在一个陆生和水生资源已严重退化或者枯竭的世界中，一项至关重要的任务是对60亿以上并且数量还在攀升的人口确保充足的食物生产和供给。尽管在部分人群中实行了低生育率计划，而且部分人群中死亡风险增加，但2050年前世界人口预计还是会从目前约65亿上升到89亿左右（89亿只是2004年由联合国人口基金会所作“最佳猜测”的中档估计）。平均年新增7700万人口对人类提出了许多极为艰难的挑战，尤其是在生产充足的食物方面。

世界目前的平均人口密度约为50人/km2，2050 年会升高到70人/km2。到那时，仅剩下10%的土地可用于耕作（即适用于农业），实际上单位可耕作土地上的人口密度比这些数据要高10倍左右。考虑到某些地区的贫困和饥荒，以及预期的地球气候（在其正常状态下已是内在非稳定）变化，人类在避免对自然生态系统及其生物多样性造成不可逆破坏的同时，是否能供给以及怎样供给自己的生活所需是一个尚未解决的问题。提高对这一问题的认识，以及开发保护与管理陆地上和海洋中的食物生产生态系统的新方法为在这项艰巨的任务中取得进展提供了希望。然而，这类方法中所蕴含的承诺必定受制于对它们所造成的潜在问题与危害的了解。