真問真答：為什麼會有疾病

在進化的強大驅動下，生命現象已經給我們展示了無窮無盡的適應奇蹟，從地下 5000 米的深層油井，到大氣層對流層頂端，從火山口的劇毒沸水，到南極冰蓋下的高壓冰湖，除了活火山口，都有生物怡然滋生。在我們看來，生命幾乎完成了理化基礎能夠允許的每一個挑戰，只有一個例外：疾病。

斑頭雁可以在翻越珠峰的時候承受地表 30%的低氧氣濃度

龐貝蠕蟲可以在深海 80℃以上的熱液噴口中蓬勃生長

水熊蟲即便歷經真空脫水也能倖存下來

我們將生命因為某種原因離開穩態，並因此失去正常機能的現象稱為疾病，然後懊惱地發現世界上從來沒有逃離了疾病的生命。儘管生命進化出了數不清的應對措施，包括越來越複雜的免疫系統和穩態調節，卻永遠是道高一尺魔高一丈，僅以傳染病來說，地球上凡是有細胞構成的生物都能被某種病毒感染，無一例外。

人類的免疫系統非常強大，在整個動物界首屈一指，結果非但沒有杜絕疾病，反而自己也會爆發種種自身免疫系統疾病——比如風濕性關節炎

所以為什麼在其它地方如此了得的進化，卻不能找到一套萬全之策，抵擋住所有疾病的進攻？

這個問題如果在生物學內部回答，就將是一個利維坦般的宏大難題，每一個物種乃至每一個個體，都有自己的特殊情況，正是這些特殊情況擊潰了生物體內原本穩健的運作流程——然而如果跳出生物學，在更加一般的情境下討論這個問題，就會清晰很多：是否存在一套可以處理所有情況的確定流程？

這就變成了一個數學問題，而且是一個相當經典的數學問題——大衛·希爾伯特在上世紀 20 年代提出的「希爾伯特計劃」（Hilbert s program）。

大衛·希爾伯特（David Hilbert，1862-1943），因提出不變數理論、公理化幾何、希爾伯特空間等重要思想而被尊為世紀之交最偉大的數學家之一

這個野心勃勃的計劃非常恢弘，簡單地說，希爾伯特試圖將所有的數學命題，無論代數、幾何、微積分、拓撲、群論……統統都用同一套符號系統表示出來，再給這個符號系統制定詳盡完備的推演規則，那麼所有的數學證明就全都變成了符號的推演——用今天的觀點來看，就是要用計算機解決所有數學問題。

具體理解這項計劃非常困難，但這裡可以舉個簡單的例子：比如「1 是自然數」，就可以形式化地寫作「e ∈ S」；而「1 是最小的自然數」就要寫作「(? a ∈ S)( f(a) ≠ e )」

這個計劃看上去與生命活動毫無瓜葛，實則恰恰相反——地球上的每一個細胞在所有生命活動里的實際行為，都等價於一台計算機處理數據：

DNA 等價於存儲器，其中預存了所有的程序；

從 DNA 到 RNA 的轉錄過程等價於中央處理器的提取，在程序中找到指令；

從 RNA 到蛋白質的翻譯過程等價於中央處理器的解碼，讓指令呈現出意義；

翻譯產生了種類繁多的蛋白質，它們形成複雜的空間構型，用化學鍵等各種相互作用操控各種分子，這等價於中央處理器執行指令，處理各種數據；

最後，蛋白質的工作會通過各種反饋機制影響這整個過程，這就相當於中央處理器的寫回，根據既有操作執行下一次運算。

圖靈機的提取和 RNA 的轉錄

特別重要的是，這種等價並非某種「比喻」，而是嚴格意義上的等同——首先基本的，任何化學反應都是不同參數的化學鍵連接和斷裂，這就把上述細胞活動還原成了參數運算；其次關鍵的，這種細胞生化機制和計算機中程序系統一樣，都是蘊含了自然數的一階邏輯系統，而任何這樣的邏輯系統都互相等價。

一個細胞是這樣，一個完整的宏觀生命也是這樣，雖然後者並非前者的簡單累加，但實際需要完成的一切生命活動，包括對抗疾病的穩態調節、再生功能和免疫功能，都要追溯到同樣的一階邏輯系統中去。這樣一來，我們就抵達了一處美妙的境地：如果希爾伯特計劃成功，計算機就能解決所有數學問題；地球上的細胞生物也同樣能進化出一套萬全之策，抵擋所有可能的疾病。

但希爾伯特計劃很快就破產了。

庫爾特·哥德爾（Kurt Friedrich G?del，1906-1978），數學家、邏輯學家和哲學家，另一個偉大的數學家

1931 年，庫爾特·哥德爾證明並發表了兩條定理，其中一條被稱為「哥德爾不完備定理」，這條定理在元數學和數學之間展開，起證明過程可謂精妙絕倫，這裡僅將其論證粗淺地轉述出來：

任何蘊含自然數的一階邏輯系統，如果沒有矛盾，就不能導出所有真命題；如果能導出所有真命題，就必然有矛盾。

面向一般讀者，有一本專門的小冊子，《哥德爾證明》（G?del』s Proof），深入淺出地描述了哥德爾的證明方法，非常值得大眾數學愛好者閱讀

對應到現實世界，那麼無論計算機還是細胞生物，要麼不能解決所有問題，要麼根本不存在，這就像自然界可以找到無窮多個平面，但無論在哪個平面上，都不會有內角和為 290°的三角形——「數學上行不通」，就是這個問題的根本答案了。

當然，正如一開頭就已經提到的，生命現象極其複雜，在生物學內部對疾病的討論永無止盡，即便暫且忘卻數學上的裁決，有些更加實際的問題也妨礙了「萬全之策」的產生。

一種最常見的情況是「完全之策」並不像它聽上去那樣有用，某種基因能否在種群中擴散取決於它對有效繁殖的價值，而非個體存活的價值，換句話說，通常的個體只要能活到繁殖年齡就可以了，之後病不病、死不死都無所謂。

這些披著鮮紅婚姻色的鮭魚正在趕赴自己的出生地完成一生中的第一次繁殖——也是最後一次繁殖，它們沒有足夠的力氣返回海洋，全都會死在溪流中

僅此一條，就已經讓萬全之策在絕大多數物種中毫無意義，但的確還有一些生物不是這樣。某些物種的繁殖能力與壽命正相關，比如多年生植物年齡越大結實越多，許多r策略的硬骨魚也是年齡越大產卵越多；同時還有一些物種的後代生存能力與親代的壽命正相關，比如非洲象的女首領掌握了水源的位置，逆戟鯨的母親能傳授捕獵的技巧，爺爺奶奶可以幫著帶孫子。

非洲象群中的女首領掌握了水源的位置，這種寶貴的經驗決定了象群能否在一年一度的旱季中倖存下來

萬全之策對這些物種來說都很有價值，然而這些生物還面臨著另外一個問題：一種性狀在某些情況下是疾病，但在另外一些情況下就是優良的適應性，最耳熟能詳的例子就是鐮刀型紅血球病——它的純合子會讓患者發生致命的貧血，但雜合子能抵禦瘧原蟲感染，所以在瘧疾肆虐的地區，鐮刀型紅血球病有著殊高的發病率。類似的還有糖尿病，一些近年提出的觀點認為，在人類誕生的更新世，地球更加寒冷，而更高的血糖濃度有助於機體抗凍。

所以在最後，我們又回到了那個老生常談的原則：進化是隨機突變和自然選擇，並不能有預見性地開發任何宏大的項目，而只能產生一次又一次地發布系統更新。

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