在经典影片《失去的周末》中，童·贝罕（由雷·米兰饰演）对酒吧招待说：“耐特，你不赞成我喝酒，是因为它让我的肝萎缩，是不是？它还侵蚀我的肾脏。没错，但是它对我的大脑呢？”现在我们来考虑酒精对肝脏和肾脏的作用，稍后再说大脑。
黑麦威士忌流过食管进入胃，贝罕感到一阵轻微的灼烧感；而后，酒精迅速通过黏膜保护屏障弥散侵入上皮细胞，上百万细胞死亡，他的大脑将收到细胞死亡的信号。死亡的细胞，以及那些细胞膜受伤的细胞，都会释放创伤激素和生长因子。后者会弥散到正在准备等待扭转这种危机的其他细胞里。这些参与修复的细胞位于胃壁腺窝深处。它们对这些化学信号做出反应，移动到受伤部位，迅速分裂，产生新的细胞。裸露在胃表层的细胞在几分钟之内就被更换——问题只是，在贝罕再次举杯之前，这一切是否来得及。
天然的和非天然的毒素
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烈酒不过是我们接触的众多新的毒素之一。田地里的害虫现在是用杀虫剂控制的，这在1940年以前还从未听说过；食物储藏室中使用有毒气体保护谷物，防止害虫和鼠类；有毒的化学物质，诸如硝酸盐，被用来延长食物的保质期；许多工人吸入有毒的粉尘和烟雾；郊区别墅的主人向树上喷洒林丹时，没有考虑过对自己和邻居有什么危害；饮水里有许多重金属，空气中有汽车尾气，新装修的房子里有甲醛，还有来自房屋地下室的放射性元素氡（radon）——显然，现代生活，特别是我们的食物和空气，到处是前所未有的危险。是这样吗？
不尽然。虽然现代社会出现了众多新的毒素，但是比起石器时代，甚至早期农耕社会，我们接触到的毒素已经少多了。在关于传染病的一章中，我们讨论过病原体与人体的“军备竞赛”，植物无法逃跑，所以它们用化学武器来防身。我们都知道，许多植物是有毒的。园艺书上列出的那些有毒植物，只是最厉害的几个代表。事实上，大多数植物都有毒。科学家直到最近才弄清楚，这些有毒物质并非副产品，而是植物对抗昆虫和草食动物的一种重要的防御手段。它们在自然生态环境平衡中起着关键作用。美国东岸生有一种羊茅，长得很快，又能抵抗害虫。也许有人会设想，每星期让马来啃它一次，这样就省了除草的麻烦，还有草料喂马，两全其美，对吗？如果真这么办，马很快就会病倒。成熟的羊茅草的根部有一种霉菌，它们会制造出很危险的毒素。羊茅草保护自己的办法就是把毒素运到叶片的顶端，阻止草食动物来吃它。
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最近，少数先驱者，提姆·约翰（Timothy Johns）、布鲁斯·艾美斯（Bruce Ames）和他的同事们告诉我们，植物与草食动物之间的“军备竞赛”对医学具有重大的意义。我们特别推荐他们的著作《你需要吃的苦草药》（With Bitter Herbs Thou Shalt Eat It），它介绍的是植物毒素在人类历史中的作用。
这里，我们又一次看到了“军备竞赛”，不过是发生在动物和植物之间。植物需要保护自己不被吃掉，草食动物或杂食动物又必须吃植物。石器时代，中欧某部落居民在争夺中失去了橡树，因为没有橡树芽和橡树籽可以吃，冬季有人饿死了。橡树芽和橡树籽含有丰富的营养，但是，不幸的是，它们还含有鞣酸（又称丹宁——校者注）、生物碱和其他防御性毒素。吃了没有经过加工的橡树籽的人甚至比饥饿的族人死得更快。
肉食动物可能要对付它们猎食对象产生的毒液或者其他的有毒物质，而且，它们还需要对付草食动物吃进去的微量植物毒素。上文提到的帝王斑蝶的幼虫，吃的是马利筋属植物，因为特有的解毒机制，它不会被植物中致命的心脏糖苷毒害；不仅如此，它还可以利用这种毒素合成自己的毒素，使得鸟儿也不敢吃它。许多昆虫和节肢动物用毒素和毒液来保护自己。许多两栖类也是有毒的，尤其是那些颜色鲜艳的蛙类，亚马孙河流域的原住民用这些蛙的毒液来制造毒箭头。蛙类用这种强烈的色彩显示自己是有毒的，警告捕食者不要吃它。捕食者从痛苦的经验中学到——它们不可以用来果腹。如果你在热带丛林中，饥肠辘辘，宁可吃那些躲在草丛中的蛙，也不要吃那些坐在旁边的树枝上颜色鲜艳的蛙。
植物的毒素起什么作用？怎样起作用？它们的一切目的都是为了使草食动物不去吃它们。为什么有这么多不同的毒素呢？因为草食动物可以很快找到解毒的办法，因此，在“军备竞赛”中植物的武器库越来越丰富。毒素的数量之多，作用机制之丰富，颇为惊人。有些植物制造了氰化物的前体，它可能被植物里的酶或者动物肠道中的细菌分解，释放出真正有毒的氰化物。苦杏仁（bitter almond）就是一个特别明显的例子；苹果和李子的种子用的也是相同的策略，此外，还有木薯的块根，后者是许多部落的食物。
然而，任何适应都要付出代价。植物的防御性毒素也不例外。制造毒素需要物质和能量，而且对植物本身可能有害。一般而言，一种植物可以含有高浓度的毒素或者长得很快，但常常不能二者兼得。从草食动物的观点看，长得快的植物组织通常都比长得慢的或者不再生长的植物组织好吃。这就是为什么叶子比树皮更容易被吃掉，为什么春天的嫩叶特别容易被毛虫咬坏的原因。
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种子常常特别有毒，因为它们一旦被损坏植物就无法繁殖后代了。不过，果实往往是鲜艳的、芬芳的、富含营养和糖分的，专门为吸引动物采食而设计的包装——果实被动物吃掉能帮助植物散播里面的种子。果实中所含的种子或者能被完整抛弃，如桃核；或者是能够安全地通过消化道而被抛到远处，如木莓果种子，动物的粪便还可以充当肥料。如果种子在准备好之前，也就是尚未成熟之前就被吃掉，整个投资就浪费了；所以许多植物制造毒素防止未成熟的果实被吃掉。因此，没有成熟的果实酸涩难吃，因此有了俗话说的“绿苹果引起胃痛”。花蜜也同样是设计给动物吃的，但是植物只为有益的传粉昆虫制造它。花蜜是一种精心调制的鸡尾酒，由糖和稀释的毒素调成，配方是利害权衡之后的最佳方案——用来拒绝错误的来访者但不阻挡正确的来访者。
坚果反映了另一种适应方案，它们的硬壳保护它们免受侵害。另外一些，如橡树籽，则含有高浓度的丹宁和其他毒素。虽然许多橡树籽被吃掉，有一些被踩扁了，总有一些被松鼠埋藏在地下而有机会发芽长成新的橡树。把橡树籽变成人的食物需要复杂的处理过程，我们怀疑松鼠也受不了那么多丹宁。也许，橡树籽被埋在地下的时候可以渗出一部分丹宁。如果真是这样，那么松鼠不仅在收藏也在加工它们的食物，这是它们与橡树籽的“军备竞赛”中的一个妙招。
如果你在一个不熟悉地形的野外饿了，你当寻找软甜的果实，找那有最坚硬外壳的硬果，或者是几乎无法取到的块茎；避免那些未加保护的新鲜材料，例如叶片，它们多半有毒，因为它们必须保护自己，否则早就被你或者其他的动物吃光了。
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植物“军备竞赛”的升级方式有许多花样。有些植物在受到机械损伤之前只有很少的防御性毒素，受伤之后立即在受伤的部位和附近集拢毒素。番茄和马铃薯的叶片受伤之后，全身都会产生毒素（蛋白酶抑制剂）。植物没有神经系统，但是它有电信号和激素系统，能够把某个局部发生的事故“广而告之”。有些白杨树的信息交流系统更加惊人，甚至可以通知附近的树。一片叶子受伤之后，一种挥发性化合物“甲基茉莉酸”（methyl jasmonate）从伤处挥发，可以“告知”附近的叶片分泌蛋白酶抑制剂，临近的树上的叶片也会发生这种反应。这类防御通常都能使昆虫吃后不舒服。某些特别内行的昆虫，在进食之前会首先切断供应叶片的主脉，使植物不能释放出更多的毒素。于是，这场“军备竞赛”还将继续下去。
对抗天然毒素的防御机制
最好的防御是回避或者是排出毒素，这个道理我们在第3章里讨论过。我们不吃霉坏的面包和腐败的肉，因为它们的气味和味道都不好。对于霉菌和细菌产生的毒素，我们有一种适应性的反胃机制。如果不小心吃了有毒物质，我们很快就会呕吐或者腹泻，排出它们，并且学会了以后避免吃它们。
许多吞下去的毒素可以被胃酸和消化酶分解。胃黏膜上覆盖着一层黏液，它保护着胃免受毒素和胃酸的伤害。如果某些细胞受了侵害，损伤的效应也很短暂，因为胃壁和肠壁细胞同皮肤细胞一样，会定期脱落更新。如果毒素已经被胃或肠吸收，它们将被血液带到肝脏：我们的主要的解毒器官。在这里，酶可以改造某些分子使它们变得无害，或者与某些分子结合再从胆汁排入肠道。毒素分子比较少的时候，将很快被肝细胞的受体所摄取，并迅速被肝脏的各种解毒酶处理掉。
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例如，我们依赖于硫氰酸酶（rhodanase）对付氰化物，它在氰化物上添加上一个硫原子形成硫氰化物。硫氰化物比氰化物的毒性大大降低，但它仍然会阻止甲状腺组织正常地摄取碘，这可能会引起负荷过重的甲状腺肿大——俗称大脖子病（goiter）。白菜属的许多蔬菜，包括西兰花、花椰菜、甘蓝、芥末，含有烯异硫氰酸盐（allyl isothiocyanate）而有强烈的气味。这是硫氰化物的一个衍生物。另一个与之相关的化合物是苯硫脲（phenylthiocarbamate, PTC），就品尝苯硫脲的能力而言，人群里有很大的个体差异。在关于遗传变异的学生实验中，许多人都尝过含少量苯硫脲的试纸：有的人尝不出味道，有的人能够尝到苦味。于是，能尝到苦味的人就能够避免引起甲状腺肿大的天然物质。人群中有70%的人能够尝到苯硫脲的苦味；在安第斯，由于这类化合物在食物中特别常见，93%的当地居民都能尝出苦味来。
草酸是另一种植物防御毒素。在大黄叶中的浓度特别高，它会结合金属离子，特别是钙离子，形成难溶于水的草酸钙。绝大多数尿路结石都是由草酸钙组成的，多年来，医生建议这些病人保持低钙饮食。然而，1992年发表的一篇研究报告分析了45619例男病人，结果表明，摄取低钙饮食的人是尿路结石的高危人群。这怎么可能呢？食物中的钙在肠道中与草酸结合变成不溶的盐，不能被吸收；如果食物中含钙太少，过量的草酸便会被身体吸收。如果确实像伊顿和尼尔逊所说，当前食物中的平均钙含量只有石器时代的一半，那么，最近越发普遍的尿路结石便有可能是这种现代环境带来的后果——食物中的钙太少，导致我们特别容易受过量草酸的伤害。
此外，还有几十种类型的毒素，作用机制各不相同。毛地黄和马利筋属植物制造糖苷（如洋地黄），可以干扰维持心律的电脉冲信号的传导。植物凝聚素引起血细胞凝聚而阻塞毛细血管。许多植物制造影响神经系统的物质，例如罂粟里的鸦片，咖啡里的咖啡因，可可叶中的可可碱。这些物质真的有毒吗？少量的咖啡因可以给我们带来一种欣快的感觉，但是对老鼠来说这个剂量就要中毒了。马铃薯含有安定，只是剂量太小不足以使人放松。其他植物含有致癌物或者会引起遗传损伤、阳光过敏、肝损害等疾病。植物与草食动物之间的“军备竞赛”产生了多种多样、威力巨大的“化学武器”。
如果体内毒素分子太多，超过器官的负荷能力，所有的肝脏处理场所都被占满，将发生什么情况？这些毒素分子不会像超级商场的购物者那样排队等待。过量的毒素将进入循环系统，对人体造成伤害。虽然我们的身体无法立即制造出额外的解毒酶，但人体会提高产酶能力，以应付挑战。假如药物诱导了这些酶的产生，它可能会加快对其他药物的分解破坏，因而需要调整剂量。琼斯的书中提到了一个有趣的可能性：很少接触毒素，那么一旦遭遇正常剂量的毒素，我们可能会措手不及。也许，如同日光灼伤，我们的身体能够适应慢性毒素危机，但不能应付突发事件。
牛、羊都会限制它们对特定植物的进食量，从而避免了过度使用某种解毒机制。这种食物的多样化又有利于保证获得充分的维生素和微量营养元素，这个道理对我们也适用。如果你喜爱花椰菜，假如供应一种花椰菜，你可能会吃一些就作罢，如果既供应花椰菜又有黄瓜，你可能会吃得更多一些。许多减肥食谱的原理就是：在只有少数几种食物供应时，我们吃得要比品种丰富时少一些。通过这种本能的食物多样化，加上体内各种解毒酶，我们能够降低食源毒素的危害。人类对植物毒素的解毒酶当然不如山羊或者鹿的那样有效，那么多样，但是比起狗或猫的来说，还是要强多了。如果我们像鹿一样，吃那么多叶子和橡树籽，我们将陷入严重的中毒状态，正如同狗和猫吃了在我们看来是有益健康的凉拌沙拉之后会病倒一样。
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我们还能通过学习关于中毒的知识来更好地保护自己。比起其他物种来，我们能够通过阅读认识花园或森林里的有毒植物，而且我们的食谱是通过社会学习塑造出来的。妈妈喂我们吃的东西通常都是安全的、营养的。我们的朋友吃过又没有发生危害的东西至少可以一试。他们避免或者不吃的东西，我们还是小心谨慎为妥。
推广而言，我们遵循那些看似没有什么道理可言的文化习俗可能是十分明智的。有些社会有一种仪式要求玉米在食用之前先经过碱的处理。你大概想象不到史前时期的少年会嘲笑年长者的这种麻烦的手续吧？但是，假如真有孩子吃了未经加工处理的玉米，他的皮肤会发生糙皮病特征和神经病变。不过，无论是成年人，还是叛逆的少年，他们并不懂得，玉米同碱在一起煮可以平衡氨基酸成分，并把维生素B3“烟酸”（niacin）释放出来，从而预防糙皮病。尽管人们并不理解这种文化风俗背后的科学原理，他们的做法却促进了健康。
史前时期，加利福尼亚的原住民主要以橡树籽为食。橡树籽里的大量丹宁，既涩口又会与蛋白质紧密地结合，这些性质适于鞣制皮革而不是供人食用。前面提到，橡树籽刚从树上落下来的时候，有很强的毒性。我们不确定丹宁针对的是大动物、昆虫还是霉菌，但是食物中的丹宁量如果超过8%，足以使大鼠致命。而橡树籽中的丹宁高达9%，所以，我们不能食用未经加工的橡树籽。加利福尼亚的印地安人把橡树籽肉和一种红土混合起来做面包。红土与丹宁有足够强的结合力，还使面包变得味美。另外一些部落煮橡树籽以除去丹宁。我们的酶系统颇能配合低浓度丹宁，而且有些人喜欢茶和红酒中的丹宁味。少量的丹宁会刺激胰蛋白酶的分泌而有助于消化。
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在人类驯服了火之后，我们的食谱也大大地扩充了。因为加热可以破坏许多植物毒素，包括那些最强的植物毒素，所以烹调扩大了我们的食谱，那些本来使我们中毒的植物也变成了食物。海芋叶和块根中的糖苷受热分解，成为欧洲人早期的食物。但是，有些毒素在高温下也是稳定的，甚至高温烹调还会产生一些新的毒素。略微烤焦的美味烤鸡含有不少有毒的亚硝胺，因此，多位权威人士建议少吃烤肉以防止胃癌。鉴于人类进行烧烤的漫长烹调历史，我们是否已经对“烧烤毒素”发展出了特异性的防御机制？如果能够证明人类确实要比其他灵长类动物更加能抵抗受热产生的毒素，那将十分有趣。
自从农业出现以来，人类不断地栽培选育植物，以克服植物的防御机制。浆果经过培育，刺开始减少，毒素的浓度也有所降低。琼斯的书中描述了马铃薯的驯化史，这是非常有启发性的。许多野生的马铃薯的毒性非常之高，这不难理解。你不妨设想一下，假如没有这一层保护，这些含有丰富营养的马铃薯会是什么命运？马铃薯和致命的颠茄（龙葵属植物）本来属于同一个科，所含的高毒性的化学物质茄碱（solanidine）和马铃薯碱（tomatidine）足以给人造成伤害。它们体内15%的蛋白质都是用来阻止消化蛋白酶的工作。尽管如此，只要控制摄入量，还是有少数野生种是可食的；如果经过冰冻，浸出毒素，再煮熟，还可以吃得更多一点。我们今天能够放心地食用马铃薯，要感谢安第斯山脉的农夫在几个世纪以来不断地栽培选育。
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由于担心农药对食物带来的污染，人们开始着手培育天然抗病虫害的农作物。当然，这意味着我们必须增加天然毒素。一批新的抗病虫害的马铃薯出现了，它们的确不需要农药，但是后来发现，它们会使人得病，于是不得不从市场上撤下来。无疑，生病的原因就是毒素，正是安第斯山脉的农夫花了几百年的时间选育所除掉的物质。演化生物学提示，对待新培育的抗病植物，我们要像对待人工杀虫药一般慎重。
新的毒素
我们讨论了自然环境中广泛存在的毒素以及我们对它们的适应过程，接下来，我们要讨论新的毒素及其医学意义。这些新的毒素，比如DDT，之所以成为一个特殊问题，并不是因为它们本身比那些天然的毒素更加有毒，而是因为它们与我们在演化过程中已经适应的天然毒素有着截然不同的化学结构。我们体内没有准备好相应的酶来处理氯苯或者有机汞化合物。我们的肝脏对许多植物毒素早有准备，却不知道怎样对付这些新的毒素。此外，我们也没有天生的倾向来避开这些新的毒素。多亏了演化的武装，我们能够闻出常见的天然毒素，进而避开它们。用心理学的术语讲，天然毒素有诱发厌恶反应的倾向。但是，我们却没有什么机制来避开人造毒素，比如，DDT就无嗅无味。我们也不知道躲避有潜在致癌危险的同位素，因为用氢或碳的放射性同位素合成的糖与普通的糖一样甜，我们没有天然的手段来区分它们。
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新的环境因素会引起什么结果，殊难预料。例如，汞在填充的牙齿中可能产生什么样的危害？学术界有过很多回合的争论。最近，乔治亚大学的安米·塞默（Ame Summers）及其同事发现，汞合金填充物引起了肠道内耐药细菌数量的增多，这似乎是因为汞筛选出了耐汞基因，而耐汞基因对某些抗生素也有耐药性。这一发现的临床意义还不十分清楚，不过它已经暗示，新的毒素可能通过目前尚不明朗的机制影响我们的健康。
由于我们已经无法在现代环境中依靠自己的天然反应察觉有害物质，我们转而依赖公共卫生机构去评估这类危险，并采取措施保护我们。值得注意的是，我们要避免对这些机构抱有不切实际的期望。其一，在大鼠身上得到的结论在人身上的可信度有多少？我们并不清楚；其二，对环境危害采取行动还涉及许多政治难题。不懂科学的立法人员可能通过法律禁止食物中含有任何可能致癌的物质，然而，这类物质在许多天然食物中早就存在了。相反，政治压力还可能使某些明显的毒素逍遥法外，从尼古丁到二英。事实上，没有哪种食谱完全不含毒素。我们祖先的食物，像今天的食物一样，都是权衡利弊之后的一种妥协。这是从演化的视角思考医学得出的不太受欢迎的结论之一。
诱变剂和致畸物
诱变剂，顾名思义，是会引发基因突变的物质。它们也有可能导致癌症，或者将遗传缺陷传给后代。致畸物，会干扰正常组织发育，并引起新生儿缺陷。诱变剂、致畸物以及其他具有短缺效果的毒素之间并没有截然的分界。诱变剂，比如福尔马林、亚硝胺和电离辐射既可以马上引起麻烦，也可以在几年之后引起癌症或者先天性缺陷。