关于中药的科学性之我见
引子近来在媒体上出现了一些有关中医药的的争论，有人认为中医药的疗效缺少客观依据，不能为现代科学所解释，是安慰剂效应。甚至提出了取消中医药的怪论。我们作为常期从事中药工作的人士，感到有责任站出来，就中药的有效成分产生的客观性和必然性，用现代科学的观点加以论证。
近来，我们的研究在这一问题上已获得了明显进展。在中药资源的化学生态学研究方面，已得出结论：中药的治疗作用是生物界上亿年的生存竞争和进化的结果。我们已从化学生态学的角度完成了这一结论的推理工作。经过反复的考虑，我们特将这一研究改写一篇通俗的文章予以公开。请大家参看以本文随后的附文。把一个自己多年探索的成果以一种通俗文章的形式先行公开发表，这也是我们在这种的特殊情况下不得已而为之的一种举措。诚然，我们只是在中药的治疗作用方面论证了其客观性和科学性。我相信，在我们中医同行的努力下，有关中医学理论的科学论证也指日可待。
关于中药的科学性之我见
——药用植物有效成分形成的生物进化机理探讨
安徽中医学院（合肥230038） 周建理
中草药属天然药物的范畴，是来自于动物、植物和矿物的天然产物，其中绝大部分是植物，与之惊人相同的是全世界各地的传统用药也都是以植物药为主。众所周知，中草药的疗效来自它所含有的有效成分。但是，这些植物为什么会产生这些对人有利的有效成分？这些成分对植物本身有什么好处？这些有效成分的产生与人之间有无必然的因果关系？
生物体内含的有效成份是生物体新陈代谢的产物，生物体的新陈代谢分为两大类，一类称为初生代谢，即生命必需物质的产生、利用、分解的过程，如合成糖类、氨基酸、蛋白质、脂肪、核酸的生命过程；这是一种在很大范围内共有的代谢过程，如各种哺乳动物的初生代谢过程都极为相似，牛胰岛素之所以可治疗人的糖尿病，就是因为人的糖代谢过程和牛几乎没有任何区别。
最为奇特的是一种被称为“次生代谢”的过程，它是在初生代谢的基础上，进一步合成另类并非生物所必需的化合物，如生物碱、萜类、挥发油类、酚类、醌类、内脂类和多种甙类等等。它们均是最最重要的中草药有效成份，换言之，天然药物有效成份主要来自次生代谢产物这一过程的产物，称为次生代谢产物，又习称为“天然产物”。
天然产物有如下的一些特点：1、这种代谢主要出现在植物界，绝大部分植物都不同程度地存在着各式各样的次生代谢过程，动物界这种过程就很少见。2、不同种的植物往往有不同的次生代谢过程。从另一角度看，次生代谢是某种植物所特有、或者某些亲缘关系相近的种群所特有的代谢过程。3、这种代谢作用一般不会影响生物自身的初生代谢过程，因而不会对生物本身产生直接的影响。换言之，它生成了一些“废物”。
长时间令天然产物学者大惑不解的就是第三点，植物为什么总是在源源不断地生产废物？
首先，人们试图证实它是有用的。但直至今日也未发现绝大部分这类产物对产生它的主人有什么直接的回报。如人参中的皂甙、麻黄中的生物碱、洋地黄中的强心甙，一直未能发现它们在产生其植物的生理生化过程中有什么明显的作用。
相反，“废物”的证据则一再出现。如吗啡仅存在于罂粟和刚毛罂粟中，是典型的天然产物。吗啡虽然被人类广泛滥用，但它对产生它的植物本身却没有什么作用。美国有人培养出无毒罂粟，该品种除了不含吗啡之外，没有任何异常，一样发芽、生根、抽茎、长叶、开花和结果。可见，吗啡在罂粟的生长过程中并非是必不可少的化学成份。
于是有些科学家认为这些天然产物可能是植物体进化过程中的产物，即过去有用现在已经无用的东西。甚至认为它们是某些有用成分分解后的“碎屑”，或者是“上帝的笔误”——正常的的代谢过程产生变异而合成了一些错误的东西。
但这还是说不通，首先生物体对无用的东西有一个用进废退的法则，正如人类的尾巴与阑尾，长期不用必然退化。在植物界竟然还有如此之多的废物是没有任何道理的。
研究表明，这些次生代谢过程都非常复杂而精密，完全是在进化过程中精心设计出来的。根本无法用“碎屑”或“笔误”来解释。
直至上世纪七十年代以后，人们才逐渐发现天然产物对于产生它的生物的作用，1978年，英国化学家J.Mann在他的《次生代谢作用》一书中指出“过去几年中，在很多方面出现激动人心的事情就是认识到在很多情况下，天然产物对产生它们的生物体确实有一种功能，在此之前，它们曾被认为是碎屑：无用但结构上有兴趣的化合物，现在认识到它们之中有很多是作为生态上相互作用的媒介而起着重要作用的。便是说，在一常有天敌的环境中，很多生物彼此竞争，而天然产物在保证特定生物能继续生存方面有一种功能，它增强这些生物的竞争性。”并把这一方面的研究工作称为化学生态学[1]
在此之后，我国的科学家对化学生态学以及次生代谢过程和次生代谢产物也产生了极大的兴趣，顾德兴在《次生物质和共同进化》中指出：“在漫长的生物进化过程中，不同的植物总是合成不同的次生物质。当植物中出现某一种特定的次生物质，而这种产物又使得此种植物在其环境中处于有利地位时，这种植物便增加了存活和繁衍的机会” [2]。2000年，李俊年等指出：植物化学防御与植食性哺乳动物之间存在适应性进化。植物在防御其敌人如昆虫和食草动物的侵食过程中，次生物质作为阻食剂发挥着重要的作用。它们可以通过自身的毒性或影响动物体内的激素平衡起作用。次生代谢物质就是植物在长期进化过程中适应生态环境的结果[3]。
最近北京药用植物研究所的高微微等发表了《植物次生代谢产物的生态学功能研究进展》。进一步阐述了次生代谢产物与中药有效成分的密切关系。指出对植物次生代谢产物的研究将对中药有效成分和中药材道地性形成机理有重要意义[4]。
总之，天然药物的有效成分与植物的次生代谢产物有密切联系的秘密已一层层地被揭开。作为以天然药物为武器的中医中药的起源秘密也将随之揭开，下面我想就这一联系的机理作如下推论。
一、生物次生代谢进化机理的推论
1．由于有共同的进化祖先，植物和动物都有一些共同的生理生化过程，特别是致关重要的一些生命过程，比如三羧酸循环、磷酸戊糖支路代谢及蛋白质核酸合成代谢等等极为重要的生化过程几乎是一模一样的。这是植物和动物之间在次生代谢天然联系的基础。
2．在自养生物（植物）和异养生物（动物）在进化中分化之后不久，就出现了某些异养生物攻击活体的自养生物以直接获得营养的情况。植物与动物之间十多亿年的纷争就此开始了。
3．从生命早期的生态状况分析，自养生物必须生活在水的上层，无法躲藏，早期的生物简单，也难以用物理的方法进行对抗。
4．由于早期自养和异养生物的绝大多数生化过程完全相同，自养生物抵抗异养生物最好的方法应该就是化学防御。自养生物只要对自己的生化过程进行一个简单的改变，产生一个与正常的生化物质近似的化合物，就有可能给吞食它的异养生物以致命的一击。
能产生这一作用的原因在于生物生化过程的大多数都是酶与底物或递质与受体的过程。这些过程有一个致命的特点，就是只要出现一个与过程中某一化学物质结构相似的物质参与其中，就有可能出现“相似相同”或“相似相反”的作用，干扰正常的生理生化过程，造成中毒。如吗啡的毒性正是来自于它和我们人体的“内啡肽”有十分相似的空间结构。
5．异养生物也无路可退，它只有进化出各种方式加以对抗。
（1）拒食某些有毒种类：有毒的东西不吃，这就发展到今天的动物可以准确地识别有对自己有毒的草，而毒草也进化出了有警示作用的颜色及气味。这方式有效，但有限，异养生物不可能什么都不吃。
（2）抗毒物的吸收和分布：进化出某些方法不让有毒物质吸收或接触易受攻击的组织或器官。
（3）直接破坏这些有毒物质：进化出一些物质来分解或掩盖毒物，这是最直接有效的防御。
（4）加快毒物的排出：进化出一些物质来加快毒物的排出。
（5）改变自身的代谢过程以避开有毒物质的攻击：这只是在少数特殊的代谢过程中出现，对于物质最重要的基本代谢过程则极少有变化，这些基本的代谢过程在几亿乃至十几亿年的历史长河中几乎没有变化就说明了这一点。
在以上的方法中，（2）、（3）、（4）是异养生物最常用的积极防御法，它主要是生成一些特有的酶，以酶分解或酶结合的方式分解或掩盖有毒物质。
可以肯定的是，这种植物与动物的相互竞争、互为进化，十多亿年来一直在激烈的进行，植物会紧紧地跟踪动物的生理生化的进化过程而进化出相应的次生代谢过程和产物；动物也会紧紧盯着植物的次生代谢变化来进化自己酶系统与之对抗；而植物又会进一步针对动物的对抗手段调整自己的次生代谢……。总之植物和动物之间彼此对对方的次生代谢系统和酶系统都是十分“熟悉”的。最终在植物界形成了极为复杂的次生代谢过程和次生代谢产物。
二、天然药物有效成分的形成的推理
1．一些对人类有剧毒的次生代谢产物大多数都含在一些人类祖先就已拒食的植物中。人类可通过自己感觉器官的进化识别有毒植物，有毒植物也会进化出警示的颜色或气味帮助人类来识别。由于拒食，人类没有对它产生其它的对抗手段，一旦误食就可能致命。
那么，这些有毒物质与我们的中药有什么关系呢？所谓毒，是指有毒理作用的物质；所谓药，是指有药理作用的物质。
毒理简明的解释是——化学物质作用于人体正常的生理生化过程，使之变为异常。
药理简明的解释是——化学物质作用于人体异常的生理生化过程，使之变为正常。（少数药物如抗菌素除外）。
请注意，它们之间只是在正常和异常两个词上倒了个个，其它都一模一样。于是问题来了——某种有毒理作用的化学物质是否可能也有药理作用？回答是完全可能，只要把握住两个关键：一是对症——针对每一个病人特定的异常生理生化过程，使用相应的化学物质；二是适量——恰当地将用量调到使生理状态正常的水平（少了达不到疗效，多了又成毒物）。说得通俗一些，几乎所有的药物都是有毒的，或者说是有副作用的，药品如果错用或过量使用，就会变成毒物。反过来，有毒物质如果能控制其用量，并准确选择病人，毒物也可变成药物。这就是我们中药有效成分（也包括世界各国的天然药物）的一个重要来源。
2．2．在次生代谢过程进化中，针对不同的动物，植物可以产生不同的次生代谢产物。由于各种动物的初生代谢的来源相同，它们的生理生化进化的分歧也不会太大，许多代谢过程都会产生结构相似的中间产物。因而，植物的次生代谢产物很容易出现“误打误撞”的情况，如原本是对昆虫有极大毒性的次生代谢产物，对人也可能出现明显的生理作用（生理活性），当然，它可能并不是致命的，但它也正是我们中药有效成分的另一个重要来源。
2．3．一些历史上是用来对付人类的次生代谢产物，由于人类对它产生了一定的对抗手段，其毒性已明显减小，但这些残存的生理作用（生理活性）也完全可以使其成为中药有效成分的又一个重要来源。
2．4．一些真菌和植物对抗微生物的抗菌成份——如青霉素、黄连素、氯原酸等。这是我们可以借用的天然的有效成分之一。
这就是天然产物可以作为药物的物质基础，也是我们中医中药能够治病救人的物质基础。
3．总结
次生代谢的天然产物主要出现在植物界，这也正好说明为什么中药中90%是植物药，为什么古印度、古埃及医药等都是以植物药为主。实际上在我们中药中常用的一些动物药如蛇类、蝎子蜈蚣类、蟾酥等，也都化学生态学特征明显的生物。
由于人类在进化过程中早已适应了这些来自大自然的次生代谢产物，产生了一系列分解、排泄这些有毒物质的手段，在其产生了疗效后会迅速地被代谢掉不会在体内堆集。因此，现在绝大部分的天然产物对我们人类的毒性并不十分明显。这就是天然产物毒副作用较少的最主要原因之一。
而现代化学药品的出现完全是人为的因素，这些物质原本与我们人类的机体并没有什么必然的联系，人类的机体只能根据它类似什么天然产物而套用某些代谢过程。这种套用常常会带来许多错误，结果往往是药物代谢不掉而出现堆积，或其分解产物会产生明显的毒副作用。这也是西药的副作用明显多于中药的最主要原因之一。
本文是要解决中医药的一个最为核心的问题：即中药治疗作用的物质基础问题。但我们必须慎重的指出，由于上亿年生物进化化石难以留下有关的直接证据以最终完全证实我们的推论。因此，本推论还会存在着一些不完善的地方，本想再经过一段时间的论证和完善后提出。但就目前的突发情况，我们决定提出我们的基本观点，抛砖引玉，希望广大的科学工作者来进一步完善这一理论。
我们认为：证实这一推论的最直接的证据应该来自对中药资源及有效成分的化学生态学方面的研究。笔者近年来在这方面做了一些工作，但还不够深入。我们强烈呼吁，国家应大力支持这方面的研究工作，我们的同仁，我们的生物和生态学工作者们也应积极投入这项工作。这一工作的深入开展也并不仅仅只是为了证实我们中医中药的科学性，它将溯根求源，帮助我们从本质上去认识中医中药，为中医中药的进一步发展打下极为重要的基础。
我们认为：许多植物之所以能成为药物就是因为它们在进化过程中产生了原本是用来毒害包括人类在内的有毒物质。中医中药治病救人的功能不是上帝创造的，也不是偶然瞎碰碰出来的。它是在自然界千百万年的进化过程中产生出来的天然产物，是我们的祖先用生命去尝试、去积累经验，探索出了其适应症，其合理的用量后建立起来的医药体系。这就是我们民族伟大遗产的客观性和科学性！天创为毒，人用为药。天然药物虽然不是天成的药物，但它与药物之间的那一层窗户纸早已被我们的祖先捅破。这就是中医中药天人合一的真缔！
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