拯救人類的遺傳病

徐子庸

自生命誕生以來，各種生物就在與周圍環(huán)境的互動中不斷完善自己，在這個過程中，有助于生存和繁衍的遺傳特征被保留下來，并代代相傳，而那些讓生物變得更脆弱的遺傳特征則被淘汰。對基因的優(yōu)勝劣汰讓生物不斷地進化，直至出現(xiàn)了現(xiàn)階段進化程度最高的人類。

我們繼承了人類祖先所有的優(yōu)勢基因，這些優(yōu)秀的遺傳物質(zhì)讓人類創(chuàng)造了一個又一個的文明，然而，令人費解的是，我們的老祖宗讓我們成為萬物之靈的同時，也將很多遺傳病留給了我們。遺傳病是指由于基因發(fā)生改變或由致病基因控制的疾病，這些疾病可以一代一代地在家族中傳播，給患病者正常的生活帶來了極大的困擾。

遺傳病給人類造成了長期的危害，按理說在進化中逐漸消亡才對。但事實上，這些致病基因卻在人類的基因庫中持續(xù)存在。為什么這些直接威脅到人類生命健康的基因得以保留下來呢？美國進化醫(yī)學博士沙倫·莫勒穆通過研究發(fā)現(xiàn)，這些致病基因竟然曾幫助人類戰(zhàn)勝過巨大的困難！進化不會無端地選擇那些會讓我們致病的遺傳特性，除非它們在傷害我們之前對我們提供了巨大的幫助。這就好比人們明知道某種藥物會在40年之后置人于死地，但仍然會服用它，因為這是唯一能讓人不在明天就一命嗚呼的方法。

血色病讓歐洲人戰(zhàn)勝黑死病

血色病是一種慢性鐵負荷過多的遺傳病。正常情況下，當機體檢測到體內(nèi)鐵含量過多時，就會自動減少對鐵的吸收，從而降低體內(nèi)的鐵含量。但對血色病患者而言，他們會不停地吸收食物中的鐵，這些過量的鐵被儲存在肝臟、心臟等器官中，隨著鐵在這些器官的累積，人到中年以后，這些器官會出現(xiàn)代謝和功能失常，導致肝臟衰竭、心力衰竭，最終危及生命。

患有血色病的人群主要分布在西歐和北歐，是什么原因?qū)е逻@種遺傳病在這些人群中普遍存在呢？要回答這個問題，我們首先要了解一下14世紀中期的歐洲，這一時期絕對是歐洲人的噩夢。

在1347年至1350年間，歐洲爆發(fā)了大規(guī)模的鼠疫，這場災難是空前絕后的，因感染鼠疫死亡的人數(shù)超過2500萬，占當時歐洲人口的三分之一。鼠疫的致病菌經(jīng)皮膚、黏膜侵入機體后，進入淋巴結進行增殖，從而導致淋巴結腫大并迅速化膿、破潰，幾天之后就會產(chǎn)生生命危險?；颊吲R終前的皮膚呈黑紫色，因此這場瘟疫也被稱為黑死病。

在這場黑死病的大爆發(fā)中，人體的免疫系統(tǒng)為什么沒能抵擋住致病菌的入侵呢？其實，在致病菌進入人體伊始，巨噬細胞（人體內(nèi)一種免疫細胞）就會將其吞噬，不過，巨噬細胞卻無法殺死這些細菌，而是將其帶回淋巴結，再做進一步的處理。在這個過程中，幫助致病菌突破重圍的就在于人體內(nèi)一種重要的元素——鐵。

鐵是生物生存不可或缺的元素，盡管地球上鐵資源非常豐富，但能夠被生物利用的有機鐵卻相當匱乏，因此，對于細菌、真菌等生物來說，富含鐵元素的人體血液和組織無異于一座金礦。已有研究發(fā)現(xiàn)，鐵元素含量越高的人群，就越容易感染瘟疫等傳染病。

由此看來，患有血色病的人體內(nèi)有大量的鐵，這是否意味著他們更容易感染鼠疫呢？答案恰恰相反，血色病患者體內(nèi)過多的鐵主要沉積在臟器中，當這些臟器的細胞因為鐵過量而死亡時，另外一些細胞的鐵含量卻低于正常值，巨噬細胞就會出現(xiàn)鐵缺乏的情況。正是這一特點，讓血色病患者對鼠疫有了更強的抵御能力。

正常人群中，巨噬細胞中含有大量的鐵，當巨噬細胞吞噬病原菌以保護機體時，它同時也將豐富的鐵元素贈予了這些病菌，某些病菌不僅不會被殺死，反而可以利用巨噬細胞中的鐵元素快速地繁殖。當巨噬細胞將病菌帶到淋巴結準備進一步消滅時，這些病菌變得更為強大，連整個淋巴系統(tǒng)都無可奈何了。這正是感染鼠疫時的情形：腫大的淋巴結就是致病菌將人體淋巴系統(tǒng)據(jù)為己用的直接后果。

美國微生物學家尤金·溫伯格在20世紀70年代發(fā)現(xiàn)，我們的免疫系統(tǒng)對抗入侵者有兩種手段：除了將細菌全部殺死，還可以將它們餓死。而餓死細菌的關鍵就是鐵，沒有鐵，細菌就不能生存繁衍。因此，血色病患者由于巨噬細胞中缺乏鐵元素，它們除了能有效隔絕感染源，還能將致病菌活活餓死。它們比正常的免疫細胞具有更大的殺傷力。

歷史學家和科學家普遍認為，直到18世紀，歐洲仍然會周期性地爆發(fā)鼠疫。血色病患者不僅在瘟疫中幸免于難，還將這一突變基因順利傳遞下去了，而連續(xù)不斷的瘟疫更是推動了這一基因的傳播，導致這一突變對北歐人和西歐人的影響一直持續(xù)到現(xiàn)在。

糖尿病讓人類度過冰河期

糖尿病是人類的一大殺手，如今，全世界糖尿病患者高達數(shù)億。糖尿病是指由于胰島素分泌不足，產(chǎn)生的以高血糖為特征的代謝性疾病，血糖長期偏高會導致腎、心臟、神經(jīng)等組織和器官的慢性損害和功能障礙。盡管糖尿病不會一下子危及到生命，但它確實對人們的生活質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重的影響。

科學家還沒有完全揭開糖尿病的病因，但有一點是確定無疑的，那就是無論Ⅰ型糖尿病還是Ⅱ型糖尿病，遺傳因素都是重要的致病因子，科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個導致糖尿病的基因突變。尤其是Ⅰ型糖尿病的發(fā)病存在明顯的遺傳傾向，這類疾病在北歐更為常見，全球范圍內(nèi)，芬蘭人的發(fā)病率最高，瑞典緊隨其后，英國和挪威并列第三，緯度越向南，發(fā)病率就越低，非洲、亞洲等地Ⅰ型糖尿病的發(fā)病率很低。

根據(jù)前文的介紹，如果某一疾病的發(fā)病率在某一特定人群更高的話，這通常意味著該病的某些特點在歷史上曾經(jīng)幫助了那些人的祖先度過了難關。糖尿病又曾幫助人類度過了什么難關呢？

大約在1.3萬年前，地球經(jīng)歷了最后一個冰河期——晚冰期。這次冰期來得非常迅速，全球氣溫急劇下降，幾萬米長的海岸線布滿冰層，即使地處溫帶的西班牙和葡萄牙，冰川也隨處可見，同時，巨大的冰川還在不斷向南推移。

人們要想在嚴寒的環(huán)境下生存下去，就必須向環(huán)境中散發(fā)出大量的熱量以維持體溫的恒定，同時，還要防止血液結冰刺破血管。因此，排出水分，提高血液中糖的含量就成為了抵抗寒冷的有效辦法。美國陸軍研究院對人體在極端環(huán)境下的生理反應進行了20年的研究后發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境溫度極低時，人體排尿量會增加，這也就意味著身體內(nèi)的水分減少了，同時，胰島素的分泌也會受到抑制，導致血液中的血糖含量比正常情況下高出很多。高濃度的糖大大降低了血液的冰點，即便結冰，人體內(nèi)的水分也只能形成更小的鋸齒狀結構的晶體，確保了晶體不會刺穿細胞壁或毛細血管。同時，血液中過剩的葡萄糖也能產(chǎn)生充足的熱量。不難想象，在寒冷的環(huán)境下，這些人是更有優(yōu)勢的。

此前科學家對小鼠的實驗已經(jīng)證實了這一理論。他們發(fā)現(xiàn)，當小鼠暴露于冰點時，它們的身體會對胰島素產(chǎn)生抵抗。從本質(zhì)上來說，這種對寒冷的反應就是糖尿病。因此，面對突如其來的冰河期，只有糖尿病患者才有可能生存下來。直到今天，作為對環(huán)境的反應，在寒冷月份患糖尿病的人數(shù)仍然明顯多于其他月份。

疾病也要多樣化

類似這樣的例子還有很多。在非洲很多地區(qū)，人們普遍患有鐮刀型細胞貧血癥，這種人的紅細胞由正常的圓盤狀變異成鐮刀狀，從而導致紅細胞攜帶和運輸氧氣的能力大大降低，這種紅細胞還很容易破裂造成貧血，甚至導致病人死亡。但非洲地區(qū)瘧疾流行，鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾的感染率則比正常人低得多，因為他們體內(nèi)的紅細胞嚴重缺氧，使紅細胞里的瘧原蟲窒息而亡。

維生素D是人體吸收鈣質(zhì)必不可少的物質(zhì)，但人體是無法合成這種物質(zhì)的，只能在紫外線的照射下將膽固醇轉(zhuǎn)化成維生素D。但生活在遠離赤道的人們卻無法接受到足夠的陽光照射，為了解決這一問題，進化這個看不見的手在這類人的基因庫中加入了一個叫做載脂蛋白E的基因，它的作用是確保血液中膽固醇的含量迅速升高，從而可以最大限度地將膽固醇轉(zhuǎn)化成維生素D。這個基因在北歐人中非常普遍，而且越靠近極地，攜帶這一基因的人就越多。然而，這一基因也并不總是對人有益的，由于現(xiàn)代人血液中膽固醇的含量本身就很高，這一基因還是像過去那樣行使自己的功能，這無疑會導致人體中膽固醇含量高于正常值，從而增加了人們發(fā)生心臟病和阿爾茨海默癥的風險。

還有一種叫做ACHOO綜合征的疾病，它的臨床表現(xiàn)是患者從黑暗環(huán)境進入強光環(huán)境時，會不由自主地打噴嚏。這是因為我們的祖先大多居住在山洞中，而這種打噴嚏的行為能幫助他們有效清除鼻腔和呼吸道中的細菌。進化到現(xiàn)在，ACHOO綜合征患者穿過黑暗的隧道、見到一縷陽光時，就會不可抑制地打噴嚏。不過，這種病癥倒沒什么危害。

由此看來，現(xiàn)在很多讓我們避之惟恐不及的遺傳病，在過去的某個時候恰恰是當時人們的優(yōu)勢特征。一代人的進化優(yōu)勢很可能是另一代人的進化缺陷，尤其是當他們處于不同的環(huán)境時，這一矛盾尤其突出。

盡管沒有人愿意繼承這些遺傳病，但這些所謂的疾病都曾經(jīng)是進化的勝利者。人們常常呼吁保護生物多樣性，其實疾病或許也需要保持多樣性。我們不能預見未來，今天看似沒用、甚至有害的特性，也許明天就能派上大用場。誰能保證鼠疫、瘧疾不會發(fā)生在自己的城市呢？誰又能知道下一個冰河期不會很快到來呢？