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科学家发现了第三种力量——病菌

http://www.sina.com.cn 2003年12月09日10:15 国际先驱导报

  推动人类进化的最伟大力量是什么?除了环境和性之外,现在科学家发现了第三种力量——病菌。病菌或病原体在致人生病时也塑造了人的基因,其作用范围之广之深远远超出我们原先的想像;也许我们现在还在被病菌改造着

  国际先驱导报文章 病菌把对其抵抗力弱的人杀死,而活下去的人多是抵抗力强的、产生了新的相应基因变异的人。这是病菌推动人类进化的基本方式。当然这也是有代价的,代
价之一就是后代容易患上一些遗传性基因疾病。例如,在一个人身上针对某种病菌产生基因变异是好的,但两个这样的人结合产生的后代会有两份这样的基因变异,就可能产生致命性基因疾病——地中海贫血症就是如此。

  贫血者因贫血而占优

  事实上,科学家正是通过对地中海贫血症的研究开始认识到病菌有可能塑造了我们的基因。这个观念是由著名英国生物学家霍尔丹在20世纪40年代第一次提出的。

  隐性遗传疾病——地中海贫血症的显性患者不能制造出足够多的血红蛋白,而那些无症状的隐性携带者尽管外表没有症状,但他们的红血球却比正常人的要小。霍尔丹还知道,直到第二次世界大战时,疟疾都是地中海地区一大杀手,而疟疾是由疟原虫病毒攻击人体红血球造成的。因此,霍尔丹提出假说认为,较小的红血球也许对由疟原虫引起的疟疾传染病更加有抵抗力,并由此可使那些地中海贫血的无症状携带者免于感染疟疾。

  此后,在数十年艰苦研究中,科学家们发现,地中海贫血症分布广泛,在非洲、地中海、中东、印度次大陆和东南亚许多地区都可见,它也是人类最常见的由单一基因缺陷引起的疾病。进一步分子生物学研究发现,地中海贫血症可以由上百种基因变异引起,这些基因变异都影响到决定血红蛋白的基因代码。由此使该病症在世界各地呈现许多变异形式,但基因变异的携带者总是具有某种生存优势,主要是指对疟疾的抵抗力,此外还可防止感染其他疾病,特别是呼吸道疾病。而对类似病症如镰细胞贫血症的研究也表明,这种遗传病的患者在很大程度上可免于感染严重疟疾。

  尽管科学家至今还不完全清楚地中海贫血症这种基因缺陷病症是怎么保护人们免于感染疟疾的,但这种相互关系已得到完全确认。

  抵抗传染病,患上遗传病?

  某些有害变异能使基因携带者抵御疾病,地中海贫血症和镰细胞贫血症的例子只是冰山一角。越来越多的证据表明,我们的许多基因和器官是由攻击我们的病菌塑造的。

  英国牛津大学基因学家戴维·韦瑟罗尔在最新一期《新科学家》杂志撰文说,现在已知仅疟原虫一项就至少改变了14个人类基因,而且这份清单随着研究的深入还在增多。人体红血球的几乎每个部分都发生了改变。例如,在太平洋美拉尼西亚群岛,一些人患有基因缺陷,其特征是红血球呈奇特的卵形;研究表明,这种患者虽然和会像正常人一样感染疟疾,但在他们身上一般性疟疾几乎不会发展成严重性疟疾。在全世界每百万人中就有一个缺少一种称为“磷酸6基葡萄糖脱氢酶”的关键性红血球酶。这些人在食用某些药物和食品包括蚕豆后容易得严重的贫血病。研究显示,这种高发病率的遗传病(称为蚕豆病)同样是抵抗疟疾的结果。

  如今,每月都有关于由疟疾和其他疾病促成人类基因变异的新研究报告发表。许多的细菌性和病毒性传染病如肺结核、麻风病、HIV/AIDS和肝炎等,不同人们患这些病的易感性是不一样的,现在已鉴别出在背后起主要作用的许多不同基因。例如,在感染上肺结核的可能性和主管人体维生素D受体的基因的一种变异之间有很强的关联。但和地中海贫血症不同,许多这样的基因变异在一个人同时遗传有两份时并不明显有害。这也就是人们以前没有发现这种变异的原因。而随着基因科学特别是基因图谱解析技术的进步,那些在我们身体中深藏不露的进化秘密都逐渐一一揭示出来。

  “基因自卫”启发医学灵感

  那么这些新信息究竟能告诉我们什么呢?

  研究一些疾病或基因变异在全球的分布可以帮助我们洞察人类历史。例如,疟疾也许是在非常晚近时开始为害人类的,因为分析显示地中海贫血症这种遗传疾病是在大约5000年前出现的。这和农业开始出现的时期是一致的。那时人们的生存条件比较利于疟原虫的传播。

  类似研究还能告诉我们某些古代移民路线。例如,在南美土著人中并没有地中海贫血病和钩镰性贫血病,这也许表明了一个事实:在人类跨越白令海峡而移民到美洲时,疟疾还没有肆虐亚洲大陆。

  最重要的是,了解人类进化如何由病菌推动,可有效帮助我们研制和测试新的药品和疫苗。这些研究也有助于我们以新方式来对付诸如艾滋病和疟疾等疾病。如果我们的身体已自然发展出一些通过基因变异来抵抗传染病的机制,我们为什么不借鉴和借助自然呢?

  很清楚,在和传染病的长期斗争中,我们的基因构成被广泛塑造着,而且肯定还在改变。诸如镰细胞贫血症和地中海贫血症可说是我们在取得进化时所产生的疤痕。但除了遗传疾病外,在我们基因中是否还有其他因为长期暴露在传染病菌下而产生的退化呢?这些变化在现代人类生存空间中是否有可能变成有害的了?糖尿病、肥胖、癌症和心脏病等富贵病是当今世界几大致死病因,只有研究清楚现代文明发达地区的居民易患这些疾病的基因基础,上述问题才能得到解答。(章亚乔)#

  【链接】“地中海贫血症”与“多态平衡”

  【正文】

  根据常识,不同的人对传染病的反应大不一样。1948年,美国科学家詹姆斯·尼尔和威廉·瓦伦泰因在一次国际遗传学会议上提交了一份科研报告:美国一些移民自地中海地区的人群当中患地中海贫血症这种致命性遗传病的比率相当高。他们认为,这表明在这些人群中相关的基因变异发生率极高。

  英国生物学家霍尔丹认为,他们推断的基因变异发生率太高了。地中海贫血症是隐性遗传疾病,孩子必须从父母双方都遗传有一份相应的有缺陷基因才会表现出这种病症;如果只从父方或母方遗传一份这样的有缺陷基因,那他只会成为无症状的携带者。

  而在疟疾侵害人体红血球威胁下,遗传有两份有缺陷基因的孩子则是疟原虫和其人类寄主之间“军备竞赛”的不幸受害者。据此,霍尔丹提出了“多态平衡”概念,这指的是只遗传有一份有缺陷基因的人,其基因构成反而使其具有某种生存优势,例如对疾病的抵抗力更强;但由此使该种基因缺陷在人群中的发生率增高,由此又使遗传有两份基因缺陷者的未成年死亡率提高,直至两者达到平衡。#

  声明:《国际先驱导报》授权新浪网独家报道。

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