AL123 人文社科免费专区文学 2023-01-04

上帝的手术刀_AZW3_MOBI_EPUB_王立铭

内容节选

让人生病的基因说完了基因，我们来说说基因和疾病的关系。疾病是伴随每个人一生的一个名词。在现代医学辞典里，能够明确命名和定义的疾病多达上万种。它们的发病原因、临床症状和治疗方法千差万别。但我们可以很有把握地说，所有疾病都和我们身体里的遗传物质、和我们从父母那里继承来的遗传信息，有着千丝万缕的联系。注意，这里说的是所有疾病。我说这句话有点耸人听闻的嫌疑，但是里面的道理并不难懂。我们已经知道，生物体内的基因能够通过生产各种各样特定的蛋白质分子，决定身体的各种性状。这里可以想想豌豆的黄色表皮和肺炎链球菌的粗糙表面，想想大家从中学生物书里就学过的与单双眼皮、头发颜色、血型和体型等性状相关的特点。自然而然地，如果决定这些性状的基因出了问题，人体也就很有可能会出问题，即便这些基因在“正常”状态下工作，也可能会影响人体对疾病的敏感程度和抵抗能力。疾病光谱的一端散布着那些完全由遗传因素引起的疾病。如果人类基因组上某些特定的基因，因为种种原因出现了DNA序列的遗传改变，使得人体某种生理活动出现异常，我们一般笼统地称其为遗传病。这类疾病中包括一些病因相对简单的所谓“单基因”疾病，即由于单个基因的DNA序列和功能发生变化导致的疾病。镰刀形红细胞贫血症就是大家已经熟知的一类单基因遗传病。在人体基因组中，有几个负责编码和制造血红蛋白的基因，包括HBA和HBB。这些基因对于人维持正常机能非常重要，因为血红蛋白是血液中的红细胞携带和运输氧气的重要载体。而在镰刀形红细胞贫血症患者体内，HBA基因的DNA序列发生了一个特定碱基分子的变异：第20位的碱基发生了变化，从A变成了T，从而导致HBA蛋白第7位的氨基酸从谷氨酸变成了缬氨酸，成为功能异常的HBS蛋白。就是这么一个最低程度的遗传变异，竟然剧烈破坏了人体血红蛋白的形态和功能。在这些患者体内，红细胞不再是规则的圆饼形，而是成了不规则的镰刀形（见图2-1），并伴随有严重细菌感染、肝脏脾脏肿大等一系列临床症状。白化病是另一个例子。人类基因组里编码酪氨酸酶的基因，例如OCA1、OCA2和TRP-1，对于人体合成黑色素非常重要。因此，如果这些基因出现遗传变异，人体皮肤及毛发失去合成黑色素的能力，就会出现“白化”症状。而比“白化”本身更影响健康的是眼部视网膜、虹膜和瞳孔的色素缺失。也正是因为这个原因，白化病患者非常畏光。在这两个例子里，我们能直接看出基因和某些疾病之间的联系。正常工作的基因既然对于人体的健康机能至关重要，那么如果基因的DNA序列发生变异，就可能会导致严重的遗传疾病。当然，一个很有意思的现象是，历经漫长进化的人类基因组并没有淘汰掉所有有害的遗传变异。换句话说，不少导致疾病的遗传变异也不仅仅是“上帝的诅咒”那么简单。所谓的“杂种优势”理论对此进行了解释。有一种非常严重且至今无药可治的单基因遗传病名为“囊肿性纤维化”（见图2-2），这种病在北欧人群中的发病率相当高。这种疾病是由于人类7号染色体上一个名为CFTR的基因发生突变，丧失功能导致的。CFTR基因负责编码一个细胞膜上的离子通道，这个“通道”的作用是让水分子能够在细胞内外流动，对于身体各组织分泌黏液至关重要。如果一个人身体内来自父亲和母亲的两个CFTR基因拷贝同时出现缺陷，就会导致细胞分泌物黏度上升从而形成囊肿。据进化生物学家的推测，这个致命的CFTR基因缺陷其实相当年轻，仅有52 000多年。那个时候，人类祖先已经走出非洲，长相和脑容量也已经和现代人相差无几。令人困惑的是，既然这种遗传缺陷足以致命，为什么它还能够顽强保留下来，没有被自然选择淘汰呢？一个可能的解释是，与携带两个变异基因拷贝的病人相比，仅仅携带一个CFTR变异基因的人不仅不会得病，反而会获得额外的生存优势，例如对霍乱、痢疾和肺结核的抵抗力。要知道，在人类进入农业社会，习惯大规模群居生活，并和家畜混居在一起之后，这些流行病就获得了大规模传播的机会，因此，拥有“杂种”CFTR基因突变的生存优势在那时相当明显。而根据我们之前讲过的豌豆杂交实验马上可以推测出，两个“杂种”父母的子代身上，会有1/4的机会拥有两个CFTR基因拷贝，被囊肿性纤维化这种遗传疾病“选中”。与此同时，他们的孩子会有1/2的概率和父母一样，成为不仅不会得病，反而具有生存优势的“杂种”，另有1/4的概率成为不会得病，但是也没有额外抵抗力的“娇贵”孩子。也就是说，在漫长的人类进化历程里，北欧人群是靠着牺牲1/4“不幸”孩子的健康乃至生命，以及影响1/4“娇贵”孩子的生活质量，来确保另一半子孙后代能够躲过时不时在村庄部落里肆虐的传染病，从而生长繁衍下去的。进化做了这么一道残酷的算术题，1/2的存活概率总比全部活不下去好。而这也可能是许多单基因遗传病至今仍然存在的原因之一。实际上，我们刚刚讨论过的镰刀形红细胞贫血......