基因角度看人类健康和疾病
Translated by Wanting Zhong
Reviewed by Yanyan Hong
在我怀上第一个孩子约九周的时候， 我发现我是一种 致命性遗传疾病的携带者， 这种病叫做 “泰伊-萨克斯 二氏病” （Tay-Sachs）。 这意味着 在我的所有细胞中， 每对 15 号染色体中的一条 都携带了一个基因突变。 因为我的另一条染色体上 还有这个基因的正常副本， 所以这个突变并未影响我。 但如果婴儿从父母双方 遗传了这个突变， 如果两个这种基因 都无法发挥正常功能， 就会导致泰伊-萨克斯二氏病， 这是一种无法治愈的疾病， 会逐步关闭中枢神经系统， 并导致患儿在五岁前死亡。
对于很多孕妇， 这个消息可能会造成极大恐慌。 但当我听到关于我自身 生理的这个爆炸性消息时， 我知道的某件事情让我保持冷静。 因为我的丈夫和我不同， 他不像我有东欧犹太血统， 因此他也携带 “泰伊-萨克斯” 突变 的几率非常低。
所谓杂合子指的是 一对基因中有一个正常， 另一个突变， 在像我这样的阿什肯纳兹犹太裔中， 发生的概率大约是 27 分之一， 但在大多数人群中， 300 多个人中才会有一个 携带泰伊-萨克斯基因突变。 谢天谢地，事实证明 我是对的，无须太担心。 我的丈夫不是携带者， 而现在我们有两个健康可爱的孩子。
正如我所说的， 因为我的犹太背景， 我很清楚阿什肯纳兹犹太裔中 泰伊-萨克斯病的风险异常高， 但直到我女儿出生几年后， 直到我在哈佛创立并教授 一门进化医学的研讨课， 那时我才想提问 “为什么？” 并发现了一个可能的答案。 自然选择的演化过程 通常会淘汰有害的突变。 那么，这个有缺陷的基因 是如何保留至今的呢? 为什么它在这个特定人群当中 发生的频率如此之高？
进化医学的观点 提供了有价值的见解， 因为它在探究人类的进化历史 如何及为什么会让我们的身体 在面对当今的疾病 和其他问题时如此脆弱。 通过这些研究， 表明了自然选择并不会 总是让我们的身体变好。 它不见得会。 但我希望能用我自己的故事来说明， 了解你的进化历史的影响 可以有助于改善你的个人健康。
当我开始从进化的角度 研究泰伊-萨克斯病时， 我发现了一个有趣的假设。 泰伊-萨克斯基因突变 在今天的阿什肯纳兹 犹太人中发生率异常之高， 可能与过去这个突变 为这个种群带来的好处有关。 我相信你们中的一些人会心想， “不好意思，你刚才难道想说， 这种会导致疾病的基因突变 还能有好处？” 没错，就是这个意思。 对于那些遗传了两个突变副本、 得了泰伊-萨克斯病的人来说， 当然没有好处。 但在某些情况下， 像我这样 只有一个错误的基因副本的人， 可能更容易生存、繁殖， 并传递他们的遗传物质， 其中包括那个突变的基因。
此观点认为，在某些情况下， 杂合子会出落得更好。 听起来可能有些耳熟。 进化生物学家将这种现象称为 “杂合子优势”。 它能够解释，例如， 为什么镰状细胞性贫血的携带者 在一些非洲和亚洲人群中， 或是祖先来自这些热带 地区的人群中更为常见。 在这些地理区域， 疟疾对健康构成重大威胁。 但是导致疟疾的寄生虫 只能在正常的圆形红细胞中 完成其生命周期。 通过改变人体红细胞的形状， 镰状细胞的突变 能够保护人类，抵抗疟疾。 带有这种突变的人仍有同等几率 被传播疟疾的蚊子叮咬， 但他们因此患病或死亡的几率却更低。 因此，在疟疾肆虐的环境中， 携带镰状细胞性贫血 是最好的遗传选项。 携带者不太容易感染疟疾， 因为他们会产生一些镰状红细胞， 但也能生成足够的正常红细胞， 这样就不会受到 镰状细胞性贫血的负面影响。
在我的例子中， 我携带的缺陷基因 不能保护我免受疟疾的侵害。 但是泰伊-萨克斯突变 在阿什肯纳兹犹太人群中的异常流行 可能是另一个杂合子优势的案例。 在这个例子里， 则是增加了对肺结核的抵抗力。
泰伊-萨克斯突变和肺结核之间 可能存在联系的第一个迹象 出现在 20 世纪 70 年代， 当时研究人员分析了一个 先天患有泰伊-萨克斯病的 美籍阿什肯纳兹犹太儿童样本， 数据显示，他们东欧出身的祖父母中， 结核病是一种极其罕见的死亡原因。 事实上，306 位祖父母中只有一位 死于肺结核， 尽管在 20 世纪早期， 在东欧的大城市里， 结核病导致了超过 20% 的死因。
一方面，这些结果并不出乎意料。 人们已经认识到， 虽说当时欧洲的犹太人和非犹太人 感染肺结核的可能性是相同的， 非犹太人的死亡率 却是犹太人的两倍。
但是这个假设指出， 这些德系犹太人祖父母 死于结核病的几率 更低的具体原因在于 他们中至少有一部分 是泰伊-萨克斯携带者， 这个假说非常新颖且有力。 这些数据暗示了 泰伊-萨克斯突变 在德系犹太人当中持续存在， 也许是因为在结核病流行的环境中， 携带这种基因是有益处的。
不过，你会注意到， 这种解释只解答了部分谜团。 即使泰伊-萨克斯突变持续存在 是因为携带者更有可能存活下来， 繁殖并传承他们的遗传物质， 为什么这种抵抗机制 只在阿什肯纳兹犹太人中