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1700668690 亨廷顿病又一次说明了本书第2章中强调的原理:自然选择不选择健康,只选择成功的生殖。只要一个基因不减少存活后代的数量,即使它有破坏性也仍然会保留下来。还有一些致病基因甚至有可能增加生殖的成功率,至少在现代社会是如此,其中一个例子是引起狂躁抑郁症的基因群。狂躁使有些病人性冲动增强,好勇斗狠;而另一些人则才华出众,立下功绩,极富吸引力。如果一个基因能增加生殖的成功率,那么即使它有害处,也将扩散开来。
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1700668692 表7—1提供了一个基于疾病基因“收益”(beneficiary)的分类法。虽然许多疾病是由突变或者自然选择的限制引起的,这些病在疾病中所占的份额相对很小。在大多数病例中,其过程要更加复杂、更加有趣。
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1700668694 表7—1 致病基因的益处
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1700668705 我们为什么会生病 [:1700667588]
1700668706 我们为什么会生病 常见的基因引起疾病
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1700668708 引起疾病的基因可能同时有一定的益处,镰刀型贫血症就是一个经典例子。引起镰状细胞贫血的基因大都来自非洲,那里疟疾流行。在携带这个基因的杂合子里,这个基因改变了血红蛋白的结构,加快了清除血液中受疟原虫感染的细胞,因而在一定程度上对疟疾有限制作用。携带两份该基因的纯合子则患有镰刀型贫血症,他们的红细胞扭曲成新月形或镰刀形,以致不能正常循环,所以引起出血、气短、骨痛、肌痛、腹痛等症状。患病儿童的病情十分可怕,一般无法活到生育年龄。有正常等位基因的纯合子个体的红细胞虽然完全正常,但他们缺乏对疟疾的抵抗作用。镰状型细胞基因体现了杂合子优势(heterozygote advantage)。因为杂合子对疟疾的抵抗性比两种纯合子都要好些:有镰状细胞基因的纯合子因镰刀型贫血症而不能生存,没有生育机会;有正常等位基因的纯合子又因为易感疟疾而不适应生存。这两种选择力的相对强度决定了这个位点的基因频率。因此,引起致命疾病的基因和使人易感疟疾的基因可以同时在人群中维持很高的频率。
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1700668710 虽然镰状型细胞基因是用来说明疾病被保留下来的经典例子,但它仍然是一种不多见的基因,原因有三。首先,它的分布不广,仅发现于热带非洲。其次,血红蛋白的改变是一种简单的适应。许多别的适应,例如色觉视力和发热的能力,都更加复杂,涉及密切相关的几个系统,因而需要许多基因才能形成;相反,镰状细胞等位基因与正常基因的差别,是只有一个T代替了一个A。这个基因翻译成血红蛋白时,氨基酸也只有末端的缬氨酸代替了谷氨酸,这种分子改变使红细胞体现出异常的形态及性质。最后,有特别强大的选择力针对一个基因位点;很可能在人类群体中,杂合子的优势很普遍,但是对纯合子的负选择很弱,其作用难以检出。
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1700668712 在疟疾不多见的地区,可以预见,镰状细胞等位基因的频率会下降。实情确实如此,非洲裔美国人已在没有疟疾的地区生活了十代之久,在他们中间该基因的频率比非洲人的频率更低。看来,自然选择已经使镰状细胞基因频率在疟疾不多的地区下降,这是可以根据演化理论推断出来的。
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1700668714 其他遗传性血液异常也有防御疟疾的作用,最具戏剧性的有葡萄糖6—磷酸脱氢酶(G6PD)缺乏症。有这种异常基因的人接触氧化剂如奎宁时,会发生溶血,病得很重。而奎宁又是最原始的、现在仍然有效的抗疟药。当疟原虫在红细胞中生长并消耗氧气时,缺乏G6PD的红细胞就会破裂,从而抑制了疟原虫的繁殖。在这种情况下,某些疟原虫演化出了自己合成G 6 PD的能力,这是宿主与病原体之间“军备竞赛”的又一个例子。
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1700668716 4%的北欧人带有一个引起囊性纤维化的隐性基因,70%的携带者只有单个突变等位基因(△F508),人类基因组计划的负责人弗朗西斯·柯林斯(Francis Collins)说,这“提示可能有某种杂合子选择,或者这个突变基因在北欧人中有很强的奠基者效应”。具体是什么好处维持了囊性纤维化基因的频率?现在仍然不清楚,有资料提示可能是它降低了腹泻所致的死亡率。
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1700668718 戴萨克什病(Tay-Sachs disease)中所有的纯合子都在生殖年龄以前死亡,但该基因在阿什肯纳茨(Ashkenazic)犹太人中出现的频率仍然有3%~11%。维持这样高的频率,意味着杂合子比正常纯合子的生殖优势要高6%。根据有关感染率和人群分布的资料,它对杂合子的益处可能是预防结核病,这在犹太人的历史上曾经是一个重要的选择力量。X染色体易裂症(fragile X syndrome)也是一种常见的遗传病,每两千名男性婴儿中有一个智力发育停顿。有充分的证据表明,女性杂合子的生殖成功率更高。
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1700668720 加利福尼亚大学的生理学家杰瑞·戴蒙德(Jared Diamond)最近提出了另一种机制,也可以解释为何某些致病基因的频率比预期更高。他指出,多达8/10的妊娠因早期或晚期流产而失败。其中绝大多数未被发觉,因为这些都发生在胚胎着床之前或者刚刚着床之后。只要一个基因可以略微降低流产率,它就会被选择留下,即便它增加了某种疾病日后发病的机会。戴蒙德举出儿童期发病的I型糖尿病为例,这是DR3基因引起的一种遗传病。如果双亲之一为携带异常基因的杂合子,另一个为正常基因的纯合子,理论上子代带有DR3基因的频率应该是50%,然而实际的观察数据却是66%。怎么会这样?可能原因是,DR3基因在胎儿期能够大大减少流产率,从而自己保存下来,虽然它后来会引起糖尿病。
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1700668722 苯丙酮尿症是另外一个依靠母亲内的子宫选择得以维持的基因疾病。其纯合子不能处理正常食物中所含有的常量苯丙氨酸,表现为智力发育停滞。对于这类群体,只要注意保证食物里不含苯丙氨酸,就可以预防智力发育障碍。这个例子很好地说明了,即使是完全遗传的疾病也是完全可以通过控制后天环境加以防止的。苯丙酮尿症比较常见,1%的人带有该基因,所以许多国家地区要求在出生时进行普查。为什么这样多见?同糖尿病基因一样,这个苯丙酮尿基因似乎也是通过降低胎儿流产率而保存自己的,尽管它会引起疾病。
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1700668728 我们为什么会生病 “法外基因”(outlaw genes)
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1700668730 牛津的生物学家道金斯把生物体看作是基因复制出更多基因使用的“载体”。许多基因的合作形成细胞、器官和个体,只是因为这是复制出更多拷贝的最佳途径。身体的细胞像是作坊,各有专门的功能,必须互相合作才能生存、繁殖。只有为了整个机体各尽其责,基因才有可能进入下一代,除此之外,别无他途。果真是这样吗?考虑到这里的巨大收益,任何可能使一个基因传到下一代的“投机”策略都会被派上用场,哪怕这种做法可能会降低这个后代的生存能力。这种情形真会发生吗?
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1700668732 确实有某些基因会更“拼命”地进入精子或卵细胞,即使这会对它们的携带者产生不利的影响。这样的例子不少,我们最熟悉的是小鼠的T位点基因。雄性如果有两个异常的等位基因,后果不堪设想。但是,对于只有一个异常拷贝的雄性来说,该基因传到后代的概率大于90%,而不是50%。这个例子很好地说明了“法外基因”的活动,它只对基因本身有利,对个体和物种都有害。我们之所以能够发现它,是因为它酿成了严重的后果,而且我们可以在小鼠中进行对照实验。人类是否也有这种法外基因呢?它们为了更“拼命”地进入生殖细胞,是否也造成了我们后代的生存缺陷呢?
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1700668734 多囊性卵巢综合征可能正是这样一个例子。这种疾病,在不孕门诊的病人中占了21%,其特征包括月经不规则、肥胖、肌肉发达。最近的一项研究发现,女性病人80.5%的姐妹也患有该病,这个比例之大难以用常染色体显性或X连锁基因来解释。澳大利亚阿德莱德的研究者威廉姆斯·哈格(Williams Hague)及其同事考虑到,这种情形的可能原因是卵细胞中细胞质DNA的传递,或者该基因扭曲了减数分裂的过程,增加了它们进入卵细胞的机会,后者也叫作减数分裂驱动(meiotic drive)。
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