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到達一定高度的醫學是不是在一定程度上阻礙了人類的進化?

醫學的進步不是阻礙了人類的進化,而是改變了人類的進化方向。


人類通過進化獲得疾病的免疫力有兩個經典的例子。一個例子是天花。天花是人類歷史上危害最大的傳染病。由於天花感染人類的歷史很長(約1萬年),人類在與天花漫長的鬥爭中進化出了一定的免疫能力。CCR5-Δ32就是這麼來的。由於CCR5-Δ32基因不能表達出CCR5受體,攜帶CCR5-Δ32基因的白細胞表面的CCR5受體會減少,而CCR5-Δ32純合的個體完全不表達CCR5受體。攜帶CCR5-Δ32基因的人對天花有更強的免疫力。歐洲由於深受天花的危害,那裡的CCR5-Δ32的頻率特別高,達到10%。


故事並沒有隨著天花的滅絕而結束。天花滅絕了10年後,人類又發現了一種嚴重的傳染病,這就是艾滋病。感染HIV的人會逐漸失去免疫力,最後死於免疫力低下帶來的感染。然而,人們很快發現,有極少數人(約1%多一點)感染了HIV很多年也不發病,這部分人被稱為精英控制者(elite controller),其中很多精英控制者是CCR5-Δ32的純合子。由於CCR5-Δ32在歐洲的頻率是10%,我們可以算出CCR5-Δ32純合子的比例是1%。

科學家的研究表明,CCR5-Δ32純合免疫艾滋病是因為HIV感染細胞除了要有CD4受體,還需要一個輔助受體(coreceptor)。CCR5可以充當HIV的輔助受體。由於CCR5-Δ32純合的個體不表達任何CCR5受體,HIV也就無從下手。儘管CCR5-Δ32攜帶者的CCR5受體數量會減少,但由於他們還有正常的CCR5基因,還能表達CCR5受體,所以他們只能延緩艾滋病的發病,而不能完全阻止,因此只有極少數(1%)的CCR5-Δ32純合子能完全免疫艾滋病。(事實上HIV除了可以用CCR5,還可以用CXCR4輔助受體,這種病毒稱為HIV-X4。但由於各種原因,HIV-X4的傳染性極差,只見於HIV晚期患者,所以CCR5-Δ32幾乎可以完全免疫艾滋病)


更進一步的研究表明,儘管CCR5-Δ32純合子完全不表達CCR5受體,他們的免疫功能似乎並沒有受到影響。人的免疫系統有CCR5受體的替代品,因此CCR5對人體不是必需的。CCR5-Δ32的副作用只有少數證據,比如CCR5-Δ32純合子對西尼羅河病毒(WNV)比正常人更易感。但由於HIV的危害遠遠大於WNV,所以CCR5-Δ32是一種非常「好」的基因。


然而,另一個例子就沒那麼美好了。瘧疾也是一種古老的,危害極大的疾病,直到今天每年仍有數十萬人死於瘧疾。非洲是瘧疾的重災區。然而,肆虐非洲的除了瘧疾,還有一種嚴重的遺傳病:鐮刀細胞貧血症(Sickle-cell disease),80%的病例發生在非洲。患有這種遺傳病的病人在正常情況下沒什麼癥狀,然而,只要稍微缺氧情況下就會發作(通常和運動,生病,缺水等有關)。發作的時候病人的紅細胞會由正常的圓餅形變成鐮刀形。鐮刀形的紅細胞容易卡住,造成紅細胞凝集,血管堵塞;還容易破潰,造成溶血。這導致局部缺血,劇痛,壞死,器官損傷,肺栓塞,免疫能力低下等多種併發症。這種疾病最高發於西非地區,4%的人患有這種病。


按道理來說,遺傳病的基因是不利於後代的生存的,所以會被自然選擇淘汰。然而鐮刀細胞貧血症在非洲國家有這麼高的發病率引起了人們的關注。通過研究表明,這種遺傳病的存在和瘧疾的免疫能力有關。

鐮刀細胞貧血是因為病人表達血紅蛋白A的基因(基因A)發生了突變。突變了的基因(基因S)無法產生正常的血紅蛋白。這是一種隱性基因,因為同時攜帶AS的雜合子可以同時表達正常的和異常的血紅蛋白,紅細胞還能維持正常形狀,這些人不表現出癥狀,被稱為攜帶者(Sickle cell trait)。而純合子SS就比較慘,他們無法表達正常的血紅蛋白,鐮刀細胞貧血症患者就是SS純合子。


瘧疾是瘧原蟲寄生紅細胞引起的。瘧原蟲是一種細胞寄生的病原體,必須在紅細胞內發育成熟才能繁殖。然而,當瘧原蟲感染鐮刀細胞攜帶者AS的紅細胞時,由於AS的紅細胞含有一定量的異常血紅蛋白,它們比正常血紅蛋白更脆弱,所以會過早的裂解,導致瘧原蟲無法發育。此外異常血紅蛋白也不利於瘧原蟲的攝取。因此攜帶者對瘧疾,尤其是重症瘧疾有很強的抵抗力,達到90%。


由於鐮刀細胞攜帶者對瘧疾有較強的抵抗力,所以在非洲有一定的生存優勢。所以S基因在非洲的頻率不低,最高可達20%。然而,當S基因的頻率上去之後,悲劇發生了。S基因頻率增加導致純合子SS人數增多。這使得很多人深受其害。在2013年,有17萬人死於鐮刀細胞貧血症。所以人類儘管進化出了抗瘧疾的免疫能力,卻付出了沉重的代價。


S基因除了有一定的抗瘧疾功能,對人基本上是有害無利的。不僅僅使純合子深受其害,即便是攜帶者,他們的紅細胞在極端情況下仍然會發生鐮刀狀病變。比如患重病的情況,這增加了他們的死亡率。此外攜帶者運動員的成績也普遍不如正常人(AA),他們也更容易在運動時猝死。這是因為劇烈運動,尤其是無氧運動很容易引起缺氧和缺水,這會導致紅細胞發生鐮刀狀病變,降低血液的供氧能力。


由於S基因只有抗瘧疾的好處,而副作用很大,所以當衛生條件提升,抗瘧葯普及後,S基因在非洲的頻率以每年1%的速度降低。由於美國已經消滅了瘧疾,非裔美國人的發病率已經從4%降到0.25%,並還在繼續降低。我們相信等以後更好的瘧疾疫苗,瘧疾葯研製出來,人類徹底征服瘧疾之後,我們再也不需要S基因了。

所以,人類通過自然進化免疫力對抗疾病並非是沒有代價的,有的進化是利大於弊的,像CCR5-Δ32,然而有的進化是弊大於利的,甚至是一條死胡同。如果完全交給自然選擇,結果並不利於人類更好的發展。醫學的進步恰恰就是為了讓人類的進化不再受到疾病的限制,而是可以放心的往更健康,更強壯,更符合人類需要的方向進化。

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