自然選擇為什麼還沒有消滅遺傳疾病 | 科學人 | 果殼網 科技有意思

（本文由 Nautilus 授權轉載，譯/LH）當約翰·查爾斯·馬丁·納什（John Charles Martin 「Johnny」 Nash）第一次聽到他腦中的聲音時，他還是個少年。作為一名基督徒，他把這個聲音解釋為上帝在對他說話，他曾遵循這個聲音的指引穿行至一條繁忙的高速公路正中央。他曾是一名深有造詣的國際象棋棋手和一個數學天才，但是下棋和計算對他而言變得越來越艱難。不久之後，他被精神醫師診斷患有精神分裂症。同樣的疾病也曾經折磨過他極具才華的父親——已故的諾貝爾獎得主，曾在經典電影《美麗心靈》中由羅素·克勞演繹的數學家約翰·福布斯·納什（John Forbes Nash）。

現在全球有超過2100萬人罹患精神分裂症。和其他數千種危險的疾病一樣，精神分裂症具有很強的遺傳性。這一現象給研究演化的科學家們提出了一個難題：這些疾病降低了基因攜帶者的適應度，但為什麼它們的致病基因卻能一直保留下來？試圖解釋這個矛盾的辦法之一是所謂「平衡選擇」理論：這些可遺傳基因突變雖然會致病，但往往能在其他方面對人有益。理查德·路溫頓（Richard Lewontin）和約翰·哈比（John Hubby）在1966年提出這一思路，他們假設有害隱性基因能在群體中流通以保持群體的基因多樣性。基因多樣性太低，一些個體就會患上有害疾病；基因多樣性恰好適量時，一些人則能從「雜合」基因中獲得優勢。

關於平衡選擇的研究：上圖表現了自然選擇模擬中變異頻率隨時間的變化。不同的顏色代表著在人群中觀察到的特定基因的不同變體。圖片來源：hfsp.org

平衡選擇最著名的例子是鐮刀形紅血球疾病，這種疾病阻礙血液和氧在體內的循環，是一種無法治癒的貧血症。當從父母雙方各遺傳一份鐮刀形紅血球等位基因時，貧血病將全面爆發，這常使患者在未達生殖年齡時夭亡。但是當人只遺傳一份致病等位基因時，結果不僅遠遠不會像遺傳兩份時那樣糟糕，他們還能擁有對瘧疾的抵抗力。

在造成精神分裂症的眾多基因變種中有一些與酗酒和躁鬱症相關的基因變種，科學家們推測它們可能會給人帶來創造力，更強的記憶力和數字的天賦。這種現象在基因層面上是如何運作的我們尚不清楚，但是最近一組國際科學家團隊的研究為這一複雜的過程提供了新線索。這組科學家團隊由德國馬克斯·普朗克演化生物學研究所（Max-Planck Institute for Evolutionary Biology）的演化免疫遺傳學家托比亞斯·倫茨（Tobias Lenz）領導，他們發現了證據證明平衡選擇可能不僅僅和各個等位基因有關，它還和它們臨近的基因組成有關係。

專家已經在人類基因組中確認，至少有11000個基因存在一些可以致病的變體。一些可致病的基因變體的延續，不是靠自己身上的平衡選擇，而是靠附近鄰居基因的平衡選擇，這一理論不是倫茨和他的同事們第一個提出來的，但他們卻是第一個給出實實在在證據的。

研究人員們分析了基因組中一個名叫「主要組織相容性複合體」（major histocombatibility complex，MHC）的區域。這一區域包含幫助免疫系統識別外來物質的基因。為了提供多樣的免疫系統蛋白質以幫助人們抵抗不斷進化的細菌和病毒，MHC區域的基因突變速率尤其快。那些和複雜遺傳疾病——比如精神分裂症，阿爾茲海莫氏病，數種癌症，還有普通自體免疫性疾病例如類風濕性關節炎——相關聯的MHC基因，它們附近的基因也常常一起遺傳下來；而研究者發現，恰恰是這些附近基因里，突變尤其之密集。

來自6500人的基因測序數據可以確認平衡選擇確實存在：有效的免疫系統帶來了益處，但也要付出代價——保留了其附近編碼了遺傳疾病的基因。

倫茨說：「以前對平衡選擇的研究，大多隻關注了那個基因本身，我們現在證明我們應該把平衡選擇放在更寬泛的情景中看，要包括遺傳連鎖上鄰近區域的別的基因。」他表示考慮到遺傳疾病和我們重要的生理組成部分例如免疫系統之間的關連時，類似的研究會幫助我們估算這些遺傳疾病有多頑固，又對我們有多必要。

他說：「一定程度上，如此錯綜複雜的損益平衡是在告訴我們，我們永遠都不能擺脫致病基因變體。」（編輯：小Alice呀）

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