無意中看到一篇文章,從進化和遺傳學的角度看人類的腎病,觀點很特別!
有關基因的研究一日千里,現在的醫學和從前已大大不同。現在很多疾病可以從基因的角度去解釋,臨床上利用遺傳學技術幫助診斷的機會也多了很多,新知識出現的速度其實甚至有時令人吃不消,但有一個問題便是,為什麼這些問題基因會一直存在?
進化源於基因突變,突變的出現是没有方向性的。可是,若果一個突變對個體做成的改變會為基因(乃至個體)的生存/繁衍帶來好處,從進化的角度,這個基因傳至下一代的機會便大大增加,而令基因在群體出現的頻繁漸漸增加。以此推論,若果一個基因在某一群體的頻繁異常地高,很可能這個基因會為個體帶來好處,而令擁有這個基因的個體成功繁殖率較没有這個基因的個體高。
但另一角度來看,如果一個致病的基因在群體的頻率很高,那又如何解釋呢?會否這個基因其實有一些對個體有好處的功用,只是未被發覺?還是由於基因突變出現時的環境和現在的環境大大不同,從前是有益的基因在近代變成有害?又還是這個基因的遺傳是和其他為個體帶來好處的基因連在一起?
從前唸書時,在這個課題出現的例子只有一個,就是血紅蛋白基因的突變,引致如鐮刀型紅血球病變、地中海貧血等疾病。由於基因突變,擁有兩個問題基因的個體會患上貧血,但若只擁有一個問題基因,卻可以抵抗在非洲肆虐的瘧疾,所以擁有這個基因在瘧疾流行的地區便反而帶有優勢,例如黑人較其他人在這個基因上,便有著較高的突變頻繁。
近來很多流行病學研究都指出美國黑人患上某些腎病的機會比白人高,現象一直都没有解釋。但近來發覺原來黑人腎病患者的群體中一個叫APOL1的基因突變頻率較其他人種為高,而這個基因是和某些腎病有關連的。如前所說,根據自然選擇理論,這個基因是否會為黑人帶來什麼好處?
根據研究,原來這個APOL1基因製造的蛋白有著對抗錐蟲的功用,錐蟲有數種,可以入侵牲畜,但人類由於擁有這個基因,便對牠們免疫。可是演化是一場競賽(arm race),不同物種之間的演化很多時都是互相影響,為了要躲避敵人,草食動物會演發出敏捷快速的動作,敏銳的聽覺和視力;但肉食動物也會演化出銳利的牙爪和優秀的捕獵技巧;細菌對付抗生素而演化出抗藥性也是很好的例子。
其中一種錐蟲Trypanosoma brucei rhodesiense 便發展出一種可以避開人類APOL1蛋白的機制,感染人類,引致非洲昏睡病,嚴重的可以引致死亡。但人類對此便又作出相應演化,這個APOL1有兩個突變G1和G2,擁有這個突變的個體可以抵抗錐蟲的入侵,減低患上昏睡病的機會。可是代價便是有較高患上某些腎病的機會。文章還指出人類約於20000-100000年前離開非洲進入歐洲,那時這個基因突變還未出現,這變解釋了為什麼這個基因在黑人的頻率特別高。我們知道現在美國很多黑人都是當年來自非洲黑奴的後代,所以他們體內也帶有這個基因。
現在社會的生活環境和當年基因出現時的環境當然大大不同,科技進步,我們的壽命增長了,所以腎病顯示出來的機會也大大增加,反之在美國受到錐蟲入侵的機會微乎其微,故此基因的害處便反而更加顯現。很多疾病都在某些地方的人種特別高,當然有很多其他原因,但以進化的角度去解釋這些現象是其中一個十分言之成理的方向。
推論下去,那是否所有由基因突變引發的疾病都可以依此解釋?除了致病基因,其他控制不同特質的基因呢?
http://www.jci.org/articles/view/46263#B58