

进化的副产品
作者:袁越镰刀型贫血症的发病机理是所有生物系大学生的必修课。这是一种遗传病,病人的血红细胞呈镰刀型,携带氧气的能力很低。这个病的奇妙之处在于,变形了的血红细胞能对抗疟疾,这一点在非洲很有优势,这就是为什么这种疾病会在非洲地区如此流行的原因。否则,这样一种影响新陈代谢效率的病变,肯定早就被自然选择淘汰了。
镰刀型贫血症是人类最早弄清真相的遗传性疾病之一。随着遗传学研究的深入,科学家们越来越多地发现,绝大部分遗传病都和镰刀型贫血症一样,不都是有害的。很多所谓的“坏基因”,都会在某个让人意想不到的地方摇身一变,成为一种“好基因”。
精神分裂症(Schizophrenia)就是一个有趣的例子。从表面看,这种病会让患者产生幻觉,行为偏执,甚至使人发疯,严重影响患者的正常生活,应该属于被自然选择所淘汰的范畴。可是,这种病目前在全世界的发病率保持在1%左右,这个比率在遗传病当中算是很高的了,这到底为什么呢?
与镰刀型贫血症不同的是,精神分裂症不是一种单一基因的遗传病。事实上,科学界目前已经发现了几十种基因和精神分裂症有关联,但这些基因的确切作用仍然不明。有人也许会问,既然人类基因组测序工作已经完成,为什么还不能确定到底有哪些基因会导致遗传病呢?原因很简单:人的基因实在是太多了,大部分基因的功能都未搞清。另外,人与人之间的基因顺序存在大量的微小差异,很难确定某种差异和遗传病之间的关联。
针对这类问题,科学家最常采用的方法就是“家族分析法”。具体说,科学家需要找到有精神病史的家族成员,分析他们的DNA和正常人之间的区别,看看是否能从中找到某种规律。那几十种“精神分裂症基因”就是这么被发现的。不过,这个方法只能找出可能的致病基因,无法弄清它们的作用机理。
这些基因为什么没有被自然选择所淘汰呢?为了回答这个问题,英国巴斯大学的科学家们对包括人在内的几个灵长类动物,以及一些哺乳动物的“精神分裂症基因”进行了纵向的对比研究。结果发现,在目前已知的76个精神分裂症基因当中,有28个显示出了遗传优势,也就是说,这28个精神分裂症基因居然是被进化所青睐的!
比如,一种名为DISC1的基因是目前公认的一个和精神分裂症关系最密切的基因。科学家们发现,这个基因在猩猩和老鼠中都存在对应的基因。与其他类似的基因相比,DISC1在不同物种之间的变化很小,说明这个基因具有重要的价值,经过多年的进化仍然没有发生显著的改变。
这篇论文发表在今年9月份的《英国皇家学会会报(生物科学版)》(Proceedings of the Royal Society B)上。巧的是,美国约翰·霍普金斯大学的几名科学家几乎同时在《细胞》(Cell)杂志上发表了一篇论文,描述了DISC1基因的一项新功能。他们发现,这个基因能对成年小鼠大脑内新生成的神经细胞进行调控。如果此基因出了问题,那么新生成的脑细胞就会失控,随机地(而不是有条理地)与现有的神经网络进行结合。这些新细胞的树突数量也会相应增加,而且非常容易被刺激。换句话说,缺乏这个基因的小鼠大脑很容易失去控制,变得更加“混乱”。
大脑失去控制的结果是什么呢?电影《美丽心灵》的原型、数学家约翰·纳什(John Nash)认为,这样的大脑更加富有想象力,也就更富有创造力。纳什本人就是这样一个例子,他一生都在和精神分裂症做斗争,但却运用他非凡的数学才能,在经济学领域做出了优异的贡献,获得了诺贝尔经济学奖。
纳什绝不是历史上唯一一个具有精神分裂症的奇才,梵高和牛顿都曾经患过精神分裂症。另外,世界最著名的物理学家爱因斯坦,以及搞清DNA结构的著名生物学家詹姆斯·沃森(James Watson)都有一个患了精神分裂症的儿子,显示这两人体内很可能都带有某种能够导致精神分裂症的基因。
科学界一直有这样一个假说,认为精神分裂症基因很可能会让人变得更加富有创造力,这一点显然是具有遗传优势的。“不过,这一假说目前缺乏足够的实验证据。 精神分裂症副产品进化