「物競天擇，適者生存」與疾病？

相信大家在中學的時候都學過達爾文提出的「物競天擇，適者生存」。如果生物擁有某種優勢，令牠們更加適應環境，生存機會增加，繁殖的機會也同時增加，於是牠們有更大的機會把這種優勢傳給後代。漸漸地，這些較成功適應環境的生物就會成了大多數。

提出「物競天擇，適者生存」的達爾文

但原來「物競天擇，適者生存」還可以用來解釋很多有趣的醫學現象。

為什麼西方人比較容易有血管栓塞？為什麼非洲人比較容易有高血壓？為什麼非洲、地中海地區及東南亞人有最多地中海貧血症？原來這幾個現象全都是來自「物競天擇，適者生存」。

先來談談西方人與血管栓塞的關係，研究顯示，西方人血管栓塞的風險比我們亞洲人高得多。例如因坐長途飛機而引起的深層靜脈血管栓塞中，絕大部分都是西方人。所以在某些血管栓塞風險很低的情況，如小手術、坐長途飛機等，我們未必會為亞洲人處方抗凝血藥物，對西方人卻「鬆手」得多。

為什麼會有這個情況呢？其中一個重要的原因是外國人有增加血栓風險的基因，例如factor V Leiden及prothrombin G20210A，的比率比亞洲人高。

Factor V Leiden基因會影響凝血因子V的結構，令到它較難像正常凝血因子V一樣被C蛋白（Protein C）所分解。Factor V Leiden基因在歐洲人的比率高達5-15%，但亞洲人則接近完全沒有。

那為什麼西方人有如此高比率的factor V Leiden基因？其中一個猜想是當歐洲從舊石器時代進入新石器時代後，人們慢慢改變飲食習慣，從捕獵動物改成耕種食物作為食糧。但植物缺少鐵質，所以人們更易得到缺鐵性貧血。特別是女士，她們因為經期及懷孕生產時流血，所以更加是飽受缺鐵性貧血影響的受害者。「物競天擇，適者生存」令歐洲人慢慢演變出factor V Leiden基因，這個基因令他們更易凝血，女士可以減少經期及生產時的流血，男士也可以減少打鬥時受傷引起的流血。在一個缺少鐵質的環境下，減少流血就等如減少鐵質流失，自然就成為了生存的優勢。

科學家發現歐洲較古老的巴斯克人（他們現在居住在西班牙）是歐洲舊石器時代居民的後裔，他們長時期保存捕獵動物的習慣，所以缺鐵性貧血的問題理應較少，而他們帶有factor V Leiden基因的比率差不多是全歐洲最低的。這也為上面的猜想提供了一個證據。

至於為什麼非洲人比較容易有高血壓？科學家相信是因為非洲的氣候又熱又乾，人們流汗流得多，鹽份及水份都流失得很快，於是他們演化出基因，令到他們腎臟可以減少鹽份及水份從尿液中流失。但鹽份及水份過量地留在身體中，就會引起高血壓。

另一個更有趣的猜想是，17世紀的時候，歐洲殖民者大規摸進行黑奴交易，奴隸們被帶至加勒比海地區買賣，所賺的盈餘便購買糖，再運至歐洲。這條從非洲西岸、至西印度群島的黑奴貿易路線被稱為「中央航線」，造成幾百萬非洲黑奴的死亡。黑奴在穿過「中央航線」的時候，時常都缺少食水，而且衛生環境極差，時常會因感染而引起腸胃炎並因肚濕而脫水，所以只有擁有基因令到腎臟減少鹽份及水份流失的黑人才有較大的生存機會。「物競天擇，適者生存」，現在大部分的非洲人的腎臟都有很強的保存鹽份及水份的能力，也因此他們有較高機會有高血壓。這個「中央航線」的猜想近年受到不少質疑，也有科學家提出證據去反對這個學說。但因為它很有趣，小弟還是跟大家分享一下。

最後到談談地中海貧血症，它是一種血紅蛋白上的基因問題引起的紅血球疾病，基因突變令甲型或乙型球蛋白鏈（Globin chain）的製造減少，剩餘的球蛋白鏈會生成不正常且很脆弱的血紅蛋白，引起溶血，造成貧血。

但為什麼這個疾病只出現在非洲、地中海地區或東南亞等熱帶地方呢？原來是因為瘧疾。瘧疾大概是人類史上殺人最多的寄生蟲，它經蚊子傳播，在進入血液後就會走到紅血球內生長。（如果大家想認識多點瘧疾，可以參考史丹福的兩篇舊作《病理筆記：再來2個血液學的個案2》的個案2及《諾貝爾獎特寫：抗瘧記》。）

瘧疾靠蚊子傳播，所以在熱帶地方最盛行，這就正與盛行地中海貧血症的地區脗合。原來地中海貧血症的基因攜帶者的紅血球會令瘧疾原蟲的生長速度減低，於是「物競天擇，適者生存」又令到這些地區的地中海貧血症基因攜帶者大大增加。如果病人只是基因攜帶者，一般都沒有甚麼症狀，而且可以減低瘧疾的攻擊，自然是生存優勢。但如果病人有多條地中海貧血症基因，就可能會變成重型地中海貧血症患者，出現嚴重的貧血症狀，可能需要終生接受輸血。

有趣的是，瘧疾是一個非常非常強的演化因素，除了地中海貧血症，熱帶地區的人還演化出很多種不同的紅血球基因來對抗它，並引起了各式各樣的紅血球疾病。可以說瘧疾根本上就是「紅血球疾病之父」。當你打開一本血液學的教科書，你會發現紅血球的疾病十居其九都是為了對抗瘧疾而演化出來的，包括鎌刀型細胞貧血症（Sickle cell anaemia）、G6PD缺乏症、遺傳性橢圓形紅細胞增多症（Hereditary elliptocytosis）、東南亞卵圓形紅細胞增多症（Southeast Asian ovalocytosis）、丙酮酸激酶缺乏症（Pyruvate kinase deficiency）。非洲人甚至演化出一種很罕見的血型Duffy A- B-去對抗瘧疾，由於它在其他地區非常罕有，當我們要為這些病人尋找血液去進行輸血時可麻煩了！

資料來源：

1. Bauduer, F., Degioanni, A., & Dutour, O. (2009). Medical Genetic Polymorphisms as Markers of Evolutionary Forces Within the Human Genome: Hypotheses Focusing on Natural Selection in the Basque Population. Human Biology, 81(1), 23-42.

2. Lindqvist, P., & Dahlback, B. (2008). Carriership of Factor V Leiden and Evolutionary Selection Advantage. Current Medicinal Chemistry, 15(15), 1541-1544.

3. Bauduer, F. (2015). Why is factor V Leiden so rare in the Basques? Journal of Thrombosis and Haemostasis, 13(5), 697-698.

4. Young, J. H. (2007). Evolution of blood pressure regulation in humans. Current Hypertension Reports, 9(1), 13-18.

5. Kwiatkowski, D. P. (2005). How Malaria Has Affected the Human Genome and What Human Genetics Can Teach Us about Malaria. The American Journal of Human Genetics, 77(2), 171-192.