〈第2章 加拉巴哥群島的啟示〉

達爾文的「天擇」學說

查爾斯．達爾文（Charles Darwin）於一八五九年寫下了《物種起源》（On the Origin of Species）一書，探討地球為何存在如此多樣的生物，並且提出「天擇」（natural selection）學說，認為「適應環境的生物才能生存下來，並透過基因的傳遞改變原有的面貌」。

南美洲大陸以西一千公里外的太平洋上，十三座小島組成了加拉巴哥群島（Galápagos Islands）。群島裡的每座小島皆與世隔絕，各自保有獨特的生態系統。舉例來說，有些小島受到南極冰冷洋流的影響，即便位於赤道正下方，依然有企鵝棲息其上。一八三五年，達爾文搭乘小獵犬號環遊世界，途中造訪加拉巴哥群島上的各座小島，注意到每座小島上的雀鳥（後被統稱為達爾文雀，［Darwin’s Finch〕）各有不同形狀的鳥喙。他發現，這是雀鳥為了適應各座島嶼的環境，經過「天擇」生存下來的結果。

例如棲息在以乾燥堅硬的種子為主食的小島，雀鳥的鳥喙就相當巨大。因為在這個小島上，雀鳥擁有足以咬碎種子的巨大鳥喙，更有利於生存。另一方面，棲息在多雨且以柔軟蟲子為主食的小島，鳥喙較小的雀鳥具有生存優勢。因此，這座小島發生乾旱時，必須大量進食以維持體型的巨喙雀鳥便無法在此生存。

達爾文的主張並不是指「強大」或「優秀」的生物才會被選中。他發現「適應生存環境」的生物，才能經過天擇的考驗而留下後代。此外，生物也會為了適應生存環境，將自己的外形特徵改變得更有利於生存。換句話說，在某種情況下看似不如其他個體的外形特徵，在環境改變時反而可能是最佔優勢的。

瘧疾與鐮刀型紅血球疾病

從人類的疾病，也能看到環境對於基因的天擇。最典型的例子，便是瘧疾與鐮刀型紅血球疾病（sickle cell disease）的關係。

鐮刀型紅血球疾病是體染色體隱性遺傳疾病，父母會遺傳給子女。人類會繼承父親與母親的基因，但只有同時繼承了父親與母親雙方的鐮刀型紅血球疾病基因（同型結合［homozygous〕）才會發病，只繼承其中一方的基因（異型結合［heterozygous〕）並不會發病。

正常的紅血球是中間凹陷的圓餅狀，鐮刀型紅血球疾病的紅血球則是鐮刀狀。鐮刀狀紅血球容易遭到破壞，不僅會引發溶血導致貧血，也會阻塞血管造成器官梗塞。繼承這種基因的同型結合通常壽命不長，因此被視為對生物有害的基因。然而，非洲部分地區有將近一成的人擁有這種基因，原因是繼承這種基因的同型結合與異形結合不容易感染瘧疾。

瘧疾會在潛伏在紅血球裡繁殖。不過對繼承這種基因的人來說，瘧原蟲一旦進入人體就會破壞紅血球，使免疫系統得以發現瘧原蟲的蹤跡而展開攻擊，所以不容易引發瘧疾。因此，瘧疾流行的地區裡，繼承這種基因的個體由於擁有極高的存活率，而被選為應該優先傳承的基因。

在瘧疾流行的地區，還有其他許多紅血球病變被通報為遺傳性疾病。例如常見於地中海諸島的紅血球病變，稱為地中海型貧血（thalassemia）。除此之外，以熱帶地區居多的遺傳性球形紅血球增多症（Hereditary spherocytosis）、蠶豆症（G6PD deficiency）、Duffy抗原陰性血型等疾病，全是基於瘧疾的耐受性（不容易感染）所進行的天擇。

由此可知，瘧疾是毒性極強的傳染病，使得生物用盡方法積極篩選不易受到感染的基因。

由瘧疾的天擇所導致的SLE風險基因

如眾所周知，SLE這種疾病實際上與鐮刀型紅血球疾病一樣，來自非洲、南美或東南亞等瘧疾流行地區的人更容易罹患此病，也容易惡化成重症。其中以非裔美國人最容易演變成重症，SLE的發病機率大約是歐洲人的三倍，也很容易併發腎功能衰竭等症狀。

既然如此，與自體免疫疾病有關的基因，是否有可能是為了抵抗瘧疾等傳染病所進行的「天擇」？在此將探討其中的可能性。

目前已知Fcγ受體的基因變異，即是與SLE有關的重要基因。從世界地圖來看帶有Fcγ受體基因變異的比率，以非洲、南亞／東南亞、南美等瘧疾流行地區居多。由此可知，這種變異的基因「是否因為能夠抵抗瘧疾感染，所以經由天擇讓這些地區的人們傳承下來」？

事實上，據研究報告指出，同型結合若是帶有這類變異基因，SLE的發病風險會增加一．七倍，但是感染瘧疾重症的風險會下降○．五倍。換句話說，Fcγ受體的基因變異，是為了不容易感染瘧疾的天擇結果，代價則是須承擔SLE發病的風險。

Fcγ受體是一種能向辨識出抗體的細胞下達指令的分子，讓細胞激起發炎反應或處於靜止狀態。由於生物最重視抵抗外敵入侵，因此體內帶有多個能激起發炎反應的Fcγ受體。另一方面，能讓發炎症狀呈靜止狀態的受體只有一種（Fcγ受體IIB）。研究發現，若是將抗發炎的Fcγ受體基因從實驗動物身上剔除（去除特定的基因序列），實驗動物就會抑制不了體內的發炎症狀而引發SLE。不過，這些動物對於實驗性質的瘧疾感染均有抵抗力。

換句話說，與SLE有關的Fcγ受體基因變異容易引起發炎症狀，但是具有感染瘧疾時不易惡化成重症的優勢，因此，這種基因被非洲、東南亞、拉丁美洲等瘧疾流行地區的人們經由天擇傳承下來。然而，這種基因在現代卻成了他們SLE發病或惡化成重症的主要因素。

薩丁尼亞島的新發現

在歐洲也能發現與SLE有關的基因透過瘧疾天擇傳承下來的例子。

享譽盛名的地中海度假勝地、義大利的美麗島嶼薩丁尼亞（Sardegna），如今卻是以島上居民多數罹患SLE、第一型糖尿病、多發性硬化症等自體免疫疾病而聞名。為了調查其中原因，研究人員曾於二○一五年分析了當地人的基因。鑑定的結果發現一種薩丁尼亞居民特有的新型SLE基因變異，也就是與BAFF基因有關的變異。

耐人尋味的是，以BAFF蛋白為標靶的生物製劑目前已被研發用於治療SLE，可望成為最先進的治療藥物。

免疫系統的指揮中心T細胞會在人體遭到感染時，命令B細胞發射「抗體」飛彈。BAFF就是能活化B細胞使其更容易生產抗體的物質，這些抗體若是過多，除了產生能夠對抗感染性微生物的抗體之外，也會產生自體抗體，進而導致SLE發病。這座島上的SLE患者，便是因為基因變異產生過多BAFF，以至引發SLE。

此外，義大利及歐洲全境都找不到BAFF基因變異的案例，唯獨薩丁尼亞島才有這種新型變異。

由此可知，如果僅在某個特定地區發現一種新型基因變異，該地區的特殊情況會使帶有風險基因的人經由「天擇」而增加。

至於為何只在薩丁尼亞島發現這種基因變異？醫學期刊《新英格蘭醫學雜誌》（New England Journal of Medicine）指出，薩丁尼亞島直到一九五○年仍飽受瘧疾威脅。這座島在一九四六年才展開瘧疾消滅行動，在此之前一直都是瘧疾的流行地區。

既然如此，為何BAFF基因變異會對瘧疾產生抗性（不易感染，或者即使感染也不易惡化成重症）？原因是若體內含有大量BAFF物質，就能有效生產抗體。也就是說，一旦感染了瘧疾，身體就會產生大量抗體來消滅瘧疾，因此對瘧疾產生抗性。事實上，經研究發現，體內含有過多BAFF基因的實驗鼠會罹患自發性SLE，不過，就算讓實驗鼠感染瘧疾，牠也會對瘧疾產生抗性。

換句話說，含有過量BAFF基因會對瘧疾產生抗性，同時也具有SLE發病的風險。因此，曾飽受瘧疾威脅的薩丁尼亞島上，至今仍有許多人帶有這種基因變異，這也使得SLE發病的風險大為提高。

〈第2章 加拉巴哥群島的啟示〉

達爾文的「天擇」學說

查爾斯．達爾文（Charles Darwin）於一八五九年寫下了《物種起源》（On the Origin of Species）一書，探討地球為何存在如此多樣的生物，並且提出「天擇」（natural selection）學說，認為「適應環境的生物才能生存下來，並透過基因的傳遞改變原有的面貌」。

南美洲大陸以西一千公里外的太平洋上，十三座小島組成了加拉巴哥群島（Galápagos Islands）。群島裡的每座小島皆與世隔絕，各自保有獨特的生態系統。舉例來說，有些小島受到南極冰冷洋流的影響，即便位於赤道正下方，依然有...

序章 從「免疫學」學到的事

第Ⅰ部 免疫與基因——跨越時空的疾病
第1章 沒有病原體的疾病
第2章 加拉巴哥群島的啟示
第3章 史上最毒的流行性感冒
第4章 不祥的蝙蝠
第5章 斑馬的隱身術
第6章 演化醫學的概念

第Ⅱ部 免疫與環境——命運迥異的雙胞胎姊妹
第7章 「清潔」這種病
第8章 昭和時代小孩流「綠鼻涕」的秘密
第9章 「老朋友」寄生蟲
第10章 腸道菌群的力量

第Ⅲ部 免疫系統的演化——自體免疫與過敏疾病的起源
第11章 隨人類演化出下顎所產生的疾病
第12章 哺乳類獲勝的代價
第13章 邂逅舊人類與新型冠狀病毒
第14章 農耕革命的光與影
終章
後記

序章 從「免疫學」學到的事

第Ⅰ部 免疫與基因——跨越時空的疾病
第1章 沒有病原體的疾病
第2章 加拉巴哥群島的啟示
第3章 史上最毒的流行性感冒
第4章 不祥的蝙蝠
第5章 斑馬的隱身術
第6章 演化醫學的概念

第Ⅱ部 免疫與環境——命運迥異的雙胞胎姊妹
第7章 「清潔」這種病
第8章 昭和時代小孩流「綠鼻涕」的秘密
第9章 「老朋友」寄生蟲
第10章 腸道菌群的力量

第Ⅲ部 免疫系統的演化——自體免疫與過敏疾病的起源
第11章 隨人類演化出下顎所產生的疾病
第12章 哺乳類獲勝的代價
第13章 邂逅舊人類與新型冠狀病...