撰文/路易斯·米格尔·阿里萨(Luis Miguel Ariza)
在热带地区,很多人都携带有一种突变基因,它能将红血球从正常的双凹碟状转变为镰刀形——这正是致命性贫血症的根本病因。20世纪30年代,遗传学家J·B·S·霍尔丹(J. B. S.Haldane)提出,这种基因之所以出现,是“两害相权取其轻”的结果:虽然镰刀形红血球会提高贫血症的致死率,却可以让人们患疟疾的几率降低90%,后一种疾病是由热带按蚊传播的。霍尔丹还提出了一个惊人的观点:传染性疾病可以推动进化进程。今天,科学家已经可以在实验室里,利用复杂生物体直接验证霍尔丹的观点。
2007年夏天,西班牙研究人员就在《美国科学院院刊》上发表了相关研究结果。
西班牙国家生物技术中心的微生物学家若泽·路易斯·马丁内斯(José LuisMartínez)和马德里自然科学国家博物馆的阿方索·纳瓦斯(AlfonsoNavas)是这项研究的负责人,他们的研究对象是体型微小的线虫(Caenorhabditiselegans),这是生物学研究中常用的一种蠕虫。2001年,马丁内斯和纳瓦斯着手进行研究时,本意是想弄清楚,为什么线虫被绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)感染后会在几分钟内死亡。短短一个星期之后,研究人员就发现,152个培养皿中,有一个挤满了存活下来的线虫。纳瓦斯说:“最初,我们认为肯定是哪里出了差错。”但接下来的试验证明,这些线虫的突变异种不仅能抵抗绿脓杆菌的攻击,还能以它们为食。纳瓦斯解释说:“线虫就像在示威:‘我不仅能抵抗感染,还能吃掉这些坏蛋!’”
尽管科学家早就报道过病毒和细菌的自发突变,但对结构复杂的动物来说,如此迅速的突变并非好事。研究证实,发生在动物体内的大多数突变都是致命的,所以它们根本不会留存下来。但在线虫身上,情况并非如此:自从6年前意外得到第一批线虫突变异种以来,纳瓦斯已经培养出上千条线虫突变异种。通过显微镜可以看到,生长在一堆大肠杆菌中的普通线虫会紧张地扭来扭去。相反,线虫突变异种的后代却从容不迫,表现截然不同。纳瓦斯说:“这就是进化,正在发生的进化!”
两种线虫的行为差异表明,获得抗菌能力是要付出代价的。发生突变后,线虫的呼吸次数减少了,氧气消耗量比平时少了30%;在争抢食物时,动作也不如普通线虫迅速。这些突变异种能在病菌的攻击下存活下来,可能是因为它们启用了“备用酶”帮助呼吸。马丁内斯说,从达尔文进化论的角度看,这种现象代表着“次等选择”,与热带人利用镰刀状红血球的突变抵抗疟疾的情况类似。










