镰状细胞病和疟疾如何定义进化

镰状细胞病影响着全球2000多万人，并且可能是一种毁灭性的疾病。

这种遗传性血液疾病会影响体内运送氧气的血红蛋白。它导致坚硬、粘稠、香蕉状或镰刀状的细胞粘在一起，抑制了氧气的流动。如果不进行治疗，它会导致严重的疼痛和潜在的致命健康并发症，如感染、急性胸部综合症和中风。

但作为镰状细胞基因的携带者有一个进化上的好处:那些只有一个镰状细胞基因副本的人避免了疾病的最严重症状，也免受疟疾的侵害。

镰状细胞基因大约在20，000年前在非洲进化，但从这种疾病与疟疾的古老遗传联系中仍有许多要了解的。

Ambroise Wonkam，喀麦隆医生，约翰霍普金斯大学医学院医学遗传学教授非洲人类遗传学学会，讨论了如何镰状细胞病和疟疾标志着人类的进化以及它如何凸显了更彻底地研究非洲基因组的重要性。

请告诉我们更多关于镰状细胞病及其与疟疾之间的遗传联系的信息。

镰状细胞病和疟疾之间的遗传联系是我们的基因组如何适应环境的故事。

30万年前人类在非洲进化。撒哈拉沙漠曾经是一个巨大的冰川。但是当它融化时，中非变得更加温暖，为蚊子创造了理想的栖息地。大约5万年前，那些最初感染灵长类动物的蚊子开始感染人类。

有时，人类的基因会自发突变。大约20，000年前，其中一个突变——镰状细胞病的突变——恰好可以预防疟疾。

如果你有一个镰状细胞突变的拷贝，血红蛋白-S，你就是一个携带者。你不会患上镰状细胞病，而且对疟疾有很强的抵抗力。但是如果你有双份拷贝，父母各一份，你就有镰状细胞病。

随着非洲人口的进化，那些没有单一突变的人经常会死于疟疾，而那些有两个基因副本的人会死于镰状细胞病。这就是为什么单一突变在非洲变得非常普遍，因为人口定居，变得更加农业化，并扩大。

关于疟疾治疗，这种特定的单一突变的益处能教会我们什么？

我们知道镰状细胞突变导致了疟疾，但我们不知道具体是如何导致的。一种理论认为，当疟疾感染具有镰状细胞突变的红细胞时，它作为寄生虫生长不良，并且不容易自我繁殖。另一种理论是，一旦血红蛋白-S——导致镰状细胞病的蛋白质——感染了疟疾，它就会迅速从血液中清除，疟原虫就不会生长。但是我们真的不知道。如果我们理解了镰状细胞突变如何延缓红细胞中疟原虫发展的具体机制，这将是发现新的疟疾治疗方法的一条途径，因为你可以操纵它。

最近的研究已经表明疟原虫可能试图逃避镰状细胞突变的保护基因。跟我们说说吧。寄生虫已经尝试这样做了几万年了，我们现在才发现吗？

有可能他们一直在尝试，而研究人员只是最近才发现。

随着时间的推移，一些寄生虫和细菌在一个叫做共同进化的过程中与我们的人类基因组一起进化。例如，第一种结核杆菌与人类同时在埃塞俄比亚的某个地方进化。但是移民影响了这种血统。你在非洲看到的结核病谱系与你在欧洲或东亚看到的并不完全相同。如果有人生活在欧洲，被东亚血统感染，他们会病得更重。这意味着这些血统对我们人类基因组有一些适应。

现在，研究人员假设同样的共同进化可能发生在疟疾上。有可能在某个时候，疟疾也发展出一种对人类有耐受性的突变。但是我们才刚刚开始理解这一点。那些似乎避开了镰状细胞突变抗性的突变是描述得很认真仅仅在两年前，这些数据集中在冈比亚和肯尼亚。

从镰状细胞突变和疟疾共存了很长时间的其他地区收集同样的数据非常重要，如西非、印度或中东的一些地区，以查看是否有相同的变化模式。

为什么研究非洲基因组对每个人都很重要，不管他们是否有镰状细胞突变或有患疟疾的风险？

我们的人类基因组就像生命的图书馆。有三个关键因素改变了它的内容:直接环境、食物、感染类型和自然选择模式——镰状细胞只是其中的一个例子。综合所有这些因素，非洲拥有人类最多样化的基因组——然而我们对它却知之甚少。

我们都是非洲人。那是我们人类30万年前进化的地方。大约7万年前，其中一些人定居在今天的欧洲、亚洲和美洲等地。但是绝大多数的变异从未离开过非洲。

然而，目前大多数关于镰状细胞病的研究都是在欧洲或美国进行的，那里的人口遗传变异只是我们在非洲发现的一小部分。

还有哪些因素使非洲基因组独一无二？

由于非洲的生态环境，非洲基因组也很重要。欧洲和亚洲是水平分布的；但是非洲位于南北轴线上，所以它跨越了许多纬度，有更多样的气候，食物和传染病的种类。

例如，在地中海地区，人们会喝牛奶。在非洲中部，他们不会——所以乳糖不耐症在非洲中部的人们中很常见，因为牛奶从来不是他们饮食的一部分。从移民中，我们看到了非裔美国人同样的不宽容。

了解我们的基因组也是公平的必要条件。如果你不知道与疾病相关的变体的内容，你就不能公平地为所有人行医。这是研究非洲基因组的科学使命——作为科学家和人类社会，我们别无选择。

很长一段时间，人们没有看到它，但今天，在科学和政策层面有了更多的认识，你会看到在未来10年，20年对非洲基因组测序的更多投资。

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