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人與黑猩猩究竟有什麼差異?

PanSci_96
・2013/02/04 ・1595字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

(*編按:這段影片經常被引用作為「五歲黑猩猩比成人的記憶力還要好」的證明。其他相關影片請詳見京都大學靈長類研究所在YouTube的頻道,或這網頁的左欄)

人類與黑猩猩的基因組(genome)定序──亦即核DNA的鹼基排序,已經在二十一世紀初完成。活在二十一世紀的人,與我們這種生活在二十世紀後半的世代的巨大差異,就是他們是史上第一個「能以基因組的角度看待人類這種生物」的世代。

基因組genome這個字,是由意指「基因」的gene,以及意指「染色體」的chromosome合併而來的新字,意指一個生物的所有遺傳資訊。以人類而言,人類的基因組分散在二十三對──亦即四十六個──染色體裡。而黑猩猩則擁有二十四對──亦即四十八個──染色體。染色體中的遺傳物質是DNA,遺傳訊息儲存在DNA分子的鹼基(nucleobase)序列中。鹼基共有四種:腺嘌呤(Adenine,簡稱A)、胸腺嘧啶(Thymine,簡稱T)、鳥嘌呤(Guanine,簡稱G)以及胞嘧啶(Cytosine,簡稱C)。人與黑猩猩的基因組都超過三十億個鹼基,其中有功能的段落叫做「基因」。位於「基因」段落裡的鹼基,每三個一組定義一個氨基酸(amino acid),那些氨基酸排列在一起構成蛋白質,蛋白質是生物的建材與生化反應的觸酶。

人類基因組已經定序完成,初稿在二○○一年,完整版已在二○○四年公布。由三十億個鹼基構成的「人類」這種生物的所有遺傳資訊,已經全數定序完畢,那讓我們瞭解到,人類的基因共有兩萬數千個。而除了人類以外,細菌裡的大腸菌(Escherichia coli)、植物裡的阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)以及動物裡的家鼠(Mus musculus)的全基因組,也已經定序完成。令人驚訝的是,人類並沒有因為身為人類,基因組跟別的生物比起來就特別大,基因的數目也沒有特別多。

雖然不像人類的全基因組定序這麼廣為人知,黑猩猩的全基因組也已經在二○○五年定序完畢。黑猩猩的全基因組也是由約三十億個鹼基所構成,基因的數目也幾乎相同。如果把人類與黑猩猩的基因組拿來比較,以DNA的鹼基排列方式而言,其差異僅約1.2%──換句話說,約有98.8%相同。

人類有高達98.8%和黑猩猩一樣,而黑猩猩則是和人類有98.8%相同的生物。

日本獼猴的基因組定序,現在正在進行中,即將完成。同樣屬於獼猴屬(Macaca)的恆河猴(Macaca mulatta)基因組,已經在二○○七年定序完畢。以核DNA的鹼基排列方式而言,人類與獼猴之間的差異約是6.5%左右。

如果我們把人類、黑猩猩和日本獼猴排在一起,大概怎麼看,都會覺得黑猩猩和日本獼猴比較像吧。但是實際上,卻是人類與黑猩猩比較相近,獼猴則自己成為另外一種動物。

當然,這三者之間存在著共同的祖先,據推測約是在三千萬年前。三千萬年前,獼猴由這共同祖先分化出來,獨自朝向成為獼猴之路演化。在那個時點,人類與黑猩猩還是屬於同一種生物。那種生物一直延續種族命脈,到大約五百萬年前,才分化為人類的系統與黑猩猩的系統。

二十一世紀,是個以基因組的角度看待人類這種生物的時代。在黑猩猩的基因組完成定序的前一年,稻子的基因組也已定序完畢。結果,無論人類、黑猩猩或是稻子,都是由四種鹼基攜帶的資訊而成形。令人驚訝的是,把從稻子基因組裡找出來的基因與人類的相互比較,會發現相同的部分約有40%。人類與稻子的生命,彼此連結在一起。

地球誕生以來,至今約過了四十六億年,而生命的誕生,推估是發生在約三十八億年前的事。誕生在地球上的生命,在這漫長的歲月裡,不斷改變其形態與外貌,延續命脈至今。比較人類與黑猩猩的基因組,我們瞭解到這兩種生物在遺傳上是極為相近的,幾乎是同一種生物。

再延伸思考,不只是人類、黑猩猩以及獼猴的生命曾經串連在一起,連老鼠、稻子或甚至櫻花樹身上,都流著同樣的血脈。透過對基因組的研究,我們開始能真正感受到人類與櫻花樹是同樣的生物──這,就是基因組的世界觀。

 

(摘自PanSci 2013年二月選書想像的力量:心智、語言、情感,解開「人」的祕密》〈第一章 心智的歷史學〉,經濟新潮社出版)

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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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麥田出版_96
156 篇文章 ・ 376 位粉絲
1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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