Rh陰性為何如此「稀有」?

2020-12-20 澎湃新聞

Rh陰性為何如此「稀有」?

Rh陰性血也就是俗稱的「熊貓血」。

Rh血型大家應該比較熟悉了,如果您還不清楚,請移步Rh血型科普三部曲:

Rh血型分為Rh陽性和Rh陰性。在中國漢族人群中,Rh陰性僅佔3-4‰。Rh陰性的比例低,獻血的人少——當然用血的人也少,血液庫存的緩衝能力就弱,一旦出現臨床上Rh陰性患者用血集中或用血量大的時候,就容易出現供應緊張的狀況。

這也是Rh陰性血被媒體及大眾稱為「熊貓血」的原因。

其實,在世界各種族人群中,雖然Rh陰性都佔少數,但比例差別極大。

比如,在中國、日本、韓國、印尼等亞洲國家,以及太平洋群島、美洲印第安人和因紐特人中,Rh陰性的比例都小於1%,稱為「熊貓血」還說得過去;但在非洲裔人群中,Rh陰性約佔5-8%,就不那麼「稀有」——跟AB型的比例差不多;在高加索人群(白種人)中,Rh陰性的比例約為15%;其實已經很常見了。

(O型Rh陰性的分布)

那麼,為什麼Rh陰性的比例會有如此大的差別呢?

一、血型王國中的Rh家族

Rh血型是目前已知38種血型系統中的一種,包括55種抗原,是最複雜的血型系統,也是除了ABO之外最重要的血型系統。

編碼Rh血型抗原的基因有兩條:RHD和RHCE,在1號染色體上。

RHD編碼D抗原。如果某一個體有RHD 基因,紅細胞上就有D抗原,即Rh陽性;如果沒有RHD基因(缺失或者失活,用d 表示),紅細胞上就沒有D抗原,即Rh陰性。

RHCE編碼的是C/c和E/e兩個成對抗原。這是一道小學奧數題:從C或c中任選一個,再從E或e中任選一個,我們就有了CE、Ce、cE、ce四種組合。

再加上D或d,我們就有2×2×2=8種組合。這是單倍體基因型的變化,二倍體就是(8/2)×(8+1)=36種。

這麼說有點抽象,我們再做一個實際例題:

英國人群中Rh陰性單倍體基因型的頻率如下:

我們可以計算出Rh陰性單倍體的總體頻率是41.03%,則兩條同源染色體都為d的概率為41.03×41.03=16.83%。這也就是英國人中Rh陰性的大致比例。

我們還可以進一步計算出,90%的英國Rh陰性是dce/dce,其紅細胞上沒有D抗原,有c抗原和e抗原。(d代表沒有正常的D基因,並不存在d基因,也沒有d抗原)

數學題到此為止。

我們要知道,作為最複雜的血型系統,Rh血型可不是只有D+和D-這麼簡單。這裡提到的僅僅是55種抗原中最重要的5種:D、C、c、E、e。除了抗-D之外,抗-C、抗-e、抗-c也能引起嚴重的溶血反應。

Rh是血型王國的超級大家族,江湖地位僅次於ABO家族。在血型王國的冰與火之歌中,或許ABO好比坦格利安,Rh就像是蘭尼斯特。

二、Rh陰性的進化不利因素

我們之前講過,如果Rh陰性的母親懷了Rh陽性的孩子,在第一次懷孕時,胎兒紅細胞上的D抗原可刺激母親的免疫反應產生抗-D;當母親再次懷孕時,其體內的抗-D可進入胎兒體內,導致胎兒紅細胞破壞發生溶血,這就是Rh血型相關的新生兒溶血病(Hemolytic disease of the newborn, HDN)。

從上世紀70年代後期開始,歐美國家給予Rh陰性孕婦預防性使用RhD免疫球蛋白,目前發生HDN的風險已經很低。但在1968年之前,歐洲Rh陰性產婦發生HDN的機率是1/20,發生後的死亡率則是20-40%。

在早期人類的進化中,HDN可導致Rh陰性女性的後代減少,是一種負向自然選擇。那麼,Rh陰性比例在很多人群中並不低,以及分布的差異性,又是為什麼呢?

三、弓形蟲感染的選擇壓力?

理論上, HDN的負向選擇不利於Rh陰性的穩定遺傳,於是科學家猜想,可能存在與之平衡的正向選擇,比如與Rh血型相關的某種疾病,就像瘧疾對於ABO血型分布的影響。(見)

有研究者提出Rh血型與弓形蟲感染後的表現具有相關性。

弓形蟲又稱三屍蟲——莫非「三屍腦神丹」由此而來?——是一種細胞內寄生蟲,貓是其主要終末宿主。人可因母嬰傳播、密切接觸或經消化道傳播而感染,感染者多無症狀而呈終身潛伏性感染狀態。

有研究提示弓形蟲感染可能影響宿主的行為和性格——比如小鼠對周圍事物過分好奇,而且注意力不集中,很容易被貓抓住;對於人而言,有研究提示有弓形蟲感染的人反應慢,導致車禍風險增加……

基於這個理論,弓形蟲感染可以看作一種選擇因素——原始人當然不會出車禍,但反應快慢對於野外生存還是很重要的。

捷克科學家的研究顯示,Rh陽性個體似乎能抵抗弓形蟲感染後的反應時間異常,考慮到弓形蟲感染的普遍性和感染率的差異(20%-60%),這是不是跟Rh血型的分布有關呢?

但也有研究得出了相反的結論,也就是Rh陰性對於弓形蟲感染後的不利表現有抵抗作用。基於問卷調查和回顧性觀察的性格行為分析,大量偏倚因素難以避免,對結果的解讀也存在爭議。

重點是, D抗原並不存在於腦組織細胞。目前已知D抗原的生理功能是協助紅細胞上的其他蛋白質運輸氨和二氧化碳,似乎也跟精神心理搭不上邊。

弓形蟲解釋不通,科學家還要繼續求索。

四、遺傳漂變和奠基者效應

如果不存在自然選擇的壓力,那麼只能用遺傳漂變(Genetic drift)和奠基者效應(Founder effect)來解釋了。

遺傳漂變又叫隨機遺傳漂變,也就是在沒有自然選擇的情況下,純粹由於隨機偶然的因素造成代際之間群體遺傳特徵的變化。這就是Drift的涵義:飄到哪兒算哪兒,結果全憑運氣。

遺傳漂變一般發生在較小群體。如下圖:

在這群甲蟲中,本來黃甲蟲和綠甲蟲比例是5:3,結果被一個冒失鬼一腳踩死2個,偏偏都是綠甲蟲,結果比例成了5:1,綠甲蟲一下子變「稀有」了。

奠基者效應也是遺傳漂變的一種。如某一群體中少數個體遷徙於別處並繁衍形成新的群體,作為新群體祖先的「奠基者」個體決定了其後代的情況,造成新群體的遺傳性狀與原來的群體不同。

如下圖:

還是甲蟲的例子,本來群體中黃甲蟲和紅甲蟲比例差不多,一陣狂風把紅甲蟲吹到了一個孤島上,結果之後這個孤島上全是紅甲蟲,黃甲蟲基本絕跡,比熊貓還熊貓。

如果按照遺傳漂變和奠基者效應解釋,不同地方不同人群Rh血型分布的差別或源於其早期定居者的遺傳特徵;也或許在遷徙途中由於某種意外而導致Rh陰性大幅減少——至於是不是跟弓形蟲感染後過於好奇相關,我們就不得而知了。

五、巴斯克人的秘密

大約800萬年到1100萬年之前,人類、黑猩猩和大猩猩共同的祖先形成了原始RH 基因;繼之原始RH 基因通過複製自身,產生了原始RHCE 和RHD 基因。

最早形成的Rh血型是Dce,也就是說,那時的早期人類全都是Rh陽性。

隨之因為RHD基因的刪除或失活,產生了dce,這是最早的Rh陰性。

之後由於基因重組、突變等逐漸產生了其他Rh基因型。

如下圖所示:

大約200萬年前,古人類第一次「走出非洲」,一部分遷徙定居在歐洲,這時屬於舊石器時代。

科學家推測,在舊石器時代古人類中,Rh陰性的比例遠高於現代人。這其中有什麼自然選擇因素,我們並不清楚。畢竟,進化過程太漫長了,這些因素多半已經無跡可尋。

一萬多年前,最後一次冰川期席捲地球,歐洲的舊石器時代人類基本滅絕,僅有少數倖存者,生活在西班牙與法國交界的庇里牛斯山西段,也是目前巴斯克人主要分布的地區。

巴斯克人是歐洲最古老的民族,他們的獨特性不僅僅體現在文化習俗,還有獨立於其他歐洲人群的遺傳特徵。

其中最突出的就是Rh陰性的比例,可以達到40-50%,世界最高。

大約一萬年前,大冰期結束後,來自其他地方的新石器時代人類與巴斯克地區舊石器時代人類倖存者融合,形成了現在的巴斯克人。

這也是巴斯克人中Rh陰性比例如此之高的原因。

Rh血型的故事講完了,對於其分布的差異,至今我們並沒有一個清晰的答案。但至少我們知道,「Rh陰性為何如此稀有?」這個問題並不準確。

考慮到全球分布和新生兒溶血病的影響,或許應該問的是:

Rh陰性為何並不那麼稀有?

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原標題:《Rh陰性為何如此「稀有」?》

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