亚当与夏娃的血型

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寻正


你是否思考过人类始祖亚当与夏娃的血型呢？这个问题初看很荒谬难解，然而，用现代科学知识却可以轻而易举地解答。在血型中，有很多个系统，这里我们谈的是人类主要血型系统，ABO血型。




不同的文化都对血有高深莫测的理解。在《圣经》中，利未记17章11节说，“活物的生命在血中，我把这血赐给你们，可以在坛上为你们的生命赎罪，因血里有生命，所以能赎罪”。我们的汉字“血”就起源同样的实践，“血”从“皿”，取古人以牲血祭祀之形与意。因为古人没有现代的贫血概念，故而最初提出输血的想法极为荒诞。在1615年，德国医生力巴维亚斯（Andreas Libavius）提出了输血的概念，认为如果用年轻人给老年人输血，有返老还童的作用。他的想法要经过差不多三个世纪才能实现，得等奥地利生物学家、诺贝奖获得者兰德斯特勒（Karl Landsteiner）在1901年发现血型之后。




在包括他自己在内的六个人中，兰德斯特勒通过交差合血，观察各自血细胞与他人血清的反应而发现了三种血型，他简单地命名为A、B、C，相当于1、2、3。他的学生次年发现了比较少见的第四种血型。然后科学家经过十年研究，认为血型的遗传服从孟德尔遗传学，提议人类基因包括两个控制分别产生A抗原与B抗原的位点。这两个位点最终决定了一个人的血型。




表一、早期血型与基因分布设想



注：字母大写为显性基因，小写为隐性基因，下同。




基于对基因层次的理解，按顺序命名血型不再合适，由于第三种血型缺乏A抗原与B抗原，相当于空白零状态，故而选择了象型的O作为这血型的命名。而第四种血型，则由于同时有A与B抗原而被命名为AB型。这种模型极为简单易解，成为公众普遍的理解方式，不少技术人员可能仍然是这么理解血型的。但是，这个理解却是错的。




的确存在两个控制ABO血型表现型的基因位点，但其中一个就决定了这四大血型。这个位点在人的第9号染色体上。这个位点上的基因类型有无数个（生物学上称为等位基因（Alleles），也就是可以相互替代的基因片段），但为简单起见，我们简而分之为三型，A、B、与o。A型等位基因产生一种糖基转移酶，会改变红细胞上的H抗体原成为A抗原。而B型等位基因又会产生另外一种糖基转移酶，把H抗原改变成B抗原。而o型等位基因则是等位基因中的烂货，由于基因上的碱基删减错位，不能产生修饰H抗原的酶，故而H抗原保持原状，又被称为O抗原。因为糖基转移酶并不把所有的H抗原转化为A或者B抗原，O抗原总是存在的。






图一、人血型的A、B、O三大抗原




在我们谈及ABO四种血型时，我们说O抗原总是存在的没错，但O抗原的存在是有条件的，那就是位于19号染色体上的H抗原位点基因要正常。如果这个位点的等位基因都有了问题，不能产生合成上述H抗原的酶，红细胞就没有O抗原，也就没有A与B抗原，不管在9号染色体上的等位基因是什么组成。这一血型因为最早在印度孟买发现，称为孟买血型（Bombay Blood）。




孟买血型才是ABO系统中真正意义上的裸红细胞，三大抗原都没有，这就导致了这种血型的人体免疫系统同时拒绝A、B、O三种抗原，产生抗A、抗B、与抗O的抗体。我们平常称O型血为万能输血者（Universal Donor），但孟买血型的人连O型血都不能接受，而孟买血才是真正意义上的万能输血者。在平常的血型鉴定中，孟买血型都会被鉴定为O型血，但是，如果进行交差配血，他们的血清会攻击O型红细胞，不能输入O型血。




为什么我们会产生攻击本身没有那种抗原的抗体呢？因为这三种抗原在我们的环境中无所不在，病毒、细菌、甚至植物产生的抗原都可能跟它们类似，诱导我们的免疫系统产生特异性的抗体，当然，如果我们本身就有此类抗原，免疫系统则会聪明地不自相矛盾。我们一般会在出生后不久就会开始生产这些抗体——你的猜测不会错，新生儿，就象不少哺乳动物一样，最开始可以接受任何血型，但同样的血型只能用一次，免疫系统很快就意识到了外源性抗原的入侵而开始抗体生产了。




表二、ABO血型系统基因型与血型






回到我们的问题本身上，孟买血型由于极为罕见，咱们可以选择忽略它。那么，我们就可以把血型关注到一个位点，ABO位点上，相应的等位基因可以表示为A、B、与o（如前述，小写表示隐性或者不表达蛋白质而产生特定表现型）。要从两个人产生所有血型的后代以充满地球，这三种等位基因都必须出现在他们的基因库中。没有外来因素的影响，各等位基因出现在人群中的几率也会相对恒定。因为我们知道人类血型中O型血最多，那么在三种基本等位基因之外的第四个应该是o。这样，我们就把选择局限到了两种可能性。




第一种可能性是二人分别是A与B型血（基因型为Ao与Bo），第二种可能性则是分别为AB及O型血（基因型为AB与oo）。我们把等位基因的分布用来预测未来的血型分布，可以见验证人类先祖本来是什么血型。




表三、ABO等位基因分布与血型分布






从等位基因的分布而得到的血型分布跟现实大有区别，因此，我们知道一定有某种因素导致了这种改变。o基因在人类增加，而A基因与B基因都大量减少，而以B减少更为突出。o基因的选择优势在某些疾病中可以得到证实，比如癌证，O型血往往比其它血型更少见发生。因为我们在谈血型，我们就局限于血型来讨论。这里我们需要涉及母子血型匹配这一生物现象。




如果母亲怀了跟自己血型不相合的胎儿会发生什么情况？比如母亲是O型血，她会产生抗A与抗B抗体，假如胎儿是B型血，如果母体的抗体可以随便进入胎儿血液的话，母亲的抗体对胎儿来说就是致命的。抗A或者抗B的抗体大多是IgM抗体，属于大炮型的抗体，体型笨重，在胎盘这个边防检查站就被堵住了，胎儿虚惊一场。麻烦在于，母亲除了IgM抗体，有时还产生IgG这种小的来福枪型抗体，轻而易举就从边防检查站偷渡过来了，进入胎儿血液，攻击胎儿红细胞，造成胎儿贫血与相关后果。出生后胎儿红细胞破碎就增加血胆红素的产生，产生或者加重新生儿黄疸，严重者可导致死亡。当然，如果母体大量产生IgG抗体，也会导致胎儿死亡而流产。




以血型不相容为依据，如果我们假设夏娃是O型血，那么亚当必定是AB型。夏娃有机会生A型或者B型血婴儿，如果她产生IgG抗体，她会以同等几率排斥A型与B型婴儿。此后人群中的ABO等位基因分布需要服从理论分布。由于人群中丧失B远多于A，那么夏娃就必定是血型A，基因型Ao，而亚当则是B型血（基因型Bo）。这样的话，夏娃就有机会产生四种血型中的任意一种，而且，由于她体内有抗B抗体，她可能排斥带有B抗原的婴儿，从而最终导致了B等位基因在后代中减少。在她的后代中会有O型血的母亲，会同时排斥带有A或B等位基因的婴儿，从而最终导致O型血在人群中成为最常见的血型。




有的人可能会说，由于ABO血型不相容而产生的排斥几率很小。我们必须认识到，夏娃不会生无限制地生产婴儿来接近理论几率。她可能产生了20个孩子，10个成活，这样的估计接近现代医学产生前的婴儿成活率。那么假设排斥反应发生一次，那么对等位基因的分布偏差就达到了5％，差不多正好是B与A等位基因分布的差异！




因为亚当最先被造，而夏娃次之，我们知道科学家最终还是把咱们的血型搞颠倒了，有B型血的亚当（Adam）取其第一个字母，应当是A；而有A型血的夏娃（Eve）次之，要么依次为B，或者按第一字母是E。假如亚当的儿子该隐（Cain）是O型血，该隐是亚当与夏娃的长子，排在人类出现次序的第三，则O型血依次或者依名都为C。这样，就为孟买这个赤身裸体的红细胞留下了命名空间，合该被称为真正的O型血。






图二、夏娃在阅读科普后给亚当的通信




后记：天然产生抗A、抗B、或者抗O抗体可能由于抗原量少，均为IgM抗体。如果母亲接触到大量的抗原，比如以前怀孕多次，会有婴儿不相容血液进入体内的机会，可以诱导产生IgG抗体，从而产生新生儿或胎儿溶血。胎儿对ABO抗原表达并不完全，红细胞上分布较少，所以大多数的溶血症状并不严重。在人类，有20%的几率产生不相容的母子血型，而只有5%的几率发生排斥，多症状轻微。新生儿的黄疸更多来自代谢性因素，亚洲人比白人更常见。非O型血母亲发生亲子排斥性溶血极少见，但也并非没有。

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你是否思考过人类始祖亚当与夏娃的血型呢？这个问题初看很荒谬难解，然而，用现代科学知识却可以轻而易举地解答。在血型中，有很多个系统，这里我们谈的是人类主要血型系统，ABO血型。




不同的文化都对血有高深莫测的理解。在《圣经》中，利未记17章11节说，“活物的生命在血中，我把这血赐给你们，可以在坛上为你们的生命赎罪，因血里有生命，所以能赎罪”。我们的汉字“血”就起源同样的实践，“血”从“皿”，取古人以牲血祭祀之形与意。因为古人没有现代的贫血概念，故而最初提出输血的想法极为荒诞。在1615年，德国医生力巴维亚斯（Andreas Libavius）提出了输血的概念，认为如果用年轻人给老年人输血，有返老还童的作用。他的想法要经过差不多三个世纪才能实现，得等奥地利生物学家、诺贝奖获得者兰德斯特勒（Karl Landsteiner）在1901年发现血型之后。




在包括他自己在内的六个人中，兰德斯特勒通过交差合血，观察各自血细胞与他人血清的反应而发现了三种血型，他简单地命名为A、B、C，相当于1、2、3。他的学生次年发现了比较少见的第四种血型。然后科学家经过十年研究，认为血型的遗传服从孟德尔遗传学，提议人类基因包括两个控制分别产生A抗原与B抗原的位点。这两个位点最终决定了一个人的血型。




表一、早期血型与基因分布设想



注：字母大写为显性基因，小写为隐性基因，下同。




基于对基因层次的理解，按顺序命名血型不再合适，由于第三种血型缺乏A抗原与B抗原，相当于空白零状态，故而选择了象型的O作为这血型的命名。而第四种血型，则由于同时有A与B抗原而被命名为AB型。这种模型极为简单易解，成为公众普遍的理解方式，不少技术人员可能仍然是这么理解血型的。但是，这个理解却是错的。




的确存在两个控制ABO血型表现型的基因位点，但其中一个就决定了这四大血型。这个位点在人的第9号染色体上。这个位点上的基因类型有无数个（生物学上称为等位基因（Alleles），也就是可以相互替代的基因片段），但为简单起见，我们简而分之为三型，A、B、与o。A型等位基因产生一种糖基转移酶，会改变红细胞上的H抗体原成为A抗原。而B型等位基因又会产生另外一种糖基转移酶，把H抗原改变成B抗原。而o型等位基因则是等位基因中的烂货，由于基因上的碱基删减错位，不能产生修饰H抗原的酶，故而H抗原保持原状，又被称为O抗原。因为糖基转移酶并不把所有的H抗原转化为A或者B抗原，O抗原总是存在的。






图一、人血型的A、B、O三大抗原




在我们谈及ABO四种血型时，我们说O抗原总是存在的没错，但O抗原的存在是有条件的，那就是位于19号染色体上的H抗原位点基因要正常。如果这个位点的等位基因都有了问题，不能产生合成上述H抗原的酶，红细胞就没有O抗原，也就没有A与B抗原，不管在9号染色体上的等位基因是什么组成。这一血型因为最早在印度孟买发现，称为孟买血型（Bombay Blood）。




孟买血型才是ABO系统中真正意义上的裸红细胞，三大抗原都没有，这就导致了这种血型的人体免疫系统同时拒绝A、B、O三种抗原，产生抗A、抗B、与抗O的抗体。我们平常称O型血为万能输血者（Universal Donor），但孟买血型的人连O型血都不能接受，而孟买血才是真正意义上的万能输血者。在平常的血型鉴定中，孟买血型都会被鉴定为O型血，但是，如果进行交差配血，他们的血清会攻击O型红细胞，不能输入O型血。




为什么我们会产生攻击本身没有那种抗原的抗体呢？因为这三种抗原在我们的环境中无所不在，病毒、细菌、甚至植物产生的抗原都可能跟它们类似，诱导我们的免疫系统产生特异性的抗体，当然，如果我们本身就有此类抗原，免疫系统则会聪明地不自相矛盾。我们一般会在出生后不久就会开始生产这些抗体——你的猜测不会错，新生儿，就象不少哺乳动物一样，最开始可以接受任何血型，但同样的血型只能用一次，免疫系统很快就意识到了外源性抗原的入侵而开始抗体生产了。




表二、ABO血型系统基因型与血型






回到我们的问题本身上，孟买血型由于极为罕见，咱们可以选择忽略它。那么，我们就可以把血型关注到一个位点，ABO位点上，相应的等位基因可以表示为A、B、与o（如前述，小写表示隐性或者不表达蛋白质而产生特定表现型）。要从两个人产生所有血型的后代以充满地球，这三种等位基因都必须出现在他们的基因库中。没有外来因素的影响，各等位基因出现在人群中的几率也会相对恒定。因为我们知道人类血型中O型血最多，那么在三种基本等位基因之外的第四个应该是o。这样，我们就把选择局限到了两种可能性。




第一种可能性是二人分别是A与B型血（基因型为Ao与Bo），第二种可能性则是分别为AB及O型血（基因型为AB与oo）。我们把等位基因的分布用来预测未来的血型分布，可以见验证人类先祖本来是什么血型。




表三、ABO等位基因分布与血型分布






从等位基因的分布而得到的血型分布跟现实大有区别，因此，我们知道一定有某种因素导致了这种改变。o基因在人类增加，而A基因与B基因都大量减少，而以B减少更为突出。o基因的选择优势在某些疾病中可以得到证实，比如癌证，O型血往往比其它血型更少见发生。因为我们在谈血型，我们就局限于血型来讨论。这里我们需要涉及母子血型匹配这一生物现象。




如果母亲怀了跟自己血型不相合的胎儿会发生什么情况？比如母亲是O型血，她会产生抗A与抗B抗体，假如胎儿是B型血，如果母体的抗体可以随便进入胎儿血液的话，母亲的抗体对胎儿来说就是致命的。抗A或者抗B的抗体大多是IgM抗体，属于大炮型的抗体，体型笨重，在胎盘这个边防检查站就被堵住了，胎儿虚惊一场。麻烦在于，母亲除了IgM抗体，有时还产生IgG这种小的来福枪型抗体，轻而易举就从边防检查站偷渡过来了，进入胎儿血液，攻击胎儿红细胞，造成胎儿贫血与相关后果。出生后胎儿红细胞破碎就增加血胆红素的产生，产生或者加重新生儿黄疸，严重者可导致死亡。当然，如果母体大量产生IgG抗体，也会导致胎儿死亡而流产。




以血型不相容为依据，如果我们假设夏娃是O型血，那么亚当必定是AB型。夏娃有机会生A型或者B型血婴儿，如果她产生IgG抗体，她会以同等几率排斥A型与B型婴儿。此后人群中的ABO等位基因分布需要服从理论分布。由于人群中丧失B远多于A，那么夏娃就必定是血型A，基因型Ao，而亚当则是B型血（基因型Bo）。这样的话，夏娃就有机会产生四种血型中的任意一种，而且，由于她体内有抗B抗体，她可能排斥带有B抗原的婴儿，从而最终导致了B等位基因在后代中减少。在她的后代中会有O型血的母亲，会同时排斥带有A或B等位基因的婴儿，从而最终导致O型血在人群中成为最常见的血型。




有的人可能会说，由于ABO血型不相容而产生的排斥几率很小。我们必须认识到，夏娃不会生无限制地生产婴儿来接近理论几率。她可能产生了20个孩子，10个成活，这样的估计接近现代医学产生前的婴儿成活率。那么假设排斥反应发生一次，那么对等位基因的分布偏差就达到了5％，差不多正好是B与A等位基因分布的差异！




因为亚当最先被造，而夏娃次之，我们知道科学家最终还是把咱们的血型搞颠倒了，有B型血的亚当（Adam）取其第一个字母，应当是A；而有A型血的夏娃（Eve）次之，要么依次为B，或者按第一字母是E。假如亚当的儿子该隐（Cain）是O型血，该隐是亚当与夏娃的长子，排在人类出现次序的第三，则O型血依次或者依名都为C。这样，就为孟买这个赤身裸体的红细胞留下了命名空间，合该被称为真正的O型血。






图二、夏娃在阅读科普后给亚当的通信




后记：天然产生抗A、抗B、或者抗O抗体可能由于抗原量少，均为IgM抗体。如果母亲接触到大量的抗原，比如以前怀孕多次，会有婴儿不相容血液进入体内的机会，可以诱导产生IgG抗体，从而产生新生儿或胎儿溶血。胎儿对ABO抗原表达并不完全，红细胞上分布较少，所以大多数的溶血症状并不严重。在人类，有20%的几率产生不相容的母子血型，而只有5%的几率发生排斥，多症状轻微。新生儿的黄疸更多来自代谢性因素，亚洲人比白人更常见。非O型血母亲发生亲子排斥性溶血极少见，但也并非没有。