在发现血型一个多世纪后,我们依然不知道血型的用途。血型真的重要吗?《纽约时报》专栏作家卡尔·齐默(Carl Zimmer)为此开展了调查。

Blood illustration by Elena Boils

  小时候,当父母告诉我,我的血型是A+时,我有一种奇怪的自豪感。如果A+是学校里最高的分数,那么作为一种以示区别的生物标记,当然也是血型里面最出色的。
  过不了多久,我就发现自己的这种想法有多傻,便把这事搁下了。但是关于A+血型实际上意味着什么,我并没有学到很多知识。直到我长大成人,我所真正知道的一切就是如果我住院需要输血,医生需要确认他们给我输的是血型合适的血。
  但是还剩下一些闹心的问题。为什么有40%的白种人是A型血,而只有27%的亚洲人是A型血?不同的血型来自哪里,它们有什么用途?为了获得一些答案,我去请教了相关领域的专家,包括血液学家、遗传学家、进化生物学家、病毒学家和营养学家。
  1900年,奥地利内科医生卡尔·兰德斯泰纳(Karl Landsteiner)最早发现血型,并因他1930年的研究工作获得了诺贝尔生理学或医学奖。从那以后,科学家研发了更强大的工具来探究血型的生物学。他们发现了一些引人入胜的线索――比如,追溯血型的深层祖先,以及检测血型对人体健康的影响。但是我发现,从许多方面来说,血型依然不可思议地神秘。科学家对血型的存在还须提出更好的解释。
  “这不令人惊奇吗?”加利福尼亚大学圣迭戈分校的生物学家阿吉特·瓦尔基(Ajit Varki)说,“在血型的发现获得诺贝尔奖差不多一百年后,我们依然不知道血型的确切用途。”

  归功于医学史上最伟大的发现之一,我知道了我的血型是A型。因为医生知道血型,他们才能通过给病人输血挽救其生命。但是在此前大部分的历史时期,把血液从一个人身上输送到另一个人身上的想法只是一个狂热的白日梦。
  文艺复兴时期的医生想象了一下,如果他们把血液输送到病人的血管中,会发生什么。一些人认为输血能治愈所有疾病,甚至精神病。最终,在17世纪,几位医生对这个想法进行了检验,结果是灾难性的。一位法国医生把牛犊的血液注射到一个疯子身上,结果病人即刻开始出汗、呕吐,排出的尿液变成烟囱里烟灰的颜色。进行另外一次输血后,这个病人死了。
  这样的灾祸使得输血在长达150年的时间里臭名昭著。即使在19世纪,只有少数医生敢于尝试输血手术。其中一位是名叫詹姆斯·布伦德尔(James Blundell)的英国内科医生。像那个时代其他的内科医生一样,他眼睁睁地看着许多女病人在分娩过程中因失血过多而死。1817年他的一位病人去世后,他发现自己不能再屈服于现状了。
  “一想到病人本来很可能通过输血抢救回来,我就无法忍受。”他后来写道。

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  布伦德尔开始确信,以前的输血之所以会产生灾难,是因为一个根本的错误:他的说法是“输的是畜生的血”。他得出结论,医生不应该在不同的物种之间输血,因为“不同物种的血液有非常重大的差异”。
  人类病患应该输人血,布伦德尔决定。但是没有人尝试过这样的输血。布伦德尔开始着手尝试,他设计了一套由漏斗、注射器和试管组成的设备,能把血液从献血者输入到病人体内。在狗身上测试过这套仪器后,布伦德尔被召唤到了一位失血过多面临死亡的病人的病床边。“只有输血能给这个病人存活的机会。”他写道。
  几位医生提供给布伦德尔14盎司的血液,布伦德尔把这些血液注射到病人的手臂中。输血之后,病人告诉布伦德尔他感觉好多了――“不那么无力了”――但是两天之后病人还是去世了。
  尽管如此,这次经历还是让布伦德尔确信输血将给人类带来巨大好处,之后的几年,他继续给垂死的病人输血。他总共进行了10次输血手术,只有4位病人存活。
  其他一些医生也在做输血的实验,他们成功的几率同样渺茫。各种方法都尝试过了,其中包括19世纪70年代在输血过程中使用牛奶(毫不奇怪,这种做法是无益而且危险的)。

  布伦德尔相信人类应该只能输人类的血是正确的。但是他不知道关于血液的另一个关键事实,那就是人类应该只能从某些特定的其他人那里获得血液。有可能,布伦德尔对这一个简单事实的忽视导致了他的一些病人的死亡。使这些死亡更加悲剧的是,几十年后血型的发现只是由于一个相当简单的程序。
  19世纪早期的输血为什么失败,其原因的最初线索是血块。当19世纪晚期的科学家把不同人的血液混合在试管中时,他们发现有时候血红细胞会黏在一起。但是因为血液主要来自病人,科学家误以为血液的凝块是某种病症,不值得深究。没有人自寻烦恼去看看健康人的血液混合在一起是否会凝块,直到卡尔·兰德斯泰纳对此感到好奇。他立刻发现健康血液混合在一起有时也会凝集。
  兰德斯泰纳开始拼凑各种血液凝集模式,从他的实验室成员包括自己身上采集血样。他把每一份血样的红细胞和血浆分离开来,然后把一个人的血浆和另一个人的红细胞组合在一起。
  兰德斯泰纳发现只有当他把某些人的血液混合在一起时,血液才会凝集。通过尝试所有的组合,他把被试者分成了三组,他起了完全随意的名字A、B、C。后来C被重命名为O,几年之后其他研究者发现了AB组。到20世纪中叶,美国研究者菲利普·莱文(Philip Levine)发现了另一种血型分类法,基于血液中是否含有Rh血型因子。他在兰德斯泰纳的字母后面添加加号或减号来显示一个人是否有Rh血型因子。
  当兰德斯泰纳把不同人的血液混合在一起时,他发现会遵循几条特定的规律。如果他把来自A组的血浆与来自A组另一个人的红细胞混合在一起,血浆和红细胞仍然保持液体状态。这条规律同样适用于来自B组的血浆和红细胞。但是如果兰德斯泰纳把来自A组的血浆和来自B组的红细胞混合在一起,那么血细胞就会凝集(反过来也一样)。
  来自O组的人的血是不同的。当兰德斯泰纳把A组或是B组的红细胞与O组的血浆混合时,血细胞都会凝集。但是如果他把A组或是B组的血浆加到O组的红细胞中,则不会发生任何凝集反应。
  正是血细胞凝集使得输血具有如此大的潜在危险性。如果一个医生意外地把B型血输入到我的手臂中,我的身体里将会充满微小的血块。它们将会破坏我的血液循环,导致我开始大范围出血,呼吸困难,甚至有可能死亡。但是如果给我输的是A型血或是O型血,我就会没事。
  兰德斯泰纳不知道一种血型与另一种血型的区别到底是什么。后代的科学家发现每一种血型的红细胞表面分子是不同的。例如,在我的A型血中,红细胞表面的这些分子是两层的结构,就像两层楼的房子,第一层分子叫做H型抗原,上面的一层分子叫做A型抗原。
  另一方面,B型血的人的红细胞则以另外一种不同的形状来建造第二层“房子”。而O型血的人的红细胞只建一层楼的“牧场房”:它们只建造H型抗原,没有其他抗原了。
  每个人的免疫系统会对他或她自己的血型比较熟悉。但是,如果人们接受了血型错误的输血,那么他们的免疫系统就会以一种激烈的攻击来回应,仿佛输入的血液是入侵者。这条规则的例外是O型血。它的红细胞中只有H型抗原,这种抗原在其他血型中同样存在。对于A型或是B型血的人来说,O型血看起来是熟悉的。这种熟悉性使得O型血的人成为万能供血者,他们的血液对于血液中心来说尤其宝贵。
  1900年,兰德斯泰纳以一篇简洁扼要的论文发表了他的实验。“应该指出的是,论文中提到的观察结果可能有助于解释输血疗法中出现的各种结果。”他以这样一句精致的轻描淡写结束了他的论文。兰德斯泰纳的发现开启了安全的大规模输血方法,直至今日血库仍然使用他的基本的血细胞凝集方法作为检测血型的一种快速可靠的方法。
  但是,随着兰德斯泰纳回答了一个古老的问题,他也提出了新的问题:到底血型有什么用途?为什么红细胞要不怕麻烦地建造它们的分子结构?为什么人们会有不同的红细胞分子结构?
  对于这些问题,要提出可靠的科学回答很难。同时,一些不科学的解释流传甚广。“太荒谬了。”纽约血液中心的免疫血液学、基因组学以及罕见血液科的主任康妮·韦斯特霍夫(Connie Westhoff)叹气说。

  1996年,一位名叫彼得·D’阿达莫(Peter D’Adamo)的自然疗法师出版了一本书《吃对你的血型》。阿达莫认为我们必须根据血型合理饮食,从而与我们的进化遗产保持和谐。
  他声称,“血型似乎到达了人类进化史的关键节点。”根据阿达莫的观点,O型血起源于我们依靠狩猎和采集生活的非洲祖先,A型血产生于农耕文明的开端,B型血形成于1万年至1万5千年前的喜马拉雅高原地区。AB型血,他认为,是A型血和B型血的现代混合。

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  从这些假定出发,阿达莫声称我们的血型决定了我们应该吃什么食物。例如,根据我们来源于农业的A型血,我应该是一个素食主义者。那些拥有狩猎者祖先的O型血的人,饮食应该多吃肉,避免吃谷物和乳制品。根据这本书,与我们的血型不适宜的食物包含了可能会导致各种疾病的抗原。阿达莫推荐,他的这种饮食法是一种减少感染、减轻体重、抗击癌症和糖尿病,减缓衰老过程的方法。
  阿达莫的书已经售出了700万册,被翻译成了60种语言。紧随此书之后,又出现了一串其他的关于血型饮食法的书;阿达莫也在他的网站上售出了一系列为血型量身定做的饮食补品。结果,医生经常被他们的病人问及血型饮食法是否真的有效。
  回答这个问题的最好方式是做一个实验。在《吃对你的血型》这本书中,阿达莫写道,他对癌症女患者尝试的为期10年的血型饮食疗法已经进行到了第8个年头。但是,18年后,这个实验的数据也还没有发表。
  最近,比利时红十字会的研究者决定看看是否有其他的证据支持血型饮食法。他们搜寻关于测量血型饮食法益处的实验的科学文献。尽管他们检查了1 000多项研究,他们的努力还是徒劳无功。“没有直接的证据支持ABO血型饮食法的健康效果。”比利时红十字会佛兰德的艾美·德·巴克(Emmy De Buck)说。
  德·巴克和她的同事在《美国临床营养学报》发表了他们的综述文章后,阿达莫在他的博客中做出了回应。尽管缺乏公开发表的证据支持他的血型饮食法,他声称其背后的科学原理是正确的。“在血型饮食法的背后有很好的科学支持,就像导出爱因斯坦相对论的数学计算背后有很好的科学一样。”他写道。
  尽管与爱因斯坦做类比,真正从事血型研究的科学家明确拒绝这样的断言。“宣传这样的饮食法是错误的。”一组研究者直截了当地在《输血医学评论》中如此声明。
  然而,血型饮食法的一些追随者却看到了有利结果。虽然据多伦多大学营养学家艾哈迈德·埃尔-索赫米(Ahmed El-Sohemy)说,没理由认为血型与成功的饮食有任何关系。
  埃尔-索赫米是新兴的营养基因组学领域的专家。他和他的同事招募了1 500名志愿者进行研究,追踪他们的饮食和健康状况。他们正在分析被试者的DNA,看看他们的基因如何作用于食物影响他们的方式。两个人对基于他们基因的相同饮食可能会有完全不同的反应。
  “几乎每次我谈论这个话题,最后总会有人问我,‘哦,这是不是像血型饮食法?’”埃尔-索赫米说。作为一名科学家,他发现《吃对你的血型》是缺乏科学依据的。“书中写的东西没有一个是有科学支持的。”他说。但是埃尔-索赫米认识到,由于他知道他的1 500个志愿者的血型,他能看到血型饮食法是否真的对人们有益。
  埃尔-索赫米和他的同事把他们的被试者按照其饮食进行划分。一些人吃的是阿达莫为O型血的人推荐的肉食为主的饮食,一些人吃的是阿达莫为A型血的人推荐的素食为主的饮食,诸如此类。科学家为这项研究中的每个人有多好地遵循每种血型的饮食打分。
  事实上,研究者确实发现,有一些饮食对人们有一些好处。例如,那些坚持A型血饮食的人,具有较低的身体质量指数评分、更细的腰围和更低的血压。O型血饮食的人具有更低的甘油三酸酯。富含乳制品的B型血饮食则没有什么好处。
  “隐情是,”埃尔-索赫米说,“饮食与人的血型没有任何关系。”换句话说,如果你是O型血,你仍然能和A型血的人一样从所谓的A型血饮食中获益――很可能是因为主要是素食的饮食能让任何人都受益。而O型血饮食的人戒除了淀粉质或糖类食物,做到这一点带来的好处实际上任何人都可以得到。同样地,富含乳制品的饮食并不是对每个人都健康的――无论他们的血型是什么。

  血型饮食法的一个吸引人之处是关于我们如何得到不同血型的起源故事。但是这个故事与科学家收集到的血型进化的证据没什么相似之处。
  在兰德斯泰纳于1900年发现了人类血型之后,科学家好奇是否其他动物也有不同的血型。结果一些灵长目动物的血液能与人类的某些血型很好地混合。但是有很长一段时间,科学家很难知道如何利用这些发现。猴子的血与我的A型血不会凝集的事实并不一定意味着猴子与我拥有一个共同的祖先,猴子从我们的祖先那里继承了相同的A型血基因。A型血可能进化了不止一次。
  随着科学家在20世纪90年代破译了血型的分子生物学,这种不确定性慢慢开始消散。他们发现一个叫做ABO的基因负责建造血型分子结构的第二层。A版的基因与B版的基因在几个关键的突变上不同。O型血的人ABO基因的突变阻止了他们产生能建造A型抗原或是B型抗原的酶。
  科学家之后可以把人类的ABO基因与其他物种进行比较。洛尔·塞居雷尔(Laure Ségurel)和她在巴黎国家科学研究中心的同事已经进行了迄今为止最雄心勃勃的灵长目动物的ABO血型调查。他们发现我们的血型非常古老。长臂猿和人类都有A血型和B血型的变型,而这些变型都来自2 000万年前的一个共同祖先。
  我们的血型可能更加古老,但是很难知道到底有多古老。科学家还有待分析所有灵长目动物的基因,所以他们还不知道我们的血型版本在其他物种中的分布有多广。但是科学家至今已收集到的证据已经揭示了一部波澜壮阔的血型史。在一些世系中,突变终止了这种或是那种血型。与我们亲缘关系最近的黑猩猩只有A型血和O型血。另一方面,大猩猩只有B型血。在一些案例中,突变已经改变了ABO基因,把A型血变成了B型血。甚至在人类中,科学家正发现阻止ABO蛋白建造第二层血型结构的突变再三出现,这些突变把A型血或B型血变成了O型血。“变成O型血有数百种方法。”韦斯特霍夫说。

  换句话说,拥有A型血并不是我的原农民祖先的遗产,而是我的猴子般的祖先的遗产。想必如果我的血型已经持续了几百万年,那么它一定会带给我一些显而易见的生物学好处。否则,为什么我的血液细胞会不嫌麻烦地建造如此复杂的分子结构呢?
  科学家已经在努力确定ABO基因会带来什么好处。“对于ABO基因没有很好的明确的解释,”法国图卢兹大学的安托万·布朗谢(Antoine Blancher)说,“尽管科学家已经给出了许多答案。”
  我们对血型益处的无知最突出的证明在1952年的孟买爆光。医生们发现有少数病人根本没有ABO血型――没有A型、B型、AB型,也没有O型。如果A型和B型是两层建筑,而O型是一层的牧场房子,那么这些孟买病人的血型只有一块空地。
  自从这种叫做孟买显型的状况发现以来,其他人也出现了这种状况,尽管仍然极为罕见。据科学家所知,这种状况并没有害处。唯一已知的医学风险会在输血的时候产生。那些具有孟买显型的人只能接受具有相同状况的人的血。即使本来是万能血型的O型血,也可能会杀了他们。
  孟买显型证明拥有ABO血型并没有直接的生死利益。一些科学家认为血型的解释可能在于它们的变异,因为不同的血型会保护我们远离不同的疾病。
  医生们最初在20世纪中叶开始注意到血型和不同疾病的关系,这个关系表还在继续扩大。“血型和传染病、癌症以及一系列疾病之间的许多关系还正在陆续发现中。”威斯敏斯特大学的帕梅拉·格林威尔(Pamela Greenwell)告诉我。
  从格林威尔那里,我不快地得知A型血罹患许多类型癌症的风险更高,比如一些种类的胰腺癌和白血病。我也易受天花感染,易得心脏病和严重的疟疾。另一方面,其他血型的人得其他疾病的风险也会增加,例如,O型血的人更可能得溃疡和跟腱破裂。
  血型和疾病的这些关系有一种神秘的随意性,科学家才刚刚开始研究这背后的原因。例如,多伦多大学的凯文·凯因(Kevin Kain)和他的同事正在研究为什么O型血的人比其他血型的人能更好地抵御严重的疟疾。他的研究表明,免疫细胞能更容易识别出被感染的血细胞,如果它们是O型而不是其他血型。
  更令人困惑的是血型与那些与血液无关的疾病之间的关联,比如诺瓦克病毒。这种讨厌的病原体是游轮的克星,因为它可以感染数百名乘客,导致他们剧烈呕吐和腹泻。它是通过侵入肠道内壁细胞而不触及血细胞实现感染的。然而,人们的血型会影响他们被某一种特定的诺瓦克病毒株感染的风险。
  解决这种特殊神秘性的方法可以从血细胞并不是产生血型抗原的唯一细胞这一事实中找到。血型抗原也可以由血管壁、气道、皮肤和毛发中的细胞产生,许多人的血型抗原甚至隐藏在他们的唾液中。诺瓦克病毒通过攫取肠道细胞产生的血型抗原而使我们生病。
  不过一个诺瓦克病毒只能牢固地攫取一个细胞,如果它的蛋白质紧贴在血型抗原细胞上。所以有可能每一株诺瓦克病毒拥有适应于只能牢牢粘合在某些特定血型抗原上的蛋白质,其他血型抗原则不行。这可以解释为什么我们的血型会影响哪种诺瓦克病毒株能使我们生病。
  这也是为什么各种血型能持续几百万年的一个线索。我们的灵长类祖先被锁在一个充满无数病原体包括病毒、细菌和其他敌人的无限的笼子里。一些病原体可能已经适应了剥削不同类型的血型抗原。那些最适应最普通血型的病原体吃得最好,因为它们有最多的宿主可以感染。但渐渐地,它们可能由于杀死宿主而破坏这一优势。同时,具有更罕见血型的灵长目动物可能会长得健壮,幸亏其血型抵御了它们的一些敌人。
  当我沉思这种可能性时,我的A型血依然和我是一个小男孩的时候一样困扰着我。但是这是一种更深层次的困惑,给我带来了乐趣。我意识到自己具有这种血型的原因,最终与血液根本没有任何关系。

资料来源masaicscience.com

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