文：以太・亞奈（Itai Yanai）、基因及乳馬丁・勒爾克（Martin Lercher）
柯林頓的社會受力悖論
「我們真正的國籍是人類。」──威爾斯（H. G. Wells）
柯林頓在擔任美國總統期間，造成是膚色人類基因體計畫的堅定支持者。該計畫是差異為了決定人類基因體確切的字母排列順序。從1990年開始，糖耐該計畫持續了13年，基頓可說是因變異正科技進步搭了一回雲霄飛車，包括在抵達終點前，柯林還與一家私人營利公司展開了一場讓人驚奇的悖論競爭。在整個計劃期間，基因及乳柯林頓毫不吝惜給予該計畫額外的社會受力經費支援，最終也沒讓他失望。造成柯林頓在卸任後發表的膚色演講中，經常談到他從花了26億美金（他說是差異賺到了）的人類基因體計畫中獲得的神奇體認。
在1999年舉辦的千禧年系列演講中，人類基因體計畫的負責人之一蘭德（Eric Lander）告訴白宮的聽眾，就基因體而言，地球上任何兩個人都有99.9％是相同的。對柯林頓來說，這一點是最根本的體認：所有的戰爭、所有的文化差異，以及所有我們具破壞性的抗爭，都只是因為我們之間0.1％的差異？這樣的體認難道不能讓我們捐棄差異，為了我們共享的99.9％攜手合作？這個論點確實具有吸引力：如果我們所有人都有99.9％的相同度，那為什麼我們就不能和平相處呢？
不過正如蘭德指出的，這個論點還有另一面。0.1％聽起來很小，但讀者應該還記得人類的基因體有六10億個字母長，那就等於說，我們和鄰居的基因體之間，存在有六百萬個字母的差異。這六百萬個字母的差異，是否足以解釋人與人之間的某些對抗？
我們甚至不需要去找鄰居來發現這層差異，我們自己的每條染色體中就有兩套備份，因此我們不妨比較自己從母親處與從父親處接受的染色體。你遺傳自父母的兩套染色體有99.9％是相同的，其間就剩下0.1％的差異。難道說，我們會因此跟自己過不去嗎？
想要瞭解是什麼造成了人與人之間的差異，我們需要對那0.1％研究得更仔細些。讀者該記得突變的造成，與我們重新將一份文件打字輸入時，經常發生的意外拼字錯誤類似。最常發生的拼字錯誤，是基因體上單一字母（鹼基）出現改變。這種單一字母的差異非常常見；最早向柯林頓總統報告的0.1差異估算值，就是基於這種單一字母錯誤。
另外一種拼字錯誤，是插入或剔除一或多個字母。我們對人類基因體的研究越多，這種拼字錯誤也比原本所想的更多。整段染色體區域的備份數目（其中可能包含一或多個基因），可因人而異。也就是說，你鄰居的基因體可能有兩個備份的CCL3L1基因（他的兩個17號染色體上各有一個），而你的基因體可能有五個備份（兩個位於遺傳自母親的17號染色體，三個位於遺傳自父親的17號染色體）。如果真的是這樣，那你算是走運了，因為CCL3L1基因負責生成的蛋白質，能阻斷人類免疫缺乏病毒（HIV）進入免疫細胞的通路；擁有越多CCL3L1基因備份的人，就越不容易感染HIV。
這種基因備份數目的變異，經發現分布廣泛，使得不同人的基因體之間的差異，大幅增至0.5％，或是說有三千萬個字母的差異。這麼一來，柯林頓是否還會宣稱三千萬個字母的差異微不足道，不足以解釋人與人之間的爭鬥不休？我們稱此為柯林頓悖論：從一方面看，人類的基因體之間有99.5％是相同的。但從另一方面看，其不同之處也多達三千萬個字母，難以讓人忽視，也值得我們更仔細探究。
人的身高、膚色以及臉部特徵大部分是經由遺傳的；許多更細微、讓我們獨一無二的變異，也都寫在我們基因當中的某個組件。這些變異當中，有些會讓我們罹患疾病的難易度不同。例如，我們每個人都有一組帶有血紅素編碼的基因，血紅素負責在全身輸送氧，如果在這些血紅素基因當中，有一個帶有某個單字母突變，並同時從父母都遺傳了這個突變基因，就會引起鐮刀型細胞貧血（sickle-cell anemia）。有趣的是，如果你的基因體帶了一個有缺陷、一個正常備份的血紅素基因，那麼不只是沒有問題，同時你還不容易染上瘧疾。這樣的基因組成在瘧疾肆虐的地區，將給人帶來顯著的生殖成就優勢。也因為如此，該突變的等位基因在瘧疾肆虐地區相當常見。個別突變通常不全是好事，也不全是壞事，其結果取決於環境而定，例如是否同時從父母處取得了該基因，以及當地環境情況等。
人類基因體中的兩萬個基因當中出現的突變，可以為罹患疾病鋪路。到目前為止，已有超過六千五百個基因突變與特定疾病扯上關係。大部分這些突變並不保證疾病會發生，如果真是這樣的話，該基因將很快會經由天擇而從基因社會除去。反之，由於和環境以及其他基因變異的複雜互動，它們只不過是稍許增加了生病的可能。疾病要發生之前，必須經過複雜的步驟過程，就如同癌症的例子：單是一個突變本身，不足以導致發病。
看得到和嚐得到的演化：膚色與消化乳製品的能力
人與人之間的基因體差異可有百萬個字母之多，但這些差異能提供重建人類歷史的資訊卻相當有限。對基因體當中帶有兩種不同版本的位置（好比有人帶的是C，有人帶的是T），其中85％可以拿我們自己的一條染色體與鄰居的染色體比較，或是與住在地球另一面的人的染色體比較，而得出這種差異。甚至我們還可以在自己體內兩條相對應的染色體上找著，因為我們的基因體一半遺傳自父親，一半遺傳自母親，它們之間也是不同的。
換句話說，絕大多數分布在鄰里鄉親、甚至個人基因體裡的變異，並不能分辨不同的種族。柯林頓確實有理由為人類擁有的手足關係感到安慰，因為人類基因體當中的差異，只有15％左右對於分辨不同族群有所助益。再來，只有非常少的變異專屬於某個族群，也就是說，某些新近演化出來，並且很少與外人通婚的族群。專屬於某個族群的變異，指的是所有該族的成員在基因體的特定位置上都帶有相同的鹼基字母，而地球上所有其他人在該位置都帶有另一個字母。這種專屬於少數族群的等位基因之所以存在，是有什麼演化上的原因呢？
大多數專屬於某些族群的等位基因，都與環境有關。一個主要的例子是膚色，也是身體對地理位置的一項重要適應。膚色是妥協的產物：深色的皮膚提供保護，免於受到陽光的紫外線傷害，對於住在靠近赤道區域的人特別重要。如果有過多的紫外線穿越皮膚，時間長了，將可能傷害DNA，加速皮膚癌的演化；這也是帶有淺膚色的人應該使用防曬乳液的理由。不過，皮膚吸收過少的紫外線也有壞處，因為我們身體使用紫外線來製造維生素D，那是促進腸道吸收像鈣與磷酸鹽這些必要化學物質的重要分子。要是沒有足量的紫外線穿透皮膚表層，體內將不會有足量的維生素D。沒有了維生素D，將增加骨骼發育不良的風險，在孩童身上出現稱作軟骨症（Rickets）的毛病。
在防止生成皮膚癌與合成足量維生素D之間取得的最佳妥協，就是將皮膚色澤定在某個程度，可讓恰好足量的紫外線通過，以製造所需數量的維生素D。這種「設定」是由天擇所成就的：根據當地的陽光照射量，造成膚色過深及造成膚色過淺的膚色基因，將會被提供最佳平衡的等位基因給超越並取代。接近赤道地區，強烈的陽光照射將揀選出對紫外線有最強防護的基因，以及相對應的深色皮膚。但在緯度超過30度以上的地區，陽光以更低的角度穿過大氣層，強度也更弱。對於深膚色的人來說，這點將妨礙維生素D的生成。最佳的膚色可以由一個簡單的公式正確預測。與該預測符合的，是不同版本的膚色基因，主導了不同地理位置的基因社會（見下圖）。
Photo Credit: 衛城出版社由於天擇是緩慢的過程，我們的膚色不一定就反映了我們目前居住所在地的紫外線輻射程度。膚色所反映的，是我們許多代的祖先所經驗過的紫外線輻射。人類在今日全球化世界的移動性，是造成許多淺膚色的人需要塗防曬乳液的理由。紫外線輻射的程度在近年來有所增加，也使得需要防護的需求也增加了。反之，擁有深色皮膚、住在更高緯度的人，經常可經由在飲食中添加維生素D而獲益。
當然，膚色不是一成不變的。經由曬黑，我們也能夠即時「適應」陽光的輻射程度。膚色是由黑色素的活性決定，那是由位於皮膚底部的特化細胞所製造的色素。黑色素能吸收光線，因此可保護更深層的細胞。當接觸過多的紫外線，將導致皮膚的DNA受損，於是製造更多的黑色素。只不過這種應需要而增加的黑色素生成是有限的，這也是為什麼我們一生下來就已帶有膚色，反映了我們祖先所經驗過的陽光幅射程度。
消化乳製品的能力，是另一個可用來分辨不同族群的基因體變異的例子。身為哺乳動物，人類在嬰兒時期是以母乳為食，我們的基因體也帶有消化母乳中主要糖分乳糖的酵素編碼。我們的基因當中有一個負責了乳糖酶（lactase）這個蛋白質的編碼，這個酵素可將乳糖切割成葡萄糖及半乳糖這兩個較小的糖分子。在人類歷史大部分時候，只有在孩童的早期，飲食中才有母乳可供食用。因此，早先的設定是在小孩停止接受餵奶後，就會把乳糖酶基因關上。狩獵採集族群的飲食以植物為主，偶爾才補充些肉類及魚類。因此，好幾千年以來，人類在停止吸奶後把乳糖酶的基因關上，以保存體內資源，可是非常合理的舉動。
在西元前八千年左右，當中東地區的農夫開始馴化動物，並收集其乳汁後，人類的飲食就出現了巨大的變化。時至一萬年後的今日，西方國家中已有90％的人都對乳糖具有耐受力，也就是說他們在成年後也能夠消化乳製品。這些地區的基因社會已演化出在斷奶後仍保留乳糖酶基因的表現。但是某些亞洲及非洲的族群，他們並沒有豢養乳牛的傳統，因此這些族群只有約10％的人在成年後還繼續製造乳糖酶。具有最高比例成年不耐乳糖的族群，是美洲原住民，他們只有在最近幾世紀以來，才接觸到乳牛養殖業。
要把過了嬰兒期之後、將乳糖酶基因關上的開關除去，只需要在該基因的控制組成中更換一個字母。人類在六歲以前很少有人是不耐乳糖的，這個年紀要比狩獵採集族群文化中一般斷奶的年紀稍晚。我們不難想像，在某個古早、天生對乳糖不耐的部落擁有馴化的牛，如果族群中有位女孩一生下來就在乳糖酶開關上帶有某個隨機突變，那麼她將擁有巨大的優勢。這位女孩在過了六歲以後，仍保有對乳糖的耐受力，將能利用寶貴的食物資源。她在食物短缺時能有更大的生存機率，同時出現因營養不良導致疾病的風險更低。由於帶有這些優勢，這位女孩有可能比其他女性生出更多小孩。該新突變只會出現在該女孩兩條染色體當中的一條，因此她的小孩中有半數將遺傳該突變，也能享有同樣的好處，包括生出更多數目的小孩。於是，天擇的三個條件就都符合了；其過程雖緩慢，但確定該突變將在那個飼養牛的部落中，取代了不耐乳糖的等位基因。
以演化的時間尺度而言，一萬年前牛的馴化是非常晚近的事。多虧了從三千八百年到六千年前的歐洲人骨骸，以及1991年在蒂羅爾阿爾卑斯山（Tyrolean Alps）發現有五千四百年歷史的「冰人奧茲」身上萃取的DNA，我們已有可信的證據顯示，乳糖耐受力在歐洲出現，只有三千年到四千年的歷史。因為從上述DNA標本取樣中，都沒有發現乳糖耐受力的突變，顯示該突變在古老的基因社會中是很稀罕的。
諷刺的是，時至今日，不耐乳糖卻被認為是一項缺失。事實上，在大部分的人類歷史中，不耐乳糖才是自然的健康狀態。如果你屬於不耐乳糖者，那只不過是說，你身上帶有某個在基因社會中逐漸褪流行的等位基因罷了。不過乳糖耐受力的演化可能還有另一種走向：居住在肯亞南部和坦尚尼亞的馬賽人，豢養乳牛的歷史非常悠久，但當他們當中大部分人不耐乳糖。他們將牛奶凝固，如此將降低其中的乳糖含量，這可能使成人的乳糖耐受力在群體中失去優勢。
造成膚色差異以及乳糖耐受力的基因變異，正是柯林頓總統所關切、造成人與人之間明顯不同的基因變異。
相關書摘 ▶《基因社會》：基因社會的組成，非常類似中世紀歐洲城市裡的同業公會
書籍介紹
本文摘錄自《基因社會：從單一個體到群體研究，破解基因的互動關係與人體奧妙之謎》，衛城出版
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作者：以太・亞奈（Itai Yanai）、馬丁・勒爾克（Martin Lercher）
譯者：潘震澤
基因不是個體，基因是一個社會
過去四10年來，基因研究有了重大的突破。以往，遺傳學從研究單一或個位數基因的功能入手。現在，研究者卻發現，必須全盤地考量整個基因體的上萬個基因，如何來為我們人體打造出各種組織器官，甚至產生複雜的人類行為，才能解開基因之謎。這就像是發現基因是一個社會，理解社會中的經濟現象必須從宏觀的角度，使用更大量的資料來進行統計模擬，而不能只考量單個人的經濟行為。
《基因社會》是以全新的思維，重新建構我們對人體、對遺傳學的認知。以基因社會的觀點，更能解釋：
- 人為什麼會得癌症？
- 人為什麼採取有性繁殖？
- 假如不同人種的基因差異很小，為什麼彼此不能和平相處？
- 人類和猩猩是怎麼演化成不同物種的？
- 人類的語言從何而來？
- 我們為什麼沒有進化出飛行能力？
Photo Credit: 衛城出版社責任編輯：游家權
核稿編輯：翁世航