血型研究

历史上某些对遗传学的突破性理解来自对血型的研究。人体免疫系统会攻击和对抗异于自身的外来成分，如细菌、病毒和真菌。根据与人体免疫系统的相互作用关系，血液被分为不同的类型。鸟类和哺乳动物的免疫系统最为完善，以分子的构型，尤其是蛋白质的构型为功能效应的基础。所有细胞的表面都覆盖着许多独特的蛋白质和其他分子，这些分子的种类和数量因物种而异。它们是我们身体组织的个人烙印，这也是为什么除了近亲之间，人类的肾脏或任何其他器官的移植都非常困难。

外来分子总是会通过破损的伤口或是介入性的医疗措施，阴差阳错地进入我们的身体，比如为了获得对某种疾病的免疫力而注射疫苗。免疫系统会将这些进入体内的分子视作外来物，至此，这些分子就成了名副其实的“抗原”（antigen）。所谓抗原，顾名思义，就是能够引起免疫系统排异反应的物质。某种特定的抗原一旦进入身体，就会诱发与之对应的某种免疫细胞（淋巴细胞）合成名为“抗体”（antibody）的特异性蛋白质，抗体继而识别并消灭上述抗原。每种抗体都拥有与诱发其合成的抗原互补的分子结构，故而两种分子可以互相结合（见图4-12）。

两者结合的结果，可能是消除抗原的活性，或者是形成巨大的分子复合物，然后再由血液中的其他白细胞（中性粒细胞或者巨噬细胞，身体中的清道夫）识别并清除。举个例子，如果皮肤破损，进入其中的细菌由于细胞表面独特的蛋白质和多糖分子而被识别为外来物，这些表面分子即是抗原。识别外来物后，身体开始合成对抗它们的抗体，后者与细菌牢牢结合形成巨大的复合物，随后被清除。

1927年，卡尔·兰茨泰纳（Karl Landsteiner）和菲利普·莱文（P.Levine）发现，如果把人类的血液注射进兔子体内，就会诱发它们产生对抗人类血细胞的抗体。借助用不同人的血液诱生的抗体，兰茨泰纳和莱文鉴别并命名了两种不同的抗原：M和N。M型的人类血液能够诱使兔子产生对抗M抗原的抗体，而N型的人类血液可以诱使兔子产生对抗N抗原的抗体。每个人的血型要么是M，要么是N，抑或是MN，即同时具有这两种抗原。

已知父母的血型，其后代的表现型仅有以下可能的情况。

M与N交合：孩子的血型均为M。

N与N交合：孩子的血型均为N。

M与N交合：孩子的血型均为MN。

从中可以看出，血型为M或N的人均为该等位基因的纯合体，而血型为MN的人则是同时拥有M和N且两个等位基因同时表达的杂合子。为了纪念兰茨泰纳，决定人类MN血型的基因被命名为“L”，它有两个互相独立的等位基因，对应M抗原和N抗原的基因分别被称为“LM”和“LN”。等位基因这样的关系被称为“共显性”（codominant），即在LMLN的杂合子中，两个不同的等位基因会同时并完全地表达，由此就可以解释上面的婚配中出现的后代血型的现象。不仅如此，当父母双方同为杂合子时，每一方都有一半的配子为LM，而另一半为LN，它们可能的组合情况如下，这与我们的观察相符。

早在1900年，兰茨泰纳其实就已经发现了一种在今天与人类输血密切相关的血液分型：A型、B型、AB型和O型。人们之所以注意到这种血液分型，是因为当时在输血中经常会发生受血者体内的红细胞凝聚的情况。血液同型者间的输血往往不会有大碍，但是血液异型者之间的输血却总会因为外源血进入人体后发生凝集而导致严重的负面反应。之所以会导致严重的后果，是由于红细胞的表面通常带有A抗原或B抗原，而在血液中有与抗原不同类型的抗体存在。A型血的红细胞表面只有A抗原，体内的血清中含有对抗B抗原的抗体；B型血的情况与之正好相反。O型血的红细胞表面既没有A抗原也没有B抗原，所以O型血的红细胞不会触发任何血清的免疫发生；O型血的人是万能的供血者，他们的血液可以输送给任何血型的人。AB型血的人的红细胞上同时拥有两种抗原，而他们的血清中既没有针对A抗原的抗体，也没有针对B抗原的抗体，因此，他们是万能的受血者，可以接受任何血型的供血。

A-B-O血型的遗传体系非常简单且具有启发性。决定A-B-O血型体系的基因被称为I，它有三个不同的等位基因，这是最简单的“复等位基因”（multiple alleles）的情况。A-B-O血型体系与之前仅有两个等位基因的例子不同，像这样最少有三个等位基因的关系才可以被称为复等位基因。等位基因IA决定A抗原，IB决定B抗原，既不决定A抗原，也不决定B抗原的等位基因为i。IA和IB均相对i为显性，这从它们的大小写的标记方式里就可见一斑。O型血的基因型为ii，A型血的基因型为IAIA或者IAi，而B型血的基因型为IBIB或者IBi。不过，如同LM和LN一样，IA和IB互为共显性关系，所以一个基因型为IAIB的人将表达为AB型血。

现在，对于不同的婚配方式，你应该已经能够预测出后代的血型了。我们以一对A型血的夫妇为例，他们的基因型只有IAIA和IAi这两种可能的情况，由于我们不能确定究竟是哪一种，所以姑且把他们的基因型标记为IA-，短横代表这个位置上的等位基因有两种可能。很显然，A型血的人能够为后代传递等位基因IA，因此我们预计他们的孩子中肯定会有A型血的个体出现。当夫妇双方中有一个人是杂合子时，那么他们所有的孩子都将是A型血。但是，当夫妇双方均为杂合子时，那么平均来说，他们的后代中有1/4的人会因为同时从双亲处获得等位基因i而表现为O型血。

现在，试一试你能不能预测出下面这些婚配方式产生的后代的血型，答案会在本章结尾处公布。

总而言之，孟德尔的遗传理论具有举足轻重的作用，因为它帮助我们理解了动植物中许多可遗传的表现型差异，实际上是由同一个基因上成对的等位基因导致的。对于人类自身而言，孟德尔的发现无异于一条强大的法则，我们可以用它作为预测类似血型这样的多样性状，抑或某些遗传疾病等异常情况发生的规律。我们现在知道，许多人类疾病都与单基因的等位基因有关，其中就包括苯丙酮尿症，它是由一个隐性的等位基因决定的，我们在这里称之为p；泰-萨克斯病（Tay-Sach's disease），它的病因是一个名为t的隐性等位基因；还有亨廷顿舞蹈病，它是由另一个基因上的显性等位基因H导致的。所有这些等位基因的遗传规律都与依据孟德尔理论做出的预测别无二致。但是请注意，也有一些疾病的遗传机理甚是复杂，还有许多疾病根本就不是遗传病。只有对家族谱系进行认真恰当的分析，才能区分出一种疾病的发病原因。我们会在后续的章节里进一步探讨单基因遗传病。

鉴于有不完全显性和共显性这样的现象存在，等位基因相互之间的关系就显得没有那么复杂。A-B-O血型系统是由三个等位基因组合决定的，而某些决定性状的等位基因的数量更是在这之上，相互之间的作用关系也非常复杂。这种繁复的关系说明等位基因之间的显隐性关系是一种相对的概念，而非单个等位基因的绝对特性。以兔子的毛色为例，假设决定兔子毛色的基因名为c，它有四个等位基因：c+、cch、ch和ca。c+相对其他三个基因为显性，所以，纯合子c+c+或任何带有一个等位基因c+的杂合子均表达为深灰色毛，有时也被称为豚鼠色。纯合的cchcch则是金吉拉灰，但是cch相对ch和ca而言是不完全显性，所以cchch和cchca的兔子毛色会呈现较浅的灰色。再者，ch相对ca为显性，所以chch或者chca的兔子具有典型的喜马拉雅地区物种的特征——通体雪白，而鼻子、耳朵、脚掌和尾巴为黑色。最后，caca的兔子为纯净的白色。