來源：把科學帶回家
撰文 七君
你或者你的朋友是否有這樣的經歷？吃過豆瓣醬后，或者聞到樟腦丸、喝了湯力水后，身體不太舒服，比如尿液顏色變深，呼吸急促？
如果你這幾條都中，你可能和全世界的4億人一樣，都帶有一種特殊的基因debuff，絕對不能碰蠶豆制品，比如豆瓣醬（豆瓣醬，尤其是四川豆瓣醬一般是用蠶豆制作的）、樟腦丸、湯力水等物質。
很早以前人們就發現蠶豆和其他食物不太一樣。
古希臘人和羅馬人認為蠶豆是陰間料理，說蠶豆不祥，并將蠶豆用于葬禮儀式。古希臘著名數學家、哲學家畢達哥拉斯還特別討厭蠶豆。他不做科研的時候就想方設法罵蠶豆，還號召手下的門徒一起鄙視蠶豆。畢達哥拉斯主義的門徒甚至被禁止吃蠶豆、提到蠶豆，或注視蠶豆。
畢達哥拉斯和蠶豆有仇。圖片來源：wikipedia
直到2500年后，蠶豆的邪性才被科學破解。
實際上，全球有5%的人，也就是4億人吃不了用蠶豆制作的豆瓣醬，一吃就要發病，這是因為他們患有一種世界上最常見的遺傳性酶缺乏癥——葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥。這種病也叫蠶豆病，因為它可以由蠶豆引發。
葡萄糖-6-磷酸脫氫酶簡稱G6PD，G6PD是一種存在于所有細胞中的酶，它參與葡萄糖的分解過程，具有間接的抗氧化功能，而編碼著G6PD的就是G6PD基因。
不過，一些人的G6PD基因出現了變異，這導致他們體內缺乏G6PD。在面臨氧化壓力的情況下，他們的身體就會出狀況。
由于運輸氧氣的紅細胞本身就面臨很高的氧化壓力，它們非常容易受到G6PD缺乏的影響。因此G6PD缺乏的人一旦面臨氧化壓力（比如吃了蠶豆），首先暴斃的就是他們的紅細胞，他們會出現溶血反應，產生黃疸和深色尿液等等癥狀。
不過呢，G6PD基因的版本非常多（G6PD 基因至少有130-160個突變），一些突變比較兇，另一些則比較溫和，因此即使都患有蠶豆癥，大家的病情也不一樣嚴重。
現在能確定的是，男孩子比女孩子更容易患上G6PD缺乏癥，更容易吃了蠶豆而顫抖，因為G6PD基因位于X染色體上。
由于男性的體細胞只有1條X染色體，而且這條染色體來自他母上，只要他母上G6PD缺乏，男孩子就必然G6PD缺乏。女孩子因為有兩條X染色體，而每個體細胞里只有1條X染色體活躍（負責制造蛋白質），因此女孩G6PD缺乏的風險和危害就比男孩小很多。
可是，G6PD和蠶豆又有什么關系呢？
事情要從可惡的蚊子，以及美軍的一段按照現在的標準看慘無人道的人體實驗黑歷史說起。
二戰期間，在東亞打仗的美軍深受蚊蟲困擾，因為蚊子會傳播瘧疾。
實際上，有四種瘧原蟲能造成人類瘧疾，其中兩種（間日瘧原蟲Plasmodium vivax 和惡性瘧原蟲 Plasmodium falciparum）是最討厭的。惡性瘧原蟲造成的瘧疾死得快，但病程也短，雖然致死率高，但病人通常只發病一次。間日瘧原蟲引發的間日瘧造成的瘧疾沒有前者那么嚴重，但是被感染者會反復發病。在太平洋戰場上流行的正是間日瘧。
間日瘧消耗美軍的戰斗力，讓進度條嚴重拖戲。在1942-1945年間，美軍報告稱，瘧疾使其損失了約8百萬人日（1人日=1個工人1天的工作量）。而在1943年，在太平洋戰區承擔主要角色的美國陸軍將領道格拉斯·麥克阿瑟曾說：“每個能打仗的師背后還有一個因為瘧疾躺在醫院里的師和一個在康復的師，這場仗會拖很久。”
在20世紀20年代，從金雞納樹樹皮和樹根中提取的奎寧是治療瘧疾的唯一藥物，因此它成了重要的軍事戰略物資。而在20世紀初，金雞納樹種植區主要分布在爪哇和蘇門答臘，那里生產的奎寧占全球市場的95%。
爪哇和蘇門答臘曾是荷蘭的殖民地。可是在1942年，這片荷屬東印度地區被日軍占領，盟軍失去了奎寧的供應。各國于是開始人工合成抗瘧疾藥物。
在這樣的背景下，1941年7月30日，美國科學研究與開發辦公室（OSRD）成立了專攻軍事醫學問題的醫學研究委員會 （CMR），并開始籌劃一系列的瘧疾和藥物研究。
就這樣，1950-1962年間，芝加哥大學和美國伊利諾伊州戒備級別最高的伊利諾伊州監獄（Illinois State penitentiary）在美軍的支持下開始用犯人進行人體實驗。
芝加哥大學的研究者培養了攜帶瘧原蟲的蚊子后，再用蚊子叮咬犯人，或給犯人注射瘧原蟲。為了研究瘧疾是否能通過消化道和血液感染，他們甚至讓犯人飲用用某個患者的血液，或用此人的血液為其他犯人注射。
1950年，監獄人體實驗出現了重大進展。那年，哥倫比亞大學研發出了一種抗瘧疾的新藥伯氨喹（Primaquine）。伯氨喹現在是常見的抗瘧疾藥物，而它的“臨床試驗”正是在伊利諾伊州監獄的犯人身上實現的。
雖然研發歷史并不光彩，但伯氨喹卻給醫學研究留下了寶貴的遺產，并解開了圍繞著蠶豆的謎團。這是因為，在使用了這種藥物后，10%的黑人囚犯出現了溶血癥，但是另一些犯人卻沒有這種癥狀，沒有癥狀的犯人大都是白人。
參與了這項軍方研究、后來成為美國著名病理學家的恩斯特·比尤特勒 （Ernest Beutler）回憶：“我們知道只有黑人對伯氨喹敏感，但是黑人卻不會得瘧疾，所以我們用黑人研究溶血癥，用白人研究瘧疾。”
在1953-1954年間，比尤特勒和同事發現抗瘧疾藥造成溶血癥的原因和基因有關：使用了伯氨喹后會出現溶血癥的患者攜帶G6PD基因的突變。
現在我們知道，G6PD缺乏癥主要出現在黑人而不是白人身上是因為，G6PD缺乏癥具有抗瘧疾的意外功能。瘧疾高發區的人會因為G6PD缺乏而獲得演化優勢，因此瘧疾高發區和G6PD缺乏地區高度重合。地中海、南亞和非洲正是瘧疾高發區，這也是為什么在非洲裔美國人中，G6PD缺乏的男性占12%，超過全球平均水平。
G6PD缺乏癥分布，藍色表示高發。我國的G6PD缺乏癥人群約占2.1%，南方比北方多。圖片來源：www.who.int/malaria/publications/atoz/WHO-testing-for-G6PD-2016-presentation.pdf
因此在60年代，伊利諾伊州監獄的科研項目轉向了G6PD缺乏癥，而那里的研究也成了藥物敏感性實驗的樣板。
研究者們用鉻51（Cr51）標記紅細胞，研究抗瘧疾藥物對血液的影響。他們發現，攜帶G6PD基因突變的非裔男性犯人在服用了伯氨喹后，紅細胞大量減少，陷入“危險的溶血性貧血”中。根據這些利用非裔犯人做的研究，后來用于美軍士兵的伯氨喹劑量被調整了。
這些在伊利諾伊州監獄里誕生的研究按照現在的倫理標準必然飽受批判，但是在那個年代，相關論文很快發表了出來。《科學》就在1956年發表了那項確立了G6PD缺乏和溶血癥因果關系的研究。這些研究也成為G6PD基因缺乏癥和抗瘧疾藥物方面的標桿。
確立了G6PD缺乏和溶血癥因果關系的研究發表在1956年的《科學》上。
事實上，2015年世界衛生組織（WHO）公布的伯氨喹使用指南（Policy brief on single-dose primaquine as a gametocytocide in Plasmodium falciparum malaria）中，就明確指出參考了伊利諾伊州監獄的研究。
而在實驗室之外篩查G6PD缺乏的常用測試方法——熒光斑點測試（fluorescent spot test）也是比尤特勒在伊利諾伊州監獄里進行瘧疾研究時發明的。
比尤特勒在伊利諾伊州監獄研究期間發明的熒光斑點測試（fluorescent spot test）：G6PD活性越高，血液的熒光色越強。圖片來源：（DOI）10.1186/1475-2875-12-112
也是在伊利諾伊州監獄的研究發表后，1957年以色列的研究者們首次發現，食用蠶豆后產生的溶血癥也是G6PD缺乏導致的。原來，和抗瘧疾藥物類似，蠶豆含有蠶豆嘧啶葡糖苷等強氧化劑，會對G6PD缺乏的人造成超高的氧化壓力，讓他們的紅細胞早死，從而發病。
話說回來，雖然蠶豆癥是世界上最常見的遺傳性酶缺乏癥，但大多數G6PD缺乏的人并不知道自己的G6PD基因版本和大家不一樣。他們只有在吃了蠶豆、某些藥物（如含有奎寧的湯力水），或聞到樟腦丸（所含的萘會誘發蠶豆病患者溶血）后才會出現反應。在嘗試這些物質之前，他們DNA的真相一直隱藏在黑暗中。
從這個意義上來說，畢達哥拉斯說的沒錯，蠶豆是真·黑暗料理。
一些人吃了蠶豆會死，他們被稱為“豆斃”。
封面來源：pixabay
參考資料：
https：//docs.qq.com/doc/DVFZiQUpZRU9RYUJv
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