淡肤色和金头发可能是人类在北方区域的适应结果,在非洲人、东亚人、南亚人以及美洲原住民中,淡发色则很罕见。
不过还有更罕见的发色,那便是红色。红发是由一个基因改变造成的,这个基因在整个族群中只占了4-5%,因此红发虽然好看但不常见。红发在苏格兰比较普遍(还有在威尔士、英格兰以及欧洲北方的族群),这可能是因为在遥远历史中的某段时期,有个古老群体不太和外界交流。不过事实如何,我们都不知道。大约四成的苏格兰人带有一个红发对偶基因,一成的人有红发。但是放眼全世界,红发是最不寻常的发色。
这个基因有些好玩的故事。这个基因制造的蛋白质是促黑皮质素受体-1(melanocortin 1 receptor, MC1R),属于G蛋白耦合受体(G protein-coupled receptor)——名字也同样拗口的蛋白质类别。这种又长又弯曲的蛋白质会穿过细胞膜,接收细胞外适当的分子讯息,接着刺激某一个代谢途径。此外,一个由脑下腺(pituitary gland)分泌的分子,会刺激黑色素细胞上的MC1R,使这些细胞制造在皮肤黑素体中的黑色素。地球上绝大部分的人都能制造真黑色素,这种色素是黑色或棕色的,不过MC1R基因中有红发突变的人,制造的是褐黑色素。黑素体会送入毛囊基部,使得红头发的人长出红头发。
当然就如同其他人类遗传学中的例子,实际情况没有那么简单,也没有那么无聊。这个蛋白质由三百一十七个氨基酸串联而成,其中有数个突变,能够让制造真黑色素的途径改变为制造褐黑色素。人类所有的蛋白质都由二十种基本氨基酸串联而成,每种氨基酸的密码由三个DNA字母表示。在MC1R中,如果第一百五十一个氨基酸由比较常见的精胺酸变成了半胱胺酸,那么就会有红头发。如果第两百九十四个氨基酸由原来的天门冬胺酸改成组胺酸,也会有红头发。其他有相同效果的突变,我不打算一一列举,只是要说明不是所有的红发都是一样的红发。
1997年6月,罗琳(J.K. Rowling)让全世界的人知道了哈利波特,以及他最好的同性朋友荣恩.卫斯理。荣恩有很多红发的兄弟姐妹,包括一对同卵双胞胎哥哥:弗雷和乔治。可能是魔法造成的巧合,在《哈利波特》第一集出版之后三周,第一个大规模的红发双胞胎研究结果也发表了,其中囊括了二十五对如同卫斯理家那样的双胞胎。科学家找到了三个和红发关系密切的遗传变异,不过在控制组中却出现了有趣的东西。控制组是异卵双胞胎,这些长相不同的双胞胎中,一个有红发,另一个没有。在十三对异卵双胞胎中,有五对具有相同的MC1R基因。后来我们知道了,光是具有红发的对偶基因,并不保证能够长出红发,基因从来不会单独运作,也几乎不只有一个功能。这些发色不同的双胞胎显示,一定有其他的遗传变化深深影响了MC1R的表现,左右了表现型是否为红发。
科学家研究了从西班牙西北部艾尔席卓恩(El Sidron),以及意大利南部李帕罗梅(Riparo Mezzena)出土的尼安德塔人基因组,发现这两群人的MC1R有一个地方和现代人类不同:他们第三百零七个氨基酸是甘胺酸,我们的是精胺酸。就如同第一章中所说的,在现代红发的人类中没有发现这种变异,而在时间的摧残之下,尼安德塔人的头发没有保留下来。不过,我们还是可以进行一些巧妙的实验,研究发色的问题。科学家把西班牙尼安德塔人的这种蛋白质放到培养中的细胞里面,当然我们看不到产生的颜色,但是观察得到细胞的活动,并可从细胞的行为推测可能会产生的发色。现在红发人所具备的不同突变,会导致黑色素细胞的活动以不同方式降低,而这些细胞实验中的确显示黑色素细胞的机能下降了。但黑色素细胞活动下降就一定代表有红发吗?只是可能而已。
那两个提供基因组的尼安德塔人所在之地相距遥远,他们应该不是少数份子,我们只不过是刚好采样到两个特别的DNA罢了。在高纬度地区,金发和淡皮肤几乎可以确定是适者生存的结果,而我们看到的这两个尼安德塔人突变可能就不是,现在的意大利人和西班牙人发色都比较深。我们用所有的线索拼凑过去的样貌,建立一个能够经由检验证明的理论,并且拼凑出答案。在这个例子中,我们直到现在都还真的不知道尼安德塔人的发色。
2014年7月,一则震撼的新闻把全世界的人吓醒了:气候变迁和遗传学联手酿成一场大风暴,将会让全世界的红发人灭绝。英国各主流大报都报导了这个消息,包括《每日邮报》(Daily Mail)、《泰晤士报》(The Times)、《卫报》(Guardian)、《每日电讯报》(Telegraph)、《独立报》(Independent)、《镜报》(Mirror)和《太阳报》(the Sun),上面还有许多性感的红发明星,包括克莉丝汀娜.韩翠克斯(Christina Hendricks)、茱莉安.摩尔(Julianne Moore)、达米安.路易斯(Damian Lewis),或是哈利王子。社交媒体和新闻网站一片恐惧之声。在世界其他地方,《国家地理杂志》(National Geographic)和《星期周刊》(The Week)等似乎比较理性的杂志和新闻媒体也报导了这个消息,《独立报》的标题是最典型的:
科学家警告:气候变迁可能造成红发者灭绝。
总的来说,新闻报导的内容是:根据科学家的说法,气候变迁将使得苏格兰阴天的时间减少、晴朗的日子增加,有利于红发对偶基因的天择压力将会消失,使得红发对于红发者不再有用,这个曾经有用的性状将会被丢到演化的垃圾桶中。下面是《独立报》这篇新闻的摘录,报纸这段文字上面则是一些著名红发人士的照片。
莫法特(Alistair Moffat)博士是位于加拉希尔斯(Galashiels) 的基因检测公司ScotlandsDNA的常务董事,他说:“我们认为,红头发是对苏格兰、爱尔兰和英格兰北部气候的适应结果。”
“我认为会有淡皮肤和红发的原因,在于这些地区阳光不足,而我们要尽量生产维生素D。”
“如果气候变迁使得云增加、阳光减少,就会助长这个基因。但如果云减少而阳光增加,那么的确,有这个基因的人就会变少。”
大事不妙!
许多了解基因和天择的人心中响起警报。有很多的证据指出淡皮肤是对于北方寒冷气候适应的结果,但没有说红发也是。除此之外,我们也没有注意到有任何证据指出,气候变迁会使得苏格兰阴天的时间减少。
莫法特是谁?ScotlandsDNA又是什么公司?其实这是一间从事遗传溯祖生意的公司,是BritainsDNA(见第三章)的商业伙伴,莫法特是这家公司的创办者兼首席执行官。这个新闻来自于ScotlandsDNA发的新闻稿。在这篇新闻稿发出的同时,这间公司也推出了新的服务:检测顾客的基因组中是否有红发的对偶基因。真是好巧!
所以说,在真相还没能够揭开之前,虚构的故事就已经传遍全世界。许多人马上谴责这篇文章中的错误,炮火集中在那篇假扮成研究结果的新闻稿所造成的混乱,记者有的时候就爱这样的消息。
在这个特别的例子中,很难想像造成红发的对偶基因会被消灭。在那篇新闻稿所营造出的故事中,苏格兰阴沉的天气是让红发存在的天择压力,其实没有证据能指出这个说法是正确的。想像如果真的有这类能够把红发对偶基因推入灭绝之路的演化压力,那么红发必须是造成极大危害的不良适应(maladaption)。也就是说,具有这个特征的个体在环境中会受到由该特征所带来的伤害。
其实不需特别指出红发并非不良适应。红发很可爱。说红发可能受到庞大的天择筛选压力,将会消失不见,这样荒谬的论点激怒了红发者和遗传学家,他们可都是有家人和朋友的。即使是真正不良适应的特征,例如那些已透过遗传机制厘清的疾病(例如囊肿性纤维化和裘馨氏肌营养性萎缩症等),也不是那么容易就会消失,这是因为只带有一个致病对偶基因的人会健康地活着,并且把这个基因传给下一代。
那么,可能让红发消失不见的方式有哪些呢:
人类灭绝。
因为某些原因,所有红发者都不性交,而且所有带红发基因的人也都不性交。(这代表地球上所有人都要检查看看是否有红发基因)
红发者和带有红发基因者都遭到灭绝(这代表地球上所有人都要检查看看是否有红发基因)。
第一个选项最有可能发生。不变的事实是:红发就如同人类许多其他特征一样,不可能真的知道它是不是在生理上有帮助的突变。我们不知道它是否是针对高纬度气候产生的适应;是不是受到苏格兰或斯堪的纳维亚灰暗天空的偏爱。这可能来自于性择。虽然红发人有的时候受到嘲弄,但也些人觉得红发非常有魅力。可能这种突变本身和其他突变一样,是随机出现的,也没有造成什么特别的效应。欧洲北部有些地区的人群不太和外界交流,所以这种突变在那些人群当中扩散开来,最后固定下来,成为目前固定但低频率出现的特征。
因此,红发绝不会如ScotlandsDNA所预测的那样消失。