2019年12月，位於悉尼西南約90英里處的巴爾戈鎮發生火災。我們對可見的空氣污染十分關注——例如，現在從太空中可以看到澳大利亞叢林大火的捲須狀煙霧，或是冬天降臨在新德里等城市的有毒霧霾。

    ***為什麼空氣污染如此有害？答案或許與DNA有關***  

                  CARL ZIMMER-2020年2月9日星期日北京時間10:39 

但空氣污染也在持續傷害數十億人。在戶外，我們呼吸著汽車、燃煤電廠和煉油廠排放的毒素。在貧窮國家，室內燒火取暖和做飯也污染了數十億人所呼吸的空氣。超過十億人通過吸煙或最近流行的電子煙將毒素吸入肺部。

世界上92%的人生活在細顆粒物——對人體組織最危險的微小顆粒—— 超出世界衛生組織健康空氣指標的地方。空氣污染和煙草每年導致多達2000萬人過早死亡。

空氣傳播的毒素傷害我們身體的方式多得驚人。除了確認與肺癌和心髒病有關外，研究人員如今還發現了與糖尿病和阿爾茨海默病等疾病的關聯。

科學家們仍在研究空氣污染是如何導致這些疾病的。同樣讓他們感到困惑的是，為什麼有一些人在這種現代衝擊下表現出的明顯抵抗力。

一些研究人員現在認為，這些問題的答案就在我們遙遠的進化史之中，在第一根香煙被點燃、第一輛汽車上路之前的數百萬年裡。

從還是非洲大草原上行走的雙足猿之時，我們的祖先就已經被空氣中的毒素所困擾，亞利桑那州立大學的生物學家本傑明·特朗布爾(Benjamin Trumble)和南加州大學的凱萊布·芬奇(Caleb Finch)在《生物學季評》(Quarterly Review of Biology)12月刊上寫道。

肯尼亞安博塞利國家公園遭遇沙塵暴。生物學家認為，現代人類的祖先可能已經進化出了對這些空氣污染物的防禦能力。

科學家們提出，我們的祖先進化出了抵禦這些污染物的能力。如今面對煙草煙氣等空氣傳播的威脅，這些抵抗力可能在保護我們（儘管效力有限）。

但特朗布爾和芬奇推測，我們的進化遺產也可能是個負擔。有些基因的適應性或許會讓我們在面對與空氣污染有關的疾病時更脆弱。

這“確實是對進化醫學非常有創意和趣味的貢獻，”加州大學洛杉磯分校的人類學家莫莉·福克斯(Molly Fox)說，她沒有參與這項新研究。

故事在大約七百萬年前開始。當時的非洲正逐漸變得乾旱。撒哈拉沙漠出現在北非，而非洲東部和南部則露出了草原。

黑猩猩和大猩猩的祖先留在了正在消失的森林裡，但我們這些遠祖親戚適應了新環境。它們進化出瘦高的體格，非常適合長距離行走和奔跑。

芬奇和特朗布爾認為，早期人類還面臨著另一個很大程度上被忽視的挑戰：空氣。

大草原會周期性地經歷來自撒哈拉的強烈沙塵暴，我們的遠祖可能因吸入了含有大量矽的微粒而導致肺部受損。

“當塵土升騰，我們就會看到更多肺部問題出現，”芬奇說。即使在今天，希臘研究人員也發現，當撒哈拉沙漠的風吹到他們國家時，就會有大批病人因為呼吸疾病湧入醫院。

茂密的熱帶叢林為黑猩猩和大猩猩提供了躲避塵土的避難所。但最早的人類就在空曠的草原上游盪，無處藏身。

塵土並不是唯一的危險。花粉含量高的空氣和草原上大量食草動物的糞便顆粒也可能導致早期人類的肺部不適。

芬奇和特朗布爾認為，科學家應該思考這些新挑戰是否通過自然選擇改變了我們的生理。比如，那些對香煙煙氣有抵抗力的人是否可能遺傳了基因變異，而這種變異就曾保護他們的遠祖免受洞穴火災的傷害？

要回答這一問題，其中一個辦法是觀察自我們祖先離開森林以來經歷了顯著進化的基因。

其中之一是MARCO，它提供了製造一種分子鉤的藍圖，這種分子鉤為我們肺部的免疫細胞所使用。細胞用這個分子鉤來清除細菌和顆粒，包括矽塵。 去年11月，印度泰姬陵的部分景觀被霧霾掩蓋。

去年11月，印度泰姬陵的部分景觀被霧霾掩蓋。

MARCO基因的人類版本與其它猿類有明顯不同。這種轉變至少發生在50萬年前。（尼安德特人也攜帶這種變異基因。）芬奇和特朗布爾推測，呼吸含塵空氣導致了我們在大草原上行走的祖先的MARCO基因進化。

後來，我們的祖先掌握了火種，更增加了空氣傳播的威脅。當逗留在爐邊做飯、取暖或抵禦昆蟲襲擊時，他們就會吸入煙霧。早期人類開始建造住所後，環境對他們肺部的危害就更大了。 

“傳統人類大多生活在煙霧繚繞的環境中，”芬奇說。“我認為在我們這個物種出現之前，這已經是人類生活的一個現實。”

他和特朗布爾都認為，煙霧製造了新的進化壓力。例如，人類進化出了功能強大的肝酶來分解從肺部進入血液的毒質。

賓夕法尼亞州立大學(Penn State University)的分子毒理學家加里·珀杜(Gary Perdew)和他的同事們發現了另一種在煙霧驅動下進化的基因證據，那就是AHR基因。

這種基因會產生一種存在於腸道、肺部和皮膚細胞中的蛋白質。當毒質附著在蛋白質之上，細胞就釋放出酶來分解毒素。

其它哺乳動物也利用AHR基因對食物進行排毒。但這種蛋白質對木材煙霧中的一些化合物也有效。

與其它物種相比，人類版本的AHR基因對毒質反應較弱，或許是因為AHR蛋白質並不是完美的保護劑，它留下的碎段會造成組織損傷。 

在學會取火之前，我們的祖先不需要經常使用AHR的能力；從理論上講，他們的身體可以承受這種蛋白質造成的有限損傷。

但當我們開始頻繁吸入煙霧，不斷需要AHR蛋白質的時候，這種基因就可能對我們的健康造成威脅。

珀杜認為，人類進化出了較弱的AHR反應，是在尋找“最佳平衡點”——即將空氣污染物的損害降至最低，又不會造成太多副作用的折衷辦法。

這些適應從來都不是完美的，正如今天仍有數百萬人死於室內空氣污染的事實所證明的那樣。但進化並不追求完美的健康。

“從進化的角度來看，做重要的是保證繁殖，”珀杜說。“如果你40多歲就死了，那又怎麼樣呢？這是一種冷酷無情的思考方式，但事實就是如此。”

1940年代，倫敦的巴特西發電廠煙霧繚繞。當工業革命改變了人類呼吸的空氣，我們的身體做出了反應，這種防禦能力歷經了數十萬年的磨練。

大氣的改變

我們人類在兩個世紀前經歷工業革命時，身體已經經歷了數百萬年高度不完善進化過程的塑造。

潔淨的水、改進的藥物和其它創新極大減少了傳染病造成的死亡。平均預期壽命迅速增長。但我們所接觸的空氣中的毒質也增加了。

“如果我們把過去500萬年壓縮成一個單一的年份，那工業革命開始的時候就得是12月31日晚上11點40分了，”特朗布爾博士說。“我們只生活在人類存在史裡一個極其微小的節點上，然而卻認為周遭一切就是常規。”

工業革命的動力主要源於煤炭，人類也因此開始呼吸煤炭燃燒產生的煙霧。汽車無處不在；發電廠和煉油廠遍布各地。煙草公司以工業規模生產香煙。如今，他們每年可銷售6.5萬億支香煙。

我們的身體以幾十萬年磨練出的防禦能力作為回應。最有效的反應之一就是炎症。但許多人不是短暫地發炎，而是持續不斷地有炎症。

如今許多研究表明，慢性炎症是空氣中毒質與疾病之間的重要聯繫。例如在大腦中，慢性炎症可能損害我們清除缺陷型蛋白質的能力。這些蛋白質的累積可能會導致失智。

病原體可以搭上污染顆粒物的便車。當它們進入我們的鼻子，就能接觸到神經末梢。在那裡，它們會引發更多炎症。

“它們提供了一條通向大腦的高速公路，”加州大學洛杉磯分校的福克斯說。“所以我認為這是件特別可怕的事情。”

我們因煙熏繚繞的過往而產生的一些基因變異，現在或許能提供一些幫助。芬奇和特朗布爾認為，一些人儘管吸煙可能還是可以很長壽。

但研究人員研究了另一種基因，其結果似乎剛好相反：在空氣污染日益嚴重的時代，曾經有用的基因變體已經有害了。

ApoE4基因突變首次被發現是因為它大大增加了阿爾茨海默病的風險。最近，研究人員還發現ApoE4會增加暴露於污染空氣而導致失智的風險。

但這些研究僅限於工業化國家的範疇。而當研究人員觀察其他社會時——如加納貧窮村莊的農民，或是玻利維亞的森林原住民 ——ApoE4的影響就大大不同。

在這些社會中，傳染病仍是死亡主因，特別是對兒童。研究人員發現，在這些地方，ApoE4增加了人們活到成年並生育後代的機率。

幾十萬年來，自然選擇一直青睞ApoE4，或許正是因為它這種提高人類生存率的能力。但這種基因和其它基因可能產生的有害副作用，直到被煙熏黑的現代才被發現。

21世紀，在哥倫比亞的麥德林與鄰近的咖啡產區，也有數百位居民和馬康多的居民有著相同的命運，不過現實生活中也許也有類似吉普賽人解藥的契機。

麥德林與周邊地區是全世界罹患遺傳性阿茲海默症比例最高的區域。來自25個大家族的5000多名成員都罹患早發性阿茲海默症（通常在50歲前發病），因為他們遺傳到了一個特定的基因突變型。   

早發性阿茲海默症屬於顯性遺傳疾病（只要從雙親之一遺傳到該突變，就會發病），2006年全球統計約有2700萬名阿茲海默症患者，早發性的病例略低於1%。不過早發性阿茲海默症患者的大腦病變，顯然與一般晚發性（通常在65歲後發病）患者一致。

「ApoE4基因檢測」是以抽血來驗證智能退化的人是否有遺傳到叫做「脫輔基蛋白質E4的基因（Apolipoprotein E4, ApoE4）」，如果有此基因較一般人有5~10倍的機會，容易在老年時得到阿茲海默症。

最新的精神疾病診斷準則手冊DSM-5已經將「ApoE4基因檢測」作為診斷阿茲海默氏失智症的標準之一，有了此生物標記後，確實是可有效輔助診斷阿茲海默氏失智症的客觀方法。 

過去20年來神經科醫師持續鑽研「ApoE4基因」如何造成阿茲海默氏失智症，目前已知「ApoE4基因」是一重要失智症危險因子，華人有「ApoE4」比率約為4.8~11.0%，較西方國家的9.0~16.5%為低。 

但是另一方面，台灣研究也同時發現，本土「ApoE4」與阿茲海默症高度相關，且對於診斷為「可疑失智症」的病患，若不幸具有「ApoE4基因」，其轉變成阿茲海默症的機會較大。 

「ApoE4基因檢測」可否百分之百診斷是否罹患阿茲海默症？「ApoE4基因檢測」是以抽血來驗證智能退化的人是否有遺傳到叫做「脫輔基蛋白質E4的基因（Apolipoprotein E4, ApoE4）」，如果有此基因較一般人有5~10倍的機會，容易在老年時得到阿茲海默症。 

「ApoE4基因檢測」仍必須配合影像檢查，病人罹病後的症狀表現，才能確定是否罹患阿茲海默症。目前健保署也未對「ApoE4基因檢測」提供健保給付。（作者為衛福部桃園療養院副院長、國立陽明大學醫學系助理教授）