人類“失去”維生素C合成能力或是為對抗寄生蟲的進化防御

一項最新研究提出，一個長期被視為“進化事故”的人類基因缺失，可能實際上是一種精巧的防御策略，用來對抗寄生蟲感染。 大多數哺乳動物都能依靠一種名為GULO的酶在體內合成維生素C，但約在6000萬年前，人類這一代謝基因失活，此后只能從食物中獲取維生素C。

科學界過去普遍認為，這一變化在進化上“中性”，因為飲食足以彌補缺口，而新研究則認為，這種“缺陷”在寄生蟲橫行的環境中反而帶來了生存優勢。

來自美國德克薩斯大學西南醫學中心的Michalis Agathocleous團隊長期研究維生素C在造血干細胞等生物學過程中的作用，同時也注意到：在進化譜系上，維生素C（抗壞血酸）合成是一種非常古老且廣泛存在的能力，卻在多個物種中被獨立地反復丟失，包括一些寄生蟲自身。 這引發了研究人員的一個大膽猜想：既然寄生蟲依賴宿主獲取營養，它們是否也需要從宿主那里“掠奪”維生素C，而宿主降低體內維生素C水平，反而可能削弱寄生蟲的繁殖能力。

支持這一假設的線索來自此前的一項研究：在體外培養條件下，向血吸蟲（一類寄生蠕蟲）加入維生素C，可以顯著促進其產卵。 這提示血吸蟲等寄生蟲可能會主動利用宿主提供的維生素C來完成關鍵的生殖過程，因此，如果宿主出現維生素C缺乏，寄生蟲或許能在體內生長，卻難以完成有效繁殖和傳播。

為了驗證這一設想，研究團隊通過基因工程手段構建了缺失GULO酶的小鼠，使之在維生素C供應上模擬人類——即必須依賴飲食獲取維生素C。 研究人員隨后同時感染兩組小鼠：一組是能夠正常合成維生素C的“野生型”小鼠，另一組則是GULO缺失、并被喂以低維生素C飼料的小鼠，感染的寄生蟲為常見的血吸蟲（Schistosoma mansoni），又稱血吸蟲或血吸蟲類“血吸蟲病原體”。

結果顯示，兩組小鼠體內的寄生蟲都能正常生長，但結局截然不同。 在具有自體維生素C合成能力的正常小鼠體內，寄生蟲大量產卵，引發嚴重炎癥反應，肝臟和脾臟明顯腫大，典型寄生蟲病變顯著，死亡風險大大增加。 而在缺乏GULO、處于維生素C相對缺乏狀態的小鼠體內，雖然成蟲仍能存活，但雌蟲幾乎無法產生成熟卵，導致既難以經糞便傳播，也大幅減少了因蟲卵引起的炎癥和死亡。

Agathocleous指出，如果動物具有自體合成維生素C的能力，其體內維生素C水平會長期保持在較高區間，這為血吸蟲等寄生蟲持續產卵提供了充足條件。 相比之下，那些失去了合成能力、必須依賴外源維生素C的動物，一旦處于低維生素C攝入狀態，就會對寄生蟲的繁殖形成“資源封鎖”，從而在感染暴發期獲得顯著生存優勢。

這套機制似乎與人們熟悉的壞血病風險形成了矛盾：缺乏維生素C會在幾個月時間尺度上導致壞血病，嚴重時甚至致命。 對此，研究人員強調，寄生蟲如血吸蟲在宿主體內完成感染、繁殖和致病的時間要短得多，遠低于壞血病發作所需的時間窗口。 換言之，在短期高壓感染環境中，輕度或中度維生素C缺乏可以先一步阻斷寄生蟲擴散，帶來急性生存獲益，而長期營養缺失導致的壞血病風險則在時間上“滯后”。

研究團隊認為，這種時間尺度上的錯位可能正是人類在漫長進化過程中“容忍”乃至“選擇”維生素C合成能力缺失的重要原因之一：在寄生蟲猖獗的生態環境中，犧牲合成維生素C的代謝優勢，換取在感染高峰期對寄生蟲繁殖的天然抑制，整體上可能更有利于種群存續。 新研究發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS），為人類為何喪失體內合成維生素C的能力提供了一個全新的寄生蟲防御視角，也提示未來在寄生蟲病防治方面，或可探索圍繞宿主體內營養環境調控的干預策略。