第一部分：人类血型的发现与进化选择
一、血型的发现
·关键人物：奥地利科学家卡尔·兰德斯泰纳。
·时间与事件：1900年，兰德斯泰纳通过一个简单的实验发现了血型。他将不同人的血液混合，观察到有的混合后红细胞会发生凝集（聚集成团），有的则不会。
·结论：他推断血液中存在不同的抗原和抗体，并根据这些差异，在1901年正式确定了人类的A、B、O三种血型（AB型在次年由他的学生发现）。这一里程碑式的发现为他赢得了1930年的诺贝尔生理学或医学奖，并使安全输血成为可能。
二、血型系统：ABO与Rh
· ABO血型系统：
·抗原：存在于红细胞表面。A型有A抗原，B型有B抗原，AB型有两种抗原，O型则两种皆无。
·抗体：存在于血浆中。A型人有抗B抗体，B型人有抗A抗体，O型人有两种抗体，AB型人则两种抗体皆无。关键原则是：抗体会攻击带有相应抗原的红细胞，导致溶血。
· Rh血型系统：
· Rh阳性：红细胞表面有Rh抗原（主要是D抗原）。
· Rh阴性：没有Rh抗原。
·重要性：Rh阴性母亲若怀有Rh阳性胎儿，在分娩时胎儿的红细胞可能进入母体，刺激母体产生抗Rh抗体。这会对下一次的Rh阳性胎儿造成新生儿溶血症的风险。
三、血型的进化选择：为什么会有不同血型？
血型多样性是自然选择平衡作用的结果，不同血型可能在某些特定疾病面前具有优势或劣势。
1. O型血的进化优势与劣势：
·优势（抗疟疾）：有强有力证据表明，O型血对严重的疟疾（特别是由恶性疟原虫引起）有较强的抵抗力。疟原虫感染红细胞时，会分泌一种蛋白质使其粘附在血管壁上，而这种粘附在O型血细胞上效果较差。在疟疾高发的非洲地区，O型血频率非常高。
·劣势（易感其他疾病）：研究表明，O型血可能对霍乱和幽门螺杆菌引起的消化性溃疡更易感。
2. A型和B型血的进化优势：
·可能抗其他病原体：A型和B型血可能对某些其他类型的瘟疫（如天花）或细菌感染有抵抗力，但证据不如O型血抗疟疾那样确凿。
·血栓风险：非O型血（A， B， AB）的人患上心血管疾病（如血栓）的风险略高于O型血。
3.平衡选择：没有一种血型是完美的。某种血型在一种疾病（如疟疾）中的优势，可能会被在另一种疾病（如霍乱）中的劣势所平衡。这种此消彼长的选择压力，使得多种血型在种群中得以保留，形成了我们今天看到的多样性。
总结：血型多样性是自然选择这把“剪刀”在不同环境压力（主要是传染病）下长期修剪的结果。
---
第二部分：血红蛋白的共性与不同
血红蛋白是自然界一个非凡的分子，它解决了多细胞生物的一个核心难题：如何高效运输氧气。
一、血红蛋白的生物学共性
几乎所有脊椎动物和许多无脊椎动物都利用血红蛋白来运输氧气。其核心结构和功能具有高度保守性：
1.基本结构：
·四级结构：血红蛋白是一个由四个亚基组成的球状蛋白质。
·辅基：每个亚基都含有一个血红素集团，血红素中心是一个二价铁离子。这个铁离子就是结合氧分子的关键所在。
2.核心功能机制：协同效应：
·这是血红蛋白最精妙的特性。当第一个氧分子与血红蛋白的一个亚基结合时，会引起整个分子构象的轻微改变，使得其他亚基更容易与氧结合。
·反之，在氧气稀薄的组织中，当第一个氧分子解离时，会促使其他氧分子更快释放。
·结果：这使得血红蛋白的氧结合曲线呈S形，从而实现了在肺（氧分压高）高效装载氧气，在组织（氧分压低）高效卸载氧气的完美切换。
二、血红蛋白在不同生物中的差异与适应性变化
尽管核心相似，但不同生物的血红素蛋白在细节上演化出差异，以适应不同的生存环境。
生物类别血红蛋白的差异与适应性
人类与其他哺乳动物成人血红蛋白：由2条α链和2条β链组成（α₂β₂）。还有胎儿血红蛋白，由2条α链和2条γ链组成（α₂γ₂），对氧的亲和力比母体血红蛋白更高，从而能有效地从母体血液中“夺取”氧气。
鸟类血红蛋白的氧亲和力通常较高，适应高空飞行时相对缺氧的环境。
胎羊、牛等哺乳动物胎儿和成年血红蛋白差异更大，确保氧气从母体成功转运给胎儿。
北极鱼类一些北极鱼类的血液中没有红细胞和血红蛋白（是透明的），因为它们生活在极冷的水中，氧溶解度很高，仅靠物理溶解就能满足需求。而另一些则有特殊的抗冻蛋白来防止血液冻结。
蚯蚓等无脊椎动物使用一种巨大的血绿蛋白，也含铁，但结构不同，溶解在血浆中，而不是封装在红细胞内。
深海管状蠕虫拥有巨大的血红蛋白分子，能同时运输氧气和硫化氢（这对它们与化能合成细菌的共生关系至关重要）。
三、血红蛋白病变：共性机制的失灵
血红蛋白的精确性也使其容易出问题。最常见的遗传病之一：
·镰刀型细胞贫血症：
·病因：β珠蛋白基因发生单一碱基突变，导致血红蛋白的一个氨基酸改变（谷氨酸→缬氨酸）。
·后果：在缺氧状态下，异常的血红蛋白会聚合成纤维，将红细胞拉成镰刀形。这些异常细胞易破裂导致贫血，并堵塞血管引起剧痛和组织损伤。
·进化悖论：携带一个致病基因副本的杂合子个体，对疟疾有更强的抵抗力。这又是平衡选择的一个经典例证。
总结
·血型的发现源于对输血安全性的探索，其多样性则由传染病作为主要选择压力通过进化形成。
·血红蛋白是生命世界趋同进化的典范，其核心的四级结构和协同效应机制被广泛采用，以解决氧气运输的难题。
·不同生物的血红蛋白的细微差异，则是适应性进化的结果，使它们能占据从高空到深海的不同生态位。
这两个话题共同展示了生物学的一个核心主题：生命在保守的基本原理之上，通过无限的变异和自然选择，演化出了令人惊叹的多样性和适应性。