大约4万年前，当人类离开近东并入侵欧洲时，他们带走了用于狩猎和雕刻的骨石工具、以珠子和吊坠形式出现的早期艺术品，以及可能优于欧洲居民尼安德特人的社交技能。现在看来，他们还带走了突变基因：导致致命疾病囊性纤维化的基因。这个基因如此强大，以至于它传播到欧洲各地；囊性纤维化现在是高加索人中最常见的致命遗传性疾病。既然这种疾病在现代医学出现之前通常会杀死人们，使他们无法生育，那么它如何能代代相传如此之久？最近对小鼠进行的实验提供了一个答案。它们表明，携带一个囊性纤维化基因拷贝的（因此不受该疾病困扰）高加索人中，有5%的人能够抵抗另一种致命的瘟疫：腹泻。
囊性纤维化基因于1989年被发现。它编码一种蛋白质，该蛋白质在细胞膜中形成通道，尤其是在肠道和呼吸道内壁的细胞中。正常情况下，这些通道会将氯离子排出细胞，从而使其周围环境更具盐分；这反过来又通过渗透作用将水从细胞中抽出。在肺部，这种液体可以冲走细菌和其他不需要的碎片。在肠道中，它起着同样的作用，并将消化酶带入食物。在汗腺中，氯离子通道还有额外功能；它们在盐分被排出体外之前，将盐从汗腺回收并送回皮肤。
实际上，汗液异常咸是囊性纤维化的一种确诊测试，囊性纤维化大约影响2500名白人婴儿中的1名。患有囊性纤维化的婴儿由于从父母双方继承了突变的基因拷贝，而缺乏功能正常的氯离子通道。汗液过咸并非最糟糕的情况：由于器官内壁细胞不分泌水分，浓稠、粘稠且相对干燥的粘液会阻塞肺部和肠道。粘液会阻碍呼吸和消化，并成为细菌和病毒繁殖的温床。即使在今天，有了抗生素和其他治疗方法，囊性纤维化患者也很少能活过四十多岁。其中的男性通常是无法生育的。
然而，据巴塞罗那癌症研究所的医学遗传学家哈维尔·埃斯蒂维尔（Xavier Estivill）去年六月宣布，最常见的囊性纤维化突变已经存活了很长时间。根据埃斯蒂维尔及其同事的说法，这种被称为delta-F508的突变至少在52,000年前就出现了——在现代人类定居欧洲之前。它也必须在人类向其他方向从近东扩散之后出现，大约在10万年前之后，否则囊性纤维化在欧洲以外的地方不会像在高加索人中那样普遍。事实上，它在非洲人中的发病率要低得多，而在东亚人中则极其罕见，只有百分之一的东亚人会患上这种疾病。
埃斯蒂维尔及其同事检查了来自欧洲各地家庭的1700多条携带delta-F508的染色体。他们没有直接研究微小的突变本身——这是基因250,000个DNA碱基对中删除的三个碱基对。相反，他们关注的是这个巨大序列中一组易于识别的标记——相同两个碱基重复了许多次的位点。在他们检查的染色体中，研究人员发现了超过50种标记模式的变异。这些变异不会影响基因的功能。但对埃斯蒂维尔的团队来说，它们就像一种进化时钟。研究人员推测，第一个获得delta-F508突变的人拥有某种特定的标记模式，从那时起必须经过足够长的时间，才能从最初的标记模式演变出50多种变异。
需要多长时间？在他们的整个研究群体中，埃斯蒂维尔及其同事没有发现任何一个孩子拥有与父母不同的标记模式。这使得他们能够计算出新变异在普通人群中出现的最高速率。这也告诉他们，最初的囊性纤维化基因产生50多个变异所需的最低时间。埃斯蒂维尔及其同事得出结论，这种突变至少发生在52,000年前。
如果囊性纤维化突变仅仅是一种没有优点杀伤性的疾病，自然选择早就应该将其从人群中淘汰了。埃斯蒂维尔说，这种疾病非常古老的事实告诉我们，它一定存在一种选择性优势。在埃斯蒂维尔宣布其研究结果几个月后，北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞生理学家谢里夫·加布里埃尔（Sherif Gabriel）报告了证据，他通过对携带囊性纤维化突变的小鼠进行的实验，发现了这种优势可能是什么。他认为这种突变能提高对霍乱的抵抗力——或者更确切地说，是抵抗常常导致霍乱患者死亡的腹泻。对于那些只有一个突变基因拷贝、因此不会死于囊性纤维化的人来说，这种抵抗力将是一个重要的益处。
加布里埃尔解释说，当引起霍乱的细菌潜入人类小肠时，它们会释放一种强效毒素，攻击肠道内壁的细胞。细胞的反应是永久性地打开它们的氯离子通道，导致肠道每天分泌高达三到四加仑的液体。目的是冲走毒素——但这通常适得其反。除非丢失的盐分和液体得到快速补充，否则患者可能会死于脱水。
加布里埃尔向实验小鼠的胃部注入少量霍乱毒素，六小时后杀死小鼠，并称重其肠道，以确定它们分泌了多少液体。毫不奇怪，携带两个突变基因拷贝的小鼠根本不分泌液体，因为它们完全没有氯离子通道。但加布里埃尔发现，携带一个突变基因的小鼠，其氯离子通道数量是正常小鼠的一半，分泌的液体量也是正常小鼠的一半。据推测，在囊性纤维化基因的人类携带者中，情况也是如此。
加布里埃尔推测，分泌一半的液体量可能足以清除霍乱感染，同时又不至于因腹泻而死亡。在黑暗的欧洲历史中，当霍乱流行更为普遍时，这将赋予囊性纤维化基因携带者选择性优势，并允许该基因传播。加布里埃尔解释说，当西欧人口少得多时，如果发生霍乱流行，它可能会消灭绝大多数人。但携带一个囊性纤维化基因拷贝的人可能不会被消灭。然后，该基因在人群中的比例可能会增加到非常高的水平。
然而，要使加布里埃尔的解释成立，囊性纤维化基因必须能够保护其携带者免受霍乱的侵害；有记载的欧洲首次霍乱流行仅发生在1817年。加布里埃尔认为，该基因的保护作用可能也延伸到其他引起腹泻的细菌，例如大肠杆菌和沙门氏菌。他说，如果囊性纤维化携带者只有一半的氯离子通道，那么无论什么因素导致氯离子分泌，你仍然只有一半的通道可以打开。因此，你仍然会受到保护。
如果情况是这样，那么为什么囊性纤维化突变只在欧洲得以生存，而它在腹泻普遍发生的任何地方都可能是有益的保护作用呢？例如，引起腹泻的大肠杆菌菌株遍布全球，每年仍杀死多达150万儿童。此外，delta-F508虽然是囊性纤维化最常见的原因，但本身仅占所有病例的一半。还存在约400种其他不那么常见的突变，它们也导致氯离子通道基因失能。由于基因突变如此频繁，其他地方可能也出现了类似的突变，但却没有生存下来。为什么没有呢？
加州大学河滨分校的生理学家保罗·昆顿（Paul Quinton）认为，囊性纤维化突变可能在欧洲以外没有生存下来，是因为在炎热气候下，它会带来额外的劣势，而这种劣势抵消了它对腹泻的防御作用：那就是汗液过咸。实验表明，携带一个突变囊性纤维化基因的携带者，其汗液中盐分的流失比携带两个正常基因的人略多。昆顿说，直到最近，盐是一种极其宝贵的商品。我们的身体设计就是为了保存盐。但如果你无法做到这一点，而你又是一种花很多时间奔跑的掠食性动物，你就会失去盐分，而且很难补充。在我看来，这是使囊性纤维化携带者处于劣势的力量。你可以预期，在大量出汗的气候中，即使这种疾病可能自发产生，它也不会像在北欧那样受到选择压力的影响。
根据这一论点，在较温暖的气候中，偶尔发作的危及生命的腹泻对繁殖机会的危害，远不如慢性过度的盐分流失。因此，囊性纤维化突变从未在人群中站稳脚跟。在寒冷的旧欧洲，情况则相反——欧洲人因此遭受了囊性纤维化的痛苦，作为保护他们部分人群免受腹泻侵害的代价。对生存有利的东西会根据当地条件而变化；但似乎无论在哪里，自然选择都迫使我们必须接受好坏并存。
