北美溫帶地區的許多人擔心8月的到來，因為豚草（ragweed）的花粉會害得他們打噴嚏、流鼻涕，要用很多面巾紙和抗組胺藥。豚草不過是要繁衍生息，我們卻不幸成了受害者。一株草每天可以散播一百萬粒花粉，大部分集中在早晨6～8點鐘，這是這些豚草花的性細胞在微風中找到新家的最佳時機。每平方英里的豚草，在8月可以產生16噸花粉，然而只要百萬分之一克就可以誘發一個人的過敏反應。這種惹禍的花粉是一種直徑只有20微米的球形顆粒，含有兩個活的豚草性細胞，伴有其他蛋白質和營養成分。蛋白之一，叫作Amb a1，只佔蛋白總量的6%，卻引起了90%的過敏反應活性。它有許多令人倒霉的作用。8月中旬以後，對豚草過敏的人就開始期望冬天趕快來到。冬天一到，豚草死於嚴寒，它就不再散播花粉了。
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當然，豚草不是唯一的過敏原。別的花粉、黴菌的孢子、動物的皮屑、螨的糞便、多種與皮膚接觸的物質，包括某些藥物與食物都會引起過敏反應。現代美國人中，大約有四分之一的人對不同的東西過敏。你或者親戚朋友可能已經咨詢過這方面的醫生，或者已經做過檢查過敏原的皮膚試驗。醫生給了兩條建議：避免與過敏原接觸，必要時使用抗組胺藥。
讓我們來分析一下這兩條建議：避免與過敏原接觸不難理解，緩解症狀是什麼意思呢？不妨用治療傳染病的情況來做一類比。用抗組胺藥緩解症狀，是不是同用撲熱息痛治療發熱，讓老鼠聞不到貓的氣味相似？目前我們知道，過敏反應是一種防禦機制，但是我們還不能肯定是否可以抑制它。我們可以肯定的是，過敏反應有防禦某些危險的能力，否則，作為過敏反應基礎的免疫球蛋白E系統就不會存在。有沒有可能，免疫球蛋白E系統曾經對其他物種有用，在人體上只是一個殘跡？可能性不大，因為像這樣複雜的系統如果自然選擇不予以保留，它將很快退化，如果還有危害的話，退化得更快。無論如何，免疫球蛋白E系統肯定是有用的。
這並不是說每一次過敏反應都有用。事實上，從演化的角度考察防禦反應，雖然整個系統是一種適應機制，在大多數具體情況下卻是有害的。這是「煙霧檢測器原理」的一種表現。煙霧檢測器是用來警告人們火災的危險，但是真正有嚴重危險的情況並不多見。它們年復一年地掛在那裡，似乎沒有什麼用處，或者只是對吸煙或烤麵包冒煙報警。雖然有惱火的假警報、安裝費用、定期更換電池等種種麻煩，考慮到它能提前對真正的火災報警，所以還是留了下來。關於這個原理，第14章討論焦慮時我們還要提到它。
關於過敏反應，醫生也許沒有同你討論免疫球蛋白E系統的用處或它的演化過程。如果你問為什麼你會對貓或者牡蠣過敏，醫生也許這樣說：「人們對各種反應原的敏感性差異很大，而你碰巧是對貓特別敏感的人。所以你要避免與貓接觸，並用藥物抑制它所觸發的防禦反應。」
關於過敏的學說有兩個嚴重的困難。第一，過敏反應並非只是程度問題。有過敏反應的人對微量的過敏原發生反應，而沒有過敏反應的人，在大量接觸之後也不發生反應。就這一方面而言，過敏反應與對陽光或者暈動症（暈船、暈車）的過度敏感是完全不同的。第二個困難更嚴重，過敏反應不是一種本來運行良好的工作系統的走了極端。在現代工業社會，免疫球蛋白E的抗體除了引起過敏反應，幾乎什麼也沒有干。好像我們演化出這麼一個特異的免疫球蛋白E系統，只是為了懲罰隨意吃漿果、穿上獸皮或者8月呼吸的人。
雖然有這些問題存在，人們還是普遍把過敏反應解釋成過度敏感，它的名稱也暗示了這一點。1993年《紐約時報》上有一篇關於哮喘的報道，說這是一種過分的免疫反應，未來我們會找到一種藥能夠「干預哮喘過程」，使「肺不再對過敏原起反應」。這些說法壓根就沒考慮到，肺（或攜帶免疫球蛋白E的肺部細胞）可能會識別出一些我們尚不瞭解的東西。有一本廣為流傳的免疫學教科書把描述過敏反應的一章叫作「超敏反應」，但對於免疫球蛋白E細胞為何存在沒做任何解釋。
免疫球蛋白E系統之謎
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一旦發現一個物種或者更大的群體中某些複雜的特性，生物學家首先想知道它的功能是什麼。這裡的假定是，如果它沒有什麼重要的功能，就不可能在演化過程中出現並被保存下來。不妨稍微離題講一個生動的例子：鯊魚的口鼻部有一個器官，形狀如同一個燒瓶，叫作洛倫齊尼甕（一位文藝復興時代的解剖學家Lorenzini首次描述了它，因此得名）。這個複雜的構造裡含有豐富的神經纖維。三百多年來，人們對它的功能提出過各種猜測，包括調節浮力或者提高聲音，但是一直沒有定論。儘管如此，從來沒有哪位生物學家認為它們只是碰巧「在那裡」，不起任何作用。最後，實驗證明洛倫齊尼甕可以檢測到微弱的電流刺激，使鯊魚能發現躲在黑暗中或者埋在沙子裡的獵物的肌肉活動。之所以有這個發現，是因為生物學家習慣了「適應主義工作程序」，認定洛倫齊尼甕一定有功能，哪怕我們暫時沒有認識到它。
在討論免疫球蛋白E系統可能的功能之前，我們想先描述過敏反應的機制。異物進入體內之後，隨即被巨噬細胞捕獲，後者對異物中的蛋白質處理之後傳遞給輔助性T細胞，然後再傳給B細胞。如果這個B細胞針對異源蛋白產生抗體，它就會受T細胞刺激、分裂並製造這些抗體。多數情況下，B細胞製造的是免疫球蛋白G抗體（Ig G，我們對此比較熟悉），但是對某些抗原，B細胞製造的是免疫球蛋白E（Ig E），一種介導過敏反應的抗體。
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與別的抗體相比，免疫球蛋白E的含量非常少，只佔全部抗體的十萬分之一。免疫球蛋白E經血液流遍全身，其中只有四千分之一到百分之一的免疫球蛋白E分子附著在嗜鹼性細胞（如果它們在血液循環系統）或者肥大細胞（如果它們定位在局部）的細胞膜上。免疫球蛋白E分子附著於這兩種細胞之後，可以維持大約6個星期。雖然免疫球蛋白E的含量很少，每個嗜鹼性細胞上仍然會有10萬～50萬個免疫球蛋白E分子；而且，對豚草花粉的一次過敏反應中，大約有10%的免疫球蛋白E對豚草抗原具有特異性。
這些肥大細胞的主要功能是等待著致敏原的再出現，就像浮在港灣等候敵人的魚雷進犯。當致敏原再出現並與肥大細胞表面上的一兩個特異性的免疫球蛋白E分子結合之後，肥大細胞會在8分鐘之內排出一份含有10種以上化學物質的混合物。其中有些是酶，攻擊附近的細胞；有的激活血小板；有的把別的白細胞吸引過來；還有一些刺激支氣管平滑肌收縮，引起哮喘。其中，組胺引起瘙癢，並增加膜的通透性；這些不愉快的作用可以用抗組胺藥阻止。雖然許多細節問題還有待探明，這一近因機制的概況早就為人所知，而且，它們在所有哺乳動物中基本一致。
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講到這裡，你可能會想，現在人們一定已經知道免疫球蛋白E的功能了！人們的確做過這方面的努力，但是至今還沒有充分可靠的研究得出一個公認的答案。許多審慎的研究人員都知道，這樣複雜的系統一定有明確的功能。「這些細胞不會只製造麻煩，而沒有生物學價值」，哈佛的斯蒂芬·加利（Stephen Galli）說。他注意到，肥大細胞分佈在皮膚和呼吸道的血管附近，把它們放在「寄生蟲、病原體、環境中的致敏原與我們的皮膚和黏膜系統最先接觸的表面」，但是，加利沒有進一步回顧證據以推測該系統可能有哪些功能。有一本關於過敏反應的900頁的新版教科書，只有一頁提到這個問題。書上指出，「推測免疫球蛋白E系統有幾種可能的益處」，包括對微循環的調節或者作為「靈敏的第一線防禦」對付「細菌和病毒的入侵」以及攻擊寄生蟲。結論說，「人群中25%的人因免疫球蛋白E引起了嚴重的過敏反應，這提示，免疫球蛋白E的存在應當有一種補償性的益處。」但是，同別的教科書一樣，它也沒有對過敏反應的適應性意義進行嚴肅認真的探索。
最流行的一個觀點是，免疫球蛋白E系統的功能是與寄生蟲做鬥爭。支持這一觀點的證據在於，科學家觀察到寄生蟲釋放的某些物質可以刺激局部產生免疫球蛋白E並引起炎症，這被認為是對抗寄生蟲的防禦活動。更進一步的證據來自實驗大鼠。在這些大鼠感染曼氏血吸蟲之後，它們產生了強烈的免疫球蛋白E反應。把這種免疫球蛋白E轉移到另外的大鼠，這些大鼠可以抵禦感染，而如果阻斷了免疫球蛋白E招募新細胞的能力，大鼠將更易受血吸蟲的傷害。在感染了血吸蟲的人群中，他們中有8%～20%的免疫球蛋白E可以攻擊這些寄生蟲；製造免疫球蛋白E能力較差的人，患的感染也更嚴重。
引起肝臟和腎臟衰竭的血吸蟲、引起失明的絲蟲病等，在引進現代化的衛生設施和控制傳染媒介以前，都曾經是嚴重的問題。如果免疫球蛋白E系統唯一的功能就是攻擊寄生蟲，那麼現在發達國家抑制過敏反應的治療方法便是正確的，因為其他原因引起的過敏反應都屬於適應失調（maladaptive）。但是，支持「免疫球蛋白E系統的功能只是，或者主要是攻擊寄生蟲」假說的證據並不充分，其中一些證據甚至有點牽強。另外一種可能的假說是，免疫球蛋白E反應是寄生蟲為了自身的好處而引發的（增加局部的血液供應）。遺憾的是，這個假說還沒有得到充分的研究。
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不過，普羅費最近提出，免疫球蛋白E系統可能是針對毒素的一種後備防禦。在第6章裡，我們提到過，我們生存的環境中到處都是毒素。吸入的花粉、接觸的葉子、吃下去的植物和動物都可能含有毒素。大多數毒素是植物產生出來抵抗寄生蟲和其他動物的。
我們有好幾套對抗這些毒素的防禦機制。首先，我們盡可能地避開它們。我們的呼吸和消化系統的壁上配備有免疫球蛋白A型抗體（Ig A），可以固定毒素，還有除毒酶，可以分解多種化學結構不同的物質。人體分泌的黏液，皮膚、黏膜和吸收表面的構造也起一定的防禦性作用。即使毒素可以越過第一道防禦線，它們還會遇到肝臟和腎臟分泌的一系列酶的攻擊和破壞。但是，因為所有的適應性機制都可能失敗，身體還有後備防禦系統。普羅費認為，過敏反應就是這種匆忙把毒素驅出體外的後備防禦。流淚把它們衝出眼結膜囊；分泌黏粘液、打噴嚏和咳嗽把它們排出呼吸道；嘔吐使它們從胃排出；腹瀉使它們從胃以下的消化道排出。過敏反應迅速啟動，驅趕冒犯我們的東西。這與毒素造成傷害的速度是協調的。假如誤食了花園裡美麗的毛地黃，哪怕只是一丁點，你也可能在救護車到達之前一命嗚呼。這種情況符合普羅費的理論，我們的免疫系統中只有免疫球蛋白E介導的過敏反應能夠這樣快速地起作用。過敏反應的其他特徵也支持她的理論，包括：１能夠與組織永久性結合的動物毒液和植物毒素更容易觸發過敏反應，２過敏反應中釋放的抗凝物質可以中和引起凝血的動物毒液，３某些物質引起的過敏反應看起來沒有什麼規律。
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說到這裡，我們要稍停片刻，想一想我們要回答的問題到底是什麼。我們已經指出，第一個問題是：免疫球蛋白E系統的正常功能是什麼？第二個問題是：為什麼有些人對過敏反應格外易感，而另外一些人不易感？第三個問題是：為什麼一個易感者對這種物質卻不對別的物質發生過敏反應，比如，為什麼是牛奶而不是花粉？第四個問題是：為什麼過敏反應的發病率似乎在最近這些年裡迅速升高？
遺傳性過敏症
對過敏反應特別易感的人據說是患有遺傳性過敏症（atopy）。這種過敏症有很強的家族性。普通人群中發生臨床性過敏反應的風險是10%，如果父母之一有過敏反應，子女的風險便是25%，如果父母雙方都有，則上升到50%。有關的基因還沒有徹底查明，不過，11號染色體上的一個顯性基因可能起了關鍵作用。如果我們找到了引起過敏反應的基因，我們還要弄清楚它們為什麼會存在。它們是不是像引起鐮刀型細胞疾病的基因一樣，在某些情況下有特別的好處，或者抵抗某種感染？或者它們在與某些別的基因聯合起來的時候有好處？或者它們是脫軌基因，在現代環境之前不會引起疾病？
不過，基因並不是故事的全部。對同卵孿生子的研究表明，一半的雙胞胎裡表現出截然不同的過敏反應——當一個有過敏反應時，另一個並不發生過敏反應。可見，基因之外的因素也一定很重要。即便是在有遺傳性過敏症的家族中，有人對蝦過敏，而另一個人對豚草花粉過敏。為什麼會這樣？為了回答這個問題，我們將考慮兩條思路：一個是上面說的防禦性適應常常產生一些代價不高的錯誤，但是可以防止代價更高的錯誤，即煙霧檢測器原理；另一個則是酶學變異現象，這點已經在最近的生物學研究中有所體現。
同一個物種裡的不同個體之間，無論是人還是其他動物，可以有很大差異。它們的遺傳密碼可以有99%的一致性，但是那1%的遺傳差異可以使身體結構和化學性質截然不同。相同的那部分基因也可能會編碼出不同的蛋白質，因為它們也可能包含了一條程序指令：「如果A，則X；否則，Y」。回頭來看，個體之間豐富的差異是經常存在的。只要考慮一下許多物種中雄性和雌性的體型、生殖過程、行為，還有食物、居住地和其他特徵的差別之大。這些差異可能是因為睪丸酮水平超過某個閾值之後的基因表達不同。
人類差異的例證之一是藥物代謝的不同。不同人體的藥物半衰期的差別可以達10倍之多。舉例來說，假定你和一位朋友都打了一針奎寧，你需要1小時降解一半的奎寧，而你的朋友只要10分鐘。1小時之後，你血液中的藥物濃度還有一半，而他已經只有百分之一了。如果酶是膽鹼酯酶，而藥是一種常用於手術中使肌肉鬆弛的膽鹼酯酶抑制劑，這樣的代謝差異可能意味著，別的病人都已經能夠起床到處走動的時候，而你仍然癱瘓在那裡不能自主呼吸。幸好，麻醉醫生對這種個體特異性非常留意。
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如果普羅費的學說是對的，人們可能會針對特別容易傷害他們的那一種毒素發生過敏反應。你看克林頓總統，他對貓過敏。這種過敏反應是不是保護他免受某種危險毒素的危害呢？我們知道，林鸚鵡（pitohui bird）的羽毛有毒，貓似乎不大可能有同樣的適應性變化，不過先假定這是可能的。為什麼只有克林頓會受害而他的親屬中沒人這樣？也許只是他繼承了某種有缺陷的基因，而這個基因製造的酶對於降解貓的某些毒素很重要。如果他接觸貓毛或者吸入某些微粒，該毒素可以進入他的細胞，危害健康，而不是迅速地被這種正常存在的酶破壞掉。幸虧總統先生有肥大細胞和產生免疫球蛋白E的T細胞對這種毒素發生反應，觸發防禦機制，例如打噴嚏。這也許意味著，他在重要的會談中只需停下來一會兒，趕緊從口袋裡掏出手帕，只要打一個噴嚏，作為一種後備防禦，他就可以免於某種大病。你相信這套解釋嗎？我們不相信，但是我們認為仍然有必要介紹它。因為目前還沒有證據證明它是錯誤的。在我們沒有瞭解免疫球蛋白E系統的功能之前，我們很難區分該系統的功與過。
同樣是根據普羅費提出的後備防禦學說，我們也可以講出另外一套故事，針對貓的過敏反應可能是一種毫無價值的麻煩。也許，克林頓對貓的過敏反應是煙霧檢測器原理的又一個例證。也許，他在兒童期的一次呼吸道感染中遇到過一種細菌毒素，免疫球蛋白E系統啟動並對之做出反應，但在攻擊這種毒素的同時，也攻擊了無害的「旁觀者」（bystander）分子（普羅費提出的名詞）。也許，某些無害的貓毛的成分被少數產免疫球蛋白E細胞誤認成了製造麻煩的毒素，或者被認為是該毒素存在的可靠信號。免疫細胞對一種異物反應增殖因而數量激增。在第一次遭遇之後，就有了大量的免疫細胞蓄勢以待下一次的挑戰。你是否傾向於這樣的解釋？我們是這樣的，但是還不敢打包票，因為目前還沒有充分的信息足以做出一個明智的判斷。
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如果你是總統的醫生，你會提出什麼建議？你會開出一種藥來抑制這種過敏反應嗎？答案應當取決於這種過敏反應是不是有用。它是一種對抗危險毒素的有效防禦，還是一種假警報？你如何抉擇？目前，你沒有堅實的基礎來做判斷。你可能會用抗組胺藥去抑制過敏反應，但是，目前也沒有足夠的針對抗組胺的研究，檢測到普羅費的學說中暗示的各類危險。
抑制過敏反應可能會引起若干風險，其中一些頗值得關注。有數據提示，過敏反應可能會保護我們不得癌症。普羅費觀察到，22項流行病學研究中有16份表明患過敏反應的人較少發生癌症，表現出過敏反應的組織患癌症的概率更低；有3份報告中沒有發現明確的關係；還有3份報告，包括有一份規模較大、設計良好的研究，發現某些過敏反應與某些癌症發生率的增加有關。我們對這些報告怎麼看？可以得出結論說過敏反應可以預防某些癌症嗎？為時過早。但是，對抑制過敏反應的藥物進行長期風險評估事不宜遲。不幸的是，過敏反應的非藥物治療方法往往不便操作或者不怎麼有效。花粉熱患者很難遵照醫生的叮囑盡可能待在室內、外出時戴口罩，或者在花粉流行的季節休假旅行，更簡單的辦法是吃一點藥。
如果過敏反應的抗毒學說是正確的，那麼它就值得醫學研究。有一個非常理想的解決方案：找出花粉、貓、海產食物裡引起過敏反應的毒素和各種滅活技術。這些毒素也許與激發過敏反應的抗原不一樣，我們也許能找到某種化學物質，可以同時滅活毒素和抗原，然後把這種化學物質做成滴鼻劑或者吸入劑用於預防過敏反應。處理產生過敏反應的食物也可以用類似的方法。如果我們知道哪些病人不需要這些過敏反應來補償某種去毒能力，我們便可以放心地去抑制症狀。
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關鍵在於區分出有用的和無用的過敏反應，否則這種研究無法得出定論。普羅費認為對雞蛋的過敏反應是一種適應失調；如果這種觀點是正確的，那麼，它就不可能保護消化道不患癌，而且反覆過敏反應引起的炎症甚至有可能增加患癌的危險。不過，對蝦的過敏反應，則可能幫助到那些不能解除蝦裡許多有毒化合物（例如蝦吃海洋浮游植物，從中得到了毒素）的人，降低他們患癌症的風險。普羅費的學說為我們預測過敏反應的後果奠定了基礎：如果過敏反應適當，它可能防止癌的發生；如果不適當，則可能增加癌的危險。我們應當強調的是，這是一種最新穎的學說，並未得到領域內專家的公認。不過，有一種假說總比沒有什麼假說好。如赫胥黎所觀察到的，清晰的錯誤比暖昧不明更有可能孕育出真理。
免疫球蛋白E系統的另一個可能功能是抵禦體外寄生蟲，諸如蜱、恙蟲、疥蟲、虱、蚤和臭蟲。這些體外寄生蟲對大多數的現代人來說已經不是問題；但是在人類演化的大部分時間裡，它們不但騷擾人，而且傳播了許多疾病。拍打、抓搔和互相抓虱子，只有部分效果。當母牛戴上很厚的頸圈不能互相驅趕昆蟲時，蜱和虱子的數目便迅速增加，然後免疫系統開始對叮咬做出炎症反應使它們不能吸血。「免疫球蛋白E系統可以預防體外寄生蟲」的理論可以解釋免疫球蛋白E系統的許多表現，尤其是肥大細胞在身體表面的密集分佈，迅速和大規模的反應，對瘙癢的激發等。要把這個理論訴諸檢驗，我們可以看牛對蜱的免疫反應是否依賴於免疫球蛋白E，並觀察攜帶體外寄生蟲的人有何種免疫球蛋白E反應。
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同其他生物性狀一樣，免疫球蛋白E系統也可能有不止一種功能。上述各種功能的組合和別的解釋也可能是正確的。判斷一種生物性狀的最好辦法是觀察缺失了這種性狀的個體存在什麼問題。失明的人的問題是明顯的，那些沒有腎臟的人的問題也很清楚。但是，許多生物性狀的功能是比較微妙的，例如，在交通事故造成脾破裂時，脾臟往往被手術摘除。摘除脾臟的病人並沒有明顯的功能障礙，但是一旦他們被肺炎球菌感染，就可能因為無法濾掉血液中的感染顆粒而致命。