輸血時，為什麼一定要配對血型？
― 有位醫師把自己和同事的血混在一起，親手查明了原因
血看起來都是同樣的紅色液體。但如果把不同人的血混在一起，裡面的紅色顆粒有時會互相黏住、結成塊。1900 年前後，有一位醫師耐心地把這些「會凝結、不會凝結」的組合全部查了一遍。這就是我們現在所知道的血型的起點。
捐血室的海報上寫著「A 型、O 型血液不足」。在醫院動手術之前，一定會先檢驗血型。
說到血型，你也許比較常在占卜或性格的話題中聽到。但它原本是為了避免輸血時喪命而被發現的人體機制。
那麼，在還不知道血型的年代，輸血是怎麼進行的呢？而血型不合時，血液裡又會發生什麼事？
血型不合就會凝結，原因只有 2 個
紅血球表面長著一些由糖連接而成的小小裝飾。A 型的人和 B 型的人，這些裝飾末端的形狀略有不同。AB 型兩種都有，O 型則兩種都沒有。
血液的液體部分裡，從出生後不久就備有會黏住自己所沒有的記號的物質（抗體）。它會抓住其他血型的紅血球，把它們一起結成塊。
也就是說，輸血時要考慮的，是「輸進來的紅血球上的記號」和「受血者血液中的手」之間的組合。最先看出這兩點的，是維也納的醫師卡爾・蘭德施泰納。
不知道血型就輸血的年代
人與人之間的輸血，19 世紀就已經有人嘗試。有些人因此得救。但同樣的做法，也有人突然不舒服，甚至過世。
為什麼有時成功、有時失敗，當時沒有人知道。輸血可說是一場靠運氣的賭博。
1900 年前後，蘭德施泰納做了一個很樸素的實驗。他從包括自己在內的實驗室同事身上，各取少量的血，再把它分成紅血球和液體部分（血清）。接著把某個人的紅血球滴進另一個人的血清裡，逐一檢查是否凝結，把所有組合都試過一遍。
結果並不是雜亂無章。會凝結的組合，有著整齊的規則。他證明人的血可以分成 3 組。隔年，他的學生又發現了第 4 種血型（也就是現在的 AB 型）。
紅血球凝結，為什麼危險？
請看圖 1。在 ✕ 的位置，受血者的抗體會抓住輸入紅血球上的記號。抗體有好幾隻「手臂」，能同時抓住許多紅血球，把它們變成像葡萄串一樣的團塊。
不僅如此，被抗體盯上的紅血球還會在血液中被破壞。破壞後的紅血球內容物一口氣流出，會對腎臟等器官造成很大的負擔。輸血後突然發燒，以及許多危及生命的症狀，一般認為多半就是這個原因。
反過來說，只要知道規則，就能避免失敗。輸血之前，先把受血者的血清和要輸入的血各取少量混合，試試看會不會凝結，這種「交叉配合試驗」從 1907 年前後開始實施。這個步驟經過改良，至今仍在使用。
一般來說，抗體是在遇到病原體之後才產生的。但針對 A 型和 B 型的抗體，連沒有輸過血的人也有。腸道的細菌等身上也有類似的記號，一般認為是嬰兒時期接觸到它們而產生的。對於自己身體上有的記號，則會調節成不去攻擊。
蘭德施泰納在 1940 年前後，和同事一起又發現了另一種記號「Rh」。在日本，Rh 陰性的人據說約 200 人中有 1 人。現在輸血時，基本上要同時配對 ABO 型和 Rh 型。
總結
血型，指的是紅血球表面記號的差異。血液中原本就有會抓住自己所沒有的記號的抗體。因此，輸入血型不合的紅血球就會凝結，並被破壞。蘭德施泰納把血混合起來，一個一個確認會不會凝結，從而找出了這條規則。他憑著這項功績，在 1930 年獲得諾貝爾獎。
決定輸血成功或失敗的，不是運氣，
而是紅血球表面上的小小記號。
關於血液流動的發現故事，可以看「怎麼知道血液在身體裡循環流動？」；關於醫學常識是如何艱難地被接受，可以看「洗手為什麼能預防疾病？」。
- 從媽媽手冊或捐血紀錄等資料查出家人的血型（不知道的人可以留白）。
- 血型是由從爸爸和媽媽各得到一個的「A、B、O」字母組合決定的。A 和 B 比 O 更容易表現出來。例如 AO 的人是 A 型，只有 OO 的人才是 O 型。
- 先假設父母的字母組合，再把孩子可能出現的血型做成表格。確認是否和家人實際的血型相符。
兩位 A 型的父母有時會生出 O 型的孩子，這是因為兩人都暗中帶著 O 這個字母。在蘭德施泰納的發現過了幾年之後，也確認了血型遵循遺傳規則。
想知道更多的人 ― 術語・算式・與教科書的連結明確標示出從國中理化到大學專業課程，各屬於哪個程度
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「生物」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書專欄中的內容
- 大學高中不會學到、大學專業課程（免疫學、生物化學、族群遺傳學）的內容
- 研究連大學也不會當成「定論」來教，目前研究者正在探討中的內容
國中術語：這個現象有名字
- ABO 血型：依紅血球表面有沒有 A 抗原、B 抗原，分成 A、B、O、AB 四種的分類方式。
- 抗原與抗體：抗原是作為記號的物質，抗體是專一地黏住它的蛋白質。A 型的人有抗 B 抗體，B 型的人有抗 A 抗體。
- 凝集：抗體同時抓住許多紅血球，把它們結成團塊。血型的判定就是用肉眼觀察這個現象。
- 交叉配合試驗：輸血之前，把受血者和捐血者的血各取少量混合，確認是否發生凝集的檢查。
國中高中用算式確認：不知道血型就輸血，合的機率有多高？
在還不知道血型的年代，輸血只能看「碰巧合不合」。我們用日本人的血型比例，計算從隨便挑選的人身上接受紅血球時，血型相合的機率。
| 用符號寫 | P ＝ Σ（ p受 × q合 ） |
| 用文字寫 | 相合的機率 ＝ 把「受血者是該血型的比例 × 與該血型相合的捐血者比例」，對 4 種血型加總起來 |
| 這個算式的來源 | 機率的「乘法法則」與「加法法則」。受血者與捐血者的血型彼此無關，所以組合的機率用相乘，不同情況則用相加來合併。 |
| 日本人的比例（A 型） | 大約 0.4（約 4 成） |
| 日本人的比例（O 型） | 大約 0.3 |
| 日本人的比例（B 型） | 大約 0.2 |
| 日本人的比例（AB 型） | 大約 0.1 |
| 相合的捐血者比例 | A 型的人是 A 型和 O 型（0.7），O 型的人只有 O 型（0.3），B 型的人是 B 型和 O 型（0.5），AB 型的人是所有人（1） |
符號的意思：P 是相合的機率，p受 是受血者為該血型的比例，q合 是與該血型相合的捐血者比例。沒有單位，用 0 到 1 的數表示。
| 受血者是 A 型，且相合的情況 | 0.4 × 0.7 ＝ 0.28 |
| 受血者是 O 型，且相合的情況 | 0.3 × 0.3 ＝ 0.09 |
| 受血者是 B 型，且相合的情況 | 0.2 × 0.5 ＝ 0.1 |
| 受血者是 AB 型，且相合的情況 | 0.1 × 1 ＝ 0.1 |
| 加上 A 型和 O 型的部分 | 0.28 ＋ 0.09 ＝ 0.37 |
| 加上 B 型的部分 | 0.37 ＋ 0.1 ＝ 0.47 |
| 加上 AB 型的部分，得到相合的機率 | 0.47 ＋ 0.1 ＝ 0.57 |
| 不相合的機率 | 1 － 0.57 ＝ 0.43 |
隨便輸血的話，大約每 10 次就有 4 次血型不合。這和當時「有人成功、有人失敗」的紀錄十分吻合。把這場有將近一半會落空的賭博，變成按規則就能判斷的檢查，正是蘭德施泰納的發現。
高中高中＋血型由基因決定，抗體是保護身體機制的一部分
高中ABO 血型是由一個基因的 3 種型式（A、B、O）決定的。A 和 B 對 O 是顯性，而 A 和 B 之間則是兩者都會表現出來。因此 AO、AA 是 A 型，BO、BB 是 B 型，AB 是 AB 型，只有 OO 是 O 型。抗體是負責體液免疫的蛋白質，會在高中生物的「免疫」單元學到。
高中＋紅血球上記號的真面目，是長在細胞表面的糖鏈（糖鏈）。在 O 型的人所具有的基礎鏈上，A 型的人用酵素接上 1 種糖，B 型的人則接上另 1 種糖。A 型和 B 型的差別，不過是鏈末端的一個糖而已。抗體分辨的，就是這麼小的差異。
大學糖基轉移酶，以及族群中的血型比例
決定 A 型和 B 型的基因，是接上糖的酵素（糖基轉移酶）的設計圖。A 型的酵素把 N-乙醯半乳糖胺接到基礎的 H 抗原上，B 型的酵素則接上半乳糖。O 型的基因中途缺了一段，無法製造有功能的酵素。族群中的血型比例，可以從 3 種基因的頻率，用「哈迪－溫伯格定律」算出來，血型也因此成為族群遺傳學的經典教材。
📖 算式的推導，以及更進一步的內容：ABO 血型（維基百科，日文） ／ 哈迪－溫伯格定律（維基百科，日文）
研究目前還不清楚的事
- 為什麼人類有好幾種血型？ 已有不少報告指出，特定血型比較不容易感染特定的傳染病。有一種看法是，在與病原體長期共存的過程中，各種血型都被保留了下來，但整體樣貌仍不清楚。
- 天生抗體產生的詳細途徑。 一般認為腸道細菌與此有關，但究竟是哪種細菌的哪個成分、在哪個時期發揮作用，研究仍在持續進行。
- 能不能製造出任何血型都能用的紅血球？ 研究者正在研究用能切除 A 型或 B 型糖的酵素，讓紅血球變得接近 O 型。如果能實用化，期待可以緩解因血型造成的血液不足。
也就是說，這篇文章的內容也只是「就目前所知範圍的說明」。不過，配對血型再輸血這個原則本身，已經在超過 100 年的臨床經驗中得到驗證。
與教科書的連結（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 文章中的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化 2 年級「血液的作用」、數學「機率」 | 紅血球與血漿、血型相合機率的計算 |
| 高中 | 生物「免疫」「遺傳」 | 抗原與抗體、A、B、O 三種型式與顯性關係 |
| 高中＋ | 生物（進階） | 記號的真面目是糖鏈 |
| 大學 | 免疫學・生物化學・族群遺傳學 | 糖基轉移酶、哈迪－溫伯格定律 |
| 研究 | 演化醫學・輸血醫學 | 血型多樣的原因、天生抗體、改變血型的酵素 |
| ― | 與生活的連結 | 捐血、手術前的血液檢查、媽媽手冊的血型欄 |
- 卡爾・蘭德施泰納（維基百科，日文）
- ABO 血型（維基百科，日文）
- Landsteiner K. "Ueber Agglutinationserscheinungen normalen menschlichen Blutes." Wiener klinische Wochenschrift, 1901.
- 日本赤十字社 (日本紅十字會)「献血について」各種解説（血液型の割合、輸血の基本）（關於捐血的各項說明：血型比例、輸血基礎）
- 高校教科書『生物』（高中教科書《生物》，免疫、遺傳單元）
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值只是為了幫助理解機制的參考值與概算。輸血與血型的判定都是由醫療機構進行的，請勿以本文內容作為自行判斷的依據。血型與性格之間的關係，並沒有得到科學上的證實。