 上个月，研究人员在《自然-遗传学》（Nature Genetics）杂志上公布了一些令人惊奇的发现：他们又找到了40种会对人类智力造成影响的基因，使得已知的智力基因总数达到了52种。 这项研究具有重要意义，因为虽然我们知道智力在很大程度上是可遗传的，但我们尚不了解智商的生物学细节——为什么人与人的智商会有如此大的差异？为什么我们的智力会在生命走向尽头时流逝？ 对于解答这些问题，上述研究是早期的重要一步，它被《纽约时报》誉为“巨大的成功”。 我们以后还会看到更多这样的发现，研究人员设计了一项名为“全基因组关联分析”（GWAS）的研究。在该研究中，计算机负责梳理巨大的人类基因组数据集，以期找到其中指示了疾病或性状（比如智力）的基因变异。随着越来越多的人进行了基因组测序，以及计算机越来越精于发掘数据当中隐藏的模式，这类研究的数量将会出现激增。 不过，这类研究的核心也隐含了一种深深的不安——那些希望发表种族优越和种群差异言论的人能够很轻易地滥用这些研究的成果。 这方面的担忧促使《自然》杂志发表了一篇社评，强调关于遗传学和智力的新科研发现没有得出这样的结论。“环境影响同样至关重要。”《自然》杂志着重写道，“‘智力基因’的存在并不意味着那些缺乏这些基因的人接受教育是一种浪费。遗传学家在很久之前就证伪了这种谬论。” 此外，这项研究也没有得出任何结论称，当比较不同血统的人时，智力存在遗传差异。如果有什么的话，该研究表明，产生智力的遗传学机制要比我们现在理解的更加微妙和复杂。 我们将能越来越好地进行基因作图，这些基因有的会使我们变得聪明，有的会使我们生病，有的甚至会让我们掉头发。不过，人们对遗传学和基因决定论的惯有恐惧以及迷思将出现抬头。除此之外，还会有一种恐惧弥漫开来，即绘制“理想”人类基因图谱将导致“设计婴儿”的诞生，也就是父母可以像按照菜单点菜那样选择自己孩子的性状。 为了深入了解其中的科学知识以及破除迷思，我采访了阿姆斯特丹自由大学（Vrije Universiteit）的统计遗传学家丹妮耶勒·波斯杜马（Danielle Posthuma），她是上述研究论文的高级作者。 大多数性状是由成百上千种基因共同决定的 而不是只有几种  雷戈尔·门德尔（Gregor Mendel） 高中教育让我们对遗传学有了一个简单的了解，我们学到，生物可以从亲代那里遗传到同一基因的多种形式，正如格雷戈尔·门德尔（Gregor Mendel）通过研究豌豆发现的那样。基因的一个变体可以产生皱皮豌豆，另一个变体则可能产生圆粒豌豆。这并没有错，但却不是全部的真相。 在人类身上，有一些性状和疾病就是这样运作的。你的耳垂是紧贴面部还是跟面部分离，这是由一种基因决定的。亨廷顿舞蹈症会造成脑部神经细胞持续退化，它也是由单一基因引起的。 但是，你之为你的大多数性状——你的身高、你的个性、你的智力——是由一系列基因构成的复杂组合决定的。例如，影响我们智力的基因可能多达1,000种。某些疾病也是由多种基因共同引起的，精神分裂症、肥胖症和抑郁症的罪魁祸首都不是单一基因。 对于这些性状，单一基因的作用不会很明显。“如果你身上的一种智商基因属于坏的变体，也许的你的智商分数……会比它是好变体时低0.001%。”波斯杜马说道。 但是，如果你的“坏”基因变体达到100种，或者1,000种，那可能就会产生显著的影响。 全基因组关联分析让科学家开始看到许许多多基因的组合如何以复杂的方式发生相互作用。而且，这种研究需要巨大的数据集来处理所有的遗传“噪音”，以及找到真正对性状（比如智力）产生影响的基因变体。 研究人员拥有这样的数据集，比如包含了50万名英国人遗传、健康和行为信息的英国生物银行（UK Biobank）。 为了这项研究，研究人员提取了7.8万名被试者完整的基因组信息，而这些人也都接受过智商测验。然后，研究人员使用一款计算机程序对基因编码上人与人经常表现出差异的数百万个位点进行梳理，并从中挑出跟智力有关的区域。 这项研究需要对7.8万名被试者的930万个DNA序列进行处理，计算机在不久前才刚刚具备此类研究所需的运算能力，让研究人员得以拥有称手的工具，来解开基因和行为之间联系的谜团。 最近的一项全基因组分析研究在5.2万名男性样本中确认了250个能够预测男性斑秃的基因位点（你想知道自己有没有这种基因吗？）。此外，研究人员也在识别能够预示特定疾病风险的基因方面取得了一些进展，比如糖尿病、精神分裂症以及抑郁症。 研究人员考察的不仅仅是性状、疾病和行为，他们也在开始分析那些跟基因存在关联的人生成果。 《自然》杂志在2016年发表的一篇论文称，研究人员发现了74个跟受教育程度有关的基因位点（论文作者提到，这些基因似乎跟神经元的形成有关）。 再一次，这些关联是非常微弱的——研究发现，这74个基因变体只能对任意两个人受教育程度差异的3%做出解释。如果你没有这些基因变体，那也不是说你一定会比别人早离开学校。 但尽管如此，一旦你开始考察大规模人群，这些基因变体的细微影响就会显得非常显著。 值得注意的是，波斯杜马的研究只针对拥有欧洲血统的人。“我们在欧洲人身上得出的结论并不一定能够（推及）亚洲人或南美人，（抑或其他任何种群）。”她说，“这些东西经常遭到滥用。” 也就是说：那些在欧洲人中间制造差异的基因变异并不一定等同于在其他不同血统种群中间制造差异的基因变异。 所以，如果你对某个非洲人的DNA进行了检测，发现其中缺少这些基因，那么你据此推断这个人的智力较低就是极端不负责的（再次强调，跟智力存在关联的基因位点可能还有成百上千个，而我们尚未找到它们）。 理解智力的遗传学机制 是理解其生物学机制的关键  波斯杜马识别智力基因的研究工作并不是要预测婴儿长大之后会有多么聪明，她不认为我们可以单靠DNA做出关于一个人受教育程度或智力发育的准确预测。这些研究工作是为了对智力的生物学机制进行逆向工程。 基因负责为蛋白质编码，蛋白质然后会跟其他蛋白质相互作用。研究人员可以按照这条路径一路追踪，直抵行为的层次。在这条路径的某个地方，研究人员有可能进行干预以阻止一些事情，比如跟衰老有关的认知衰退以及阿茲海默症的发作。 “我们终于开始看到基因跟行为之间强大和可靠的关联。”波斯杜马说，“下一步将是，我们如何证明这个基因真的作用于疾病，以及它的工作机制是什么？” 此外，理解智力的生物学机制也可能为治疗神经退行性疾病的个性化方案引领道路。两个患有阿茲海默症的病人可能存在不同的潜在遗传原因，“搞清楚哪些基因导致了疾病，然后你或许就能对治疗方案进行定制。” 随着越来越多的全基因组研究得以展开，研究人员将能更好地给人们打出“多基因风险分数”，以评估他们对特定性状和疾病的敏感性，从而让我们能够进行早期干预。 有些人担忧这些数据会遭到滥用，特别是越来越多的人进行了商业性的基因测序。 “很多人担忧保险公司会使用这种技术。”波斯杜马说，“也就是他们会窥视人们的DNA，然后说：‘那个，你吸烟成瘾的风险非常高，所以我们希望你支付更多的保费。’或者，‘你因癌症英年早逝的风险很高，所以你必须在年轻时支付更多的保费。’当然了，这些都还是无稽之谈。”情况太过复杂，我们还无法做出这样精确的预测。 为什么“设计”天才婴儿会复杂到无法实现  我们现在拥有强大的基因编辑工具。CRISPR/Cas9技术让我们有可能切除特定的基因片段，并用另一个片段取而代之。遗传工程已经发展到科学家可以利用定制DNA从头开始构建完整的生物体。 我们很容易在这里浮想联翩：全基因组研究将让我们能够更容易地预测哪些基因能够带来特定的人生成果；遗传工程将让我们能够更容易地为个体添加我们想要的任何基因。 这不就是设计婴儿的完美配方吗？ 波斯杜马呼吁在这里保持谨慎态度，并表示这样的结论与实际的研究状况相去甚远。 假设我们想“设计”一个拥有卓越智慧的人，是不是只要挑选出52种智力基因的“正确”变体，然后“嘭”的一声，我们就能制造出爱因斯坦式的天才？ 不，遗传学远比这复杂。 首先，影响智力的基因可能有数千种，且尚待我们去发现。其次，这些基因相互作用的方式不可预测。一种能够提升你智力的基因可能也会增加你罹患精神分裂症的风险，或者是稍稍改变你的其他一些性状。在基因组的各个地方，我们能够看到种种权衡取舍和反馈回路。 “如果你必须从头开始构建一个人，那你必须加入所有这些微效应。我想我们还做不到这一点。”波斯杜马说，“理解其中的动态关系是极其困难的。” 人类大概拥有2万个基因，它们由大约30亿个碱基对组成。“我们将永远无法根据DNA全面预测一个人会变成什么样子。”波斯杜马如是说。这件事太复杂了，太难理清了，而且还深受我们环境的影响。 “所以，或许你有很大的可能会患上抑郁症，但却只有在经历离婚这种事情时才会发生。”她说道。谁能预测这些事情呢？ 波斯杜马还警告说，有一些事情是全基因组学研究无法做到的。比如，这些研究无法发现非常非常罕见的基因变异（想想看：如果5万人中只有1人拥有导致某种疾病的基因，那看起来只会像是“噪音”）。“就精神分裂症而言。”她说，“我们知道某些（基因）变体能够让你罹患精神分裂症的风险降低或增加20倍，但这些变体在种群中是非常罕见的。” 此外，这些研究也不能用来对大规模种群之间的差异进行概括归纳。 遗传学现在是一门大数据科学  保罗·格里姆彻（Paul Glimcher） 去年，我采访了纽约大学（New York University）的社会科学家保罗·格里姆彻（Paul Glimcher），他的研究工作震撼了我。格里姆彻计划在纽约市招募1万名志愿者，然后花几十年时间追踪他们的一切。 这一切包括：全基因组数据、医疗记录、饮食情况、信用卡交易、身体活动、个性测试分数，等等等等。他说，这其中的想法是创建一个密集的纵向人类生活数据库，让机器学习程序可以从中挖掘真知灼见。 格里姆彻的研究方法有可能向我们揭示遗传、行为和环境之间的复杂相互作用，而这样的作用可能就是人们罹患阿茲海默症等疾病的幕后黑手。 计算机科学和生物学正在发生聚合，使得这些大胆的研究项目更容易进行。在某种程度上，这些研究项目的成果有可能帮助我们调整自己的基因和环境，以达到最佳状态。 再一次，波斯杜马警告说：这项研究所做的预测并非都具有意义。 “如果我们找到了一种只能让身高或体重指数或智力增长不到0.001%的基因，我们是否会放在心上呢？”她问道，“它不具有任何临床意义。”然而，这样的发现却能增益我们对智力产生机制的科学认知。 这就是重点，从事这类研究的科学家不是要当算命先生，他们的目的是要理解基础的科学。 “当大多数人听到智商基因的事情时，他们关注的是，他们会说：‘哦，不是吧，你能查看我的DNA，你可以说说我的智商有多少吗。’”波斯杜马说，“他们大概不知道，接受专门的智商测验其实更加方便，那要快多了。” 翻译：何无鱼 来源：Vox |
|
|
