“成功”也是可以被“遗传”的吗?

编辑:日期:2017-07-12

俗语称,“种瓜得瓜,种豆得豆”,“老鼠的儿子会打洞”,“有其父必有其子”⋯⋯人类似乎早就发现,不管是外形特征还是内在性格,都会在一代代的繁衍中顽强地延续和保留。

遗传,一个经常被挂在嘴边,似乎人人都懂的概念究竟是什么?如果遗传的力量真的强大到如同刻录光碟一般,信息一一对应且准确无误,我们为何仍可以在自然界看到各种各样丰富的“变异”呢?

在古希腊哲学家谟克利和希波克拉底看来,遗传的本质是一种叫做“泛生子”(pangene)的微小颗粒。这种肉眼不可见的颗粒在先辈们的体内中无处不在,忠实地记录了从形态到性格的各种性状,并且会在交配过程中进入后代体内。以泛生子颗粒承载的信息为蓝图,子代得以表现出对先辈们的忠实模仿。

“泛生子”概念作为早期人类对遗传现象的探究,直至19世纪中期,仍被达尔文用作支持进化论的声明。就在这一理论让达尔文成为科学界众矢之的时,第二主角孟德尔却在数百里之外,欧洲大陆一座不起眼的修道院中看到了遗传的真谛。而真谛,就藏在那一朵朵盛开的豌豆花之中。

高中生物课本内,作为必考重点的孟德尔豌豆杂交试验有一个直白的推论,那就是在父母的体内存在许多颗粒状的、携带着父母遗传信息的物质,如“黄豌豆”遗传物质和“绿豌豆”遗传物质。这些物质会在交配的过程中同时进入后代的体内。而在此之后,后代每一次繁衍时,都会重复一次分离再组合的过程,孟德尔把这些物质简单称为“遗传因子”。到了20世纪初,孟德尔的遗传因子又被重新命名为“基因(gene)”。

“gene”这个单词明显从“泛生子”(pangene)中简化得来。“携带着遗传信息最‘基’本单元的‘因’子就是基因。”中国第一代遗传学家谈家桢先生这样翻译。由此,基因这个概念正式步入中国。

带有遗传讯息的DNA片段被称为基因。基因也是遗传信息的最小单位。DNA分子通过一轮又一轮的半保留复制,将遗传信息忠实地传递给了每一个后代。

基因通过三个碱基对应一个氨基酸的形式,决定了氨基酸的装配序列和蛋白质的生产。蛋白质催生了生物体内各种各样化学反应,从而让生物体呈现出丰富多样的性状。

而人类的基因组DNA中有多达90%的碱基序列并不用来制造任何蛋白质。单纯从蛋白质生产的角度而言,人类的基因组里充满了“垃圾”,效率惊人得低下。但是这些看似无用的“垃圾”DNA为遗传的秘密提供了新的复杂度。

 

筛选“更有出息”的胚胎?

北卡罗来纳州杜伦杜克大学的Daniel Belsky ,他一直在观察918名新西兰人的数据,这些人自从出生就作为研究对象,如今他们已经年逾40。研究人员收集了这些人大量的数据,小到从他们何时开口说话、走路,连开始使用便壶的年龄都记录在案,大到这些人的搬迁、工作、健康、智力、自制力和人格状况。Belsky曾表示:“我们对他们了若指掌。”

这次研究是建立在2013年观察12万6000人基因特征的研究基础之上。研究将遗传特征与每个人教育成就—最高学历进行对比。这次他们没有研究单个的“教育基因”,而是研究整个基因组的微小差异。研究人员发现数以千计的遗传变异,单独看来这些变异并不明显,但将这些变异综合起来,就可以计算出“多基因评分”,多基因评分为教育成就中2%的差异负责。

即使只是让孩子出人头地的概率增加一点点,父母对于这种渴求还是极为迫切。于是,有的父母会想到用体外受精的方法对胚胎进行多基因评分的筛选,以便能够挑出“将来可能更有出息”的胚胎。

但Belsky并不支持这种做法。“涉及的基因太多,而我们无法分辨每个基因的作用。这些复杂的特质受到了整个基因组中许多位点的影响。”他说道,“我们筛选出我们想要的基因的同时,可能也会筛选出我们不那么想要的基因。”

 

天性使然or后天教养,成功的经历也能遗传?

想象一下这样的情景,酒吧内,两只醉醺醺的老鼠,老鼠母亲边喝酒边看着眼前的儿子,它敲敲旁边达尔文和佛洛伊德的桌子问道:“天才们,我的儿子怎么这么平庸?”

“先天遗传不好。”达尔文说。

“后天没教育好。”佛洛伊德说。

天性使然还是后天教养,生物因素还是心理因素?100多年来,对于行为如何在个体内发展和延续,甚至在代际间传递等问题不同的研究者给出了不同甚至完全相反的解释。

1992年,来自加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的分子生物学家和遗传学家默什·史扎夫(Moshe Szyf),以及神经生物学家迈克尔·米尼(Michael Meaney)开始酝酿一种新的革命性综合思想。这种思想能解释生活经历如何直接影响你的基因—不仅仅是你的个人生活经历,还包括了你母亲、祖母,甚至更远的先人的生活经历。

事实上,从20世纪70年代起,研究者就已经知道,在每个细胞核内紧密缠结的DNA链,需要一些额外的东西来精确地告知它们,哪个基因需要转录,是要成为心脏细胞、肝脏细胞,还是脑细胞。

甲基(methyl group)便是额外因素之一,它就像食谱中的占位符,连接到每个细胞内的DNA上,使它只选择特定细胞的蛋白质所必需的菜谱(基因)。由于甲基是连接到基因上的,位于DNA双螺旋编码的旁边,却又相对于它们独立存在,因此这个领域被称为表观遗传学(epigenetics)。

令遗传学家特别惊讶的是,他们发现,表观遗传改变能够从父母遗传给孩子,一代一代传递下去。美国杜克大学兰迪·杰托(Randy Jirtle)的一项研究指出,当雌性老鼠被喂以富含甲基的食物后,后代的皮毛色素会发生永久改变。在DNA没有任何改变的情况下,甲基能被加上或者减去—这种改变会像基因突变那样遗传下来。

史扎夫和米尼提出了一个更加“可怕”的假说:如果饮食和化学物质能改变表观遗传,那么一些特定的经历,比如童年期遭受忽视、滥用毒品,或者承受其他严重的压力,是否也能改变人脑内神经元的DNA表观遗传呢?

根据行为表观遗传学的新见解,我们过去的创伤经历,或我们最近几代祖先过去的经历,会在我们的DNA上留下分子伤痕。换而言之,你可能不止遗传了你祖母那骨节分明的膝盖,还遗传了她在出生时因为被忽视而导致的抑郁倾向。

相反,如果你的祖母被好心的养父母收养,你可能会享受到她所收获的正能量,而这些正能量正是源于她养父母的爱与支持。行为表观遗传学的机制不仅仅作用于缺陷和弱点,同时也作用于力量与忍耐力。

纽约哥伦比亚大学副教授弗朗西斯·香槟(Frances Champagne)曾做过一个动物试验。她发现,啮齿动物在不负责任的母亲的照管下,大脑中雌激素受体基因发生了甲基化。当这些幼崽长大后,随之减少的雌激素受体会使它们在照管婴儿时减少负责度。因此,这种情况会代代相传。

同理,父母或祖辈们曾经成功创业、生活的经历通过甲基化是否也能代代相传呢?这种假说在各界转学者中引起了不少的讨论和争吵,目前结论尚未明朗。史扎夫也曾预言,这项研究即将是热门新领域的最前沿。

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