研究人员发现,无论遗传上如何相似的人,他们在行为上并非一模一样。

据称,人类遗传学研究的未来在于分子生物学。而迄今我们了解的人类行为遗传学知识极少来自DNA研究——已经证明获得新知识的道路在那儿困难重重。

行为遗传学以人群特别是双生子之间的统计学比较的基本事实为依据。分子生物学在任何时候不会取代这些生物统计研究,虽然行为遗传学最终可望将两者结合起来。

同时,双生子研究人员正在建立先进的方法,其中一些可能帮助分子生物学家解决他们的方法论问题,并确定与行为有关的基因。传统的双生子研究已将注意力从精神病,如精神分裂症和抑郁性错乱,扩展到大量其他行为。近期的双生子研究指出了同性融合、女性酒精中毒,甚至离婚危险的遗传学基础。

双生子分为两类,从而提供了一种极好的自然实验。单卵双生(MZ或叫同卵双生)来源于单个受精卵的分裂,因而遗传上完全一致,共同具有其100%的基因,二卵双生(DZ或叫异卵双生)来源于两个卵,每个卵由不同的精子受精。平均说来,异卵双生子仅50/的基因相同,就像任何一对同胞兄弟(姐妹)一样。因此,在一对MZ的两个成员中出现比在一对DZ的两个成员中更经常的性状很可能具有某种基因上的根据。如果双生子两个都具有某一性状,对此,他(她)们是相似双生,否则为不似双生。

新近的双生子研究已经表明,男人和女人的同性融合都受基因的强烈影响。一项妇女研究表明,在71例同性恋的单卵双生姐妹中,34例同对双生也是同性恋,而在37例同性恋的异卵双生姐妹中,只有6例同对双生为同性恋。同期一项同性恋男子研究报道,在56例同性恋单卵双生兄弟中,29例有同性恋的同对双生,而在54例同性恋异卵双生兄弟中,只有12例同对双生为同性恋。波士顿大学医学院理查德 · 皮拉德(Richard C. Pillard)及其合作者、西北大学米歇尔 · 贝利(J. Michael Bailey)说:“根据我们的研究,看来基因至少有一半作用。”

与实验生物行为研究相比,两项研究的取样规模似乎小得可笑,前类研究中要统计数百甚至数千老鼠和果蝇。与其他人类行为的双生子研究相比,它们也是小的。然而,它们是己作的同性的孪生研究中最大的(以前唯一的女性同性恋孪生研究只有4对)。数量小是人类行为遗传学的一个经常性问题,是谨慎地检查研究结果和延迟评价直至重复它们的理由之一。

大的取样规模很少有,它们出现时不得不令人重视。因此,1992年秋发表的一项大的妇女酒精中毒的双生子研究立即引起人们对常识(即基因在引起妇女喝酒中所起作用比在男人中小得多)的怀疑,该研究增加了另外的分量,因为它从普通人群中进行双生子取样,而不是像以前的大多数研究那样取自用酒精中毒处理的妇女。

双生子研究的新方向

一些双生子研究继续其传统作用,试图确立行为有特定遗传成分,而行为遗传学家也在设计新的途径,从这些生物统计研究取得另外的意义。例如,在精神分裂症遗传方式的研究中,双生子研究已是几十年来的主要依托。但对易患精神分裂症的遗传力研究不再对精神分裂症研究人员有很大兴趣。研究人员想回过来利用脑扫描以及病理学和神经学研究来研究精神分裂症的生物学。

纽约市蒙特锡莱(Mount Sinai)医学院蒙蒂 · 布克斯保(Monte Buchsbaum)多年来一直在探索研究脑活动的扫描新技术作为了解基因如何对神经系统起作用的方式。从三种这样的技术——脑电图记录、正电子发射X线断层术和X线计算断层术收集的数据表明,精神分裂症患者的脑代谢是异常的。双生子和非双生子研究表明,与非精神分裂症患者比较,许多精神分裂症患者的脑血流和大脑前叶(许多认识过程部位)的代谢率明显降低。

相似双生和不似双生的精神分裂症研究也已揭示其他脑域的区别,因为其结果在所有精神分裂症患者研究中都不相同。它们可帮助科学家开始区分精神分裂症的生物学亚型。这些亚型则可通过不似MZ双生子的脑扫描而严格确立。

区分亚型不是枯燥的归并练习,它对行为遗传学的进展很重要。如何精确描述表型(即如何以一种反映它们不同的基础生物学的方法来区分看起来相似的行为)是一个一直困扰该领域的方法论问题,有时贡献出DNA研究的隐义结果。最终能在可检测的生理学特征基础上划分行为,不仅对研究人员有益,而且还能引出最有效地处理和预防行为不正常如精神分裂症的措施。

双生子研究的另一新转折是其双亲中有一方为双胞胎的儿童研究。例如,比较同患某种疾病的男性和女性MZ对儿童,能帮助确定对该病发生的母系影响。

但如今,第二代研究已集中于不似MZ对,1989年报道,戈特曼(Gottesman)发现:不患病的MZ双生的孩子们成为精神分裂症受害者的比率实际上与他们的具有患病的MZ双生父(或母)亲的堂(表)兄弟(姐妹)相同(17.4%和16.8%)。相似的类型在狂郁(两极)症中普遍,此病的危险是在患病的双生子的孩子中为20.7%,在其不患病的MZ同对双生子的孩子中为24.7%。

不患病的双生子的孩子以如此高比率罹难,这表明由精神分裂症父*(或母)亲养育并不一定产生孩子的精神病。它还说明该病在缺乏诱病基因时不发生。

戈特曼指出,对于希望确定精神分裂症基因和包括遗传性诱病的其他条件基因的分子生物学家来说,这样的结果带来了好坏两方面的消息,即:第二代双生子研究为这样的基因很可能存在提供了更强有力的证据;但是,因为这些基因在一半以上携带者中仍未表达,将难以发现它们。

什么是“环境”?

由于发育变异和生长方式的随机改变,即使新生的同卵双生子也不完全相同。从本世纪60年代的现代开端即精神分裂症遗传研究的证据开始积累以来,研究人员不断发现MZ双生子的相似率徘徊在40%和50%之间。如果精神分裂症是遗传病,那么为什么当双生子中有一个患精神分裂症时而不总是两个都患此病呢?

在其他行为遗传学家的研究中出现了相似的结果。研究常常表明,对形成某一特定行为的相似性,基因起了40%到60%的作用。唯一可能的结论是:遗传不足以'单独地解释精神分裂症或其他行为。另外一些事情在发生,这另一些事情称为“环境”。

那么何谓“环境”?该词的普通含义不是生物学的,而是社会学或心理学的。这种意义下的“环境”包括大量影响心身的因子:从你成长中邻居的特性到你双亲的婚姻状况,到你受打扮训练的方式。

环境也可能是生物学的,例如胎儿期影响。在德黑兰会议上,马塞尔 · 金斯保恩(Marcel Kinsbourne)叙述了大量影响大脑的胎儿精神错乱。他指出,认识的欠缺可产生于早期大脑发育期间神经元移行的不足或神经元和突触的反常修剪。在大量动物和一些人类研究的基础上,许多专家认为,关键时期胎儿面临不正常数量和种类的性激素可使其易于同性融合。

生理学也能影响生命后期。对此结论有一些非行为特性的很好证据,例如控制胆固醇水平的基因,它们被认为与冠状动脉疾病有关。抽烟对一些人的胆固醇含量的影响比另一些人大,也被追溯到他们不同的基因型。

发育迟缓的生理学机制也许将在行为上确定。例如,它们可能回答一个有惊人内容的新的医学问题:抑郁症为什么增加?80年代,表明成年抑郁症上升的研究结果见诸期刊,并导致9个国家的合作研究。在研究人员注意到的世界各个地方,他们发现在每个继代中抑郁症发生率高。研究人员指出,这种上升可能有几个理由,而一种假说是酒精或其他药物应用增多诱发遗传上易患抑郁症的人们的潜伏疾病。

宾夕法尼亚大学行为遗传学家罗伯特 · 普洛明(Robert Plomin)说:“有大量与精神病理学相关的非遗传变异,我们在这方面没有取得大的进展。我的希望是,通过从遗传学角度研究环境——即并不像人们通常那样忽视遗传学——我确实感到我们可以取得较大进展。”

普洛明特别提倡家庭动力学的“非共有环境”的研究,乔治 · 华盛顿大学的大卫 · 雷斯(David Reiss)和弗吉尼亚大学的马卫斯 · 赫西林顿(Mavis Hetherington)正与普洛明合作进行一项大的青春发育中非共有环境作用的研究。他们在1991年3月《美国生理学杂志》上发表的论文中指出:“遗传数据表明,重要的环境因子是同一家庭中兄弟(或姐妹)不同的那些因子,可能包括他(她)们由同一父(母)亲如何对待的差别、同辈关系的差别、学校环境的差别及长大后的婚姻和职业经历的差别,”

其他行为遗传学家对非共有环境,尤其关于酒精中毒的兴趣也在增加。大弗吉尼亚女性双生子研究的作者指出,“酒精中毒者中近一半的责任是由于一对双生子中两成员不共有的环境经历,”这一假说将排除酒精中毒与社会等级或父(母)亲酒精使用之间的联系,而后两者传统地被认为对酗酒有强烈影响。

该研究的作者之一、华盛顿大学医学院安德鲁 · 赫斯(Andrew Heath)证明,环境的变化可减缓对饮酒方式正常变异的遗传影响,他及同事发现,基因对饮酒的影响在已婚妇女中比单身女人小得多。

发现离婚危险中遗传因素的1992年对1500组双生子的研究出现了类似的迹象。明尼苏达大学的大卫 · 李肯(David Lykken)等人报道,如果双生子中的一个已经离婚,则其同对双生也已离婚的几率:同卵双生中为45%,异卵双生中为30%。当然,研究人员并不认为有离婚基因,而他们证明基因影响的个性特征对破裂婚姻的可能性起作用。

双生子研究有一些时候已暗示,基因在部分所谓环境因子中起作用。几项双生子(无论一起或分开养育的)研究和其他非双生同胞(生物学上亲缘的和收养的)研究发现,父母趋向于对待其遗传上相似的孩子比遗传上不相似的孩子较一致。这些结果在整个研究中是相同的,其数据收集不论是通过父母和孩子们的回忆还是通过更客观的外部评价者对相互影响录像带的评价方法。

举个例子,从80年代起一直进行的收养的瑞典双生子研究,将分开抚养和一起抚养的双生子对应的组进行比较。(分开抚养的双生子不容易找到;科学文献中叙述的只有300对左右。虽然量小,但已成为行为遗传学研究中通用和有力的证据来源,研究设想是,双生子对的成员在不同家庭抚养——常常不知道他(她)们有孪生兄弟(姐妹)——其具有的相似性必定是由于其共有的基因,或至少与共有基因相关。大量行为遗传学研究表明,MZ双生子比DZ双生子更相似,不管是一起抚养的还是分开抚养的。)

瑞典人研究的另外80对分开抚养的MZ双生子常常细述其来自不同父母的相似对待。一个解释可能是一对双生子共有的个性特征引起不同成年人的某些种类的反应。普洛明和伯吉曼指出,也许人们的人生观与遗传、甚至人对家庭的认识和回忆有关。

这些想法的来源之一是桑德拉 · 施卡(Sandra Scarr)和凯思利尔 · 麦卡特尼(Kathleer McCatteny)。1983年提出的人们创造自己的环境的推测,前者长期从事认识发展的遗传学研究。他们认为一个人从其他人引起的反应与他(她)的身体特性和个性相关,因此间接地与基因相关。施卡最近提出一个基于基因的环境定义,她说:“环境最好解释为一系列行为发展和发生的机会,缺乏机会,发展不能发生;存在机会,发展可能发生或不发生,主要依赖于个人的遗传特性。”

为什么研究基因?

这个引起争论的见解一一在过去天性-教养争论中,许多我们一直叫“教养”的东西实际上是天性——已经很有影响,但它尚未支配人类行为遗传学研究。如果环境在某种意义上是形成人们行为的关键因素,那么为什么还要研究基因呢?

因为基因有可预测的行为、分离和连锁的方式。加里福尼亚大学洛杉矶分校的安妮 · 斯潘思(Anne Spence)说,我不能如此表述环境中寻找的任何方式。即使我们可能有10万基因,而10万仍是有限数。不知道必须考虑多少种环境因子,所以我宁愿追踪有限数量的基因。”

研究基因很有用,因为异质性病需要分类。耶鲁大学肯尼思 · 基德说,“可能有在不同情况下灵验的相当不同的治疗和处理。”

这些结果中有处理和预防的难题。多数人也许会赞同,对于精神病和酒精中毒,预防是一个有价值的目标。但行为遗传学家也研究大范围的所谓正常行为,包括可能受基因影响的个性类型和认知能力。这些特性是合理的改造的候补者吗?抑或这个目标有点儿优生学的意味。

当然,已知最小量知识的现状,那些问题大多是假想的。举一个较少的例子:引起争论的性别定位问题。就报道基因在同性融合中重要作用的双生子研究而言,科学家们已磨利DNA探针,并开始找到基因。

1991年,贝利和皮拉德发表了关于雄性同性融合的双生子研究结果,他们主张采取鼓励这种研究的政策。如果人们接受同性融合是先天的,他们断言,同性恋者则将较少遭受非难和歧视。

尽管许多同性恋者喜欢这种见解,即性别偏爱不在意识控制之下,但其他人认为善意的争论暗示他们患了缺陷病。他们预见,如果生物学成为关于同性融合起源的主要示例,则必将提出干预——医治或预防问题。

干预不是某人脑子里有的,贝利强调说,虽然他想证明性别偏爱的社会解释是谬误的。“如果你能发现基因,你就能发现那么多相关性状。这就是我想弄清楚科学知识的原因。这将是科学上的一个巨大突破”,还有待检验。当然,社会对同性恋的态度是否突破将会随之发生。

看来清楚的是,不管新发现的这一研究的诱惑力如何,很可能不久有几个描述人类行为中遗传和环境交织作用的突破。如果是基因驱使贝尔酗酒,那么,怎样防止有相同基因的鲍勃免遭饮醉之害?能防止巴巴拉成为像她父亲一样饮酒过度的人?为什么双生子中一个端正一个同性恋?这有什么关系?对于这些问题的研究工作几乎还没有开始。

[Bioscience,1993年第43卷第7期)]