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Nature:遗传学研究四大雷区

来源:lifeomics / 作者:筱玥 / 2013-10-16

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Nature:遗传学研究四大雷区

对一些特定性状背后的生物学基础进行研究的科研工作引发了一些争议,但还是有一部分科研人员决定义无反顾地走下去,哪怕突破了红线也无所谓。

Stephen Hsu成长于美国的爱荷华大学城(college town of Ames, Iowa),那还是在上世纪的70年代,他身边全都是大学教授的子女,一群早熟的孩子。长大之后的Hsu来到美国奥勒冈大学(University of Oregon)教授理论物理这门课程,在工作了好几年之后,大约在2010年左右,他感觉到DNA测序技术终将会帮助我们了解为什么有一些小孩子就会更加聪明一些。虽然Hsu不是第一个有这种想法(即思考智力背后的遗传基础问题)的人,但是在中国的测序机构——华大基因(BGI in Shenzhen)的帮助下,Hsu却启动了有史以来同类研究项目中规模最大的一项工作,他们准备对2000人的DNA样品进行测序,这些人中绝大部分人的IQ都在150以上。

在此之前,Hsu从未考虑过公众对这项工作会产生多么大的抵触情绪,直到有一天,该项目的参与者之一,来自美国纽约大学(New York University)的心理学家Geoffrey Miller针对该项目对媒体发表了一些有争议的评价。Miller认为一旦他们找到了“智慧基因”,那么中国方面就会开始对胎儿进行鉴定,挑选出最聪明的孩子。于是就有文章认为,这是在中国政府支持下开展的一项人体试验项目,目的就是要挑选、制造出智商最高的孩子。几乎就在一夜之间,Hsu等人这个尚未正式启动的项目就招来了铺天盖地的批评和质疑。

与此同时,科研界对这项工作的科学意义也存在不同的看法(详见Nature 497,297–299; 2013)。传统的行为遗传学(behavioural genetics)研究认为,遗传对我们智力的影响作用是通过多个基因来实现的,其中每一个基因单独的作用都非常小,所以很难通过小规模研究发现这些基因。但这也只是导致公众不满情绪的部分原因。数十年来,对于一些与社会和政治联系紧密的遗传学研究领域,科学家们一直都是非常小心的,可以说是不敢越雷池一步。

在公众这种愤怒的背后其实就是长期以来一直占据我们大脑的陈旧观念——遗传决定论,大家认为遗传因素决定了一个人的一切,包括各种复杂的行为和性状,但这种观念却忽视了环境因素的影响作用。所以公众、包括很多科研人员都误读了现代科学对遗传学的研究成果,他们担心这些成果会再次掀起希特勒式的优生主义和种族优势论,造成新的基因歧视。

美国北卡罗来纳州杜克大学法学院(Duke University School of Law in Durham, North Carolina)的哲学家及律师Nita Farahany认为,人们会接受科学观念,并且认为科学的实际决定意义还要更大,基于这个前提,大家就有可能做出整个社会都会后悔的决定。

可美国纽约联合大学(Union College in Schenectady, New York)的Christopher Chabris则认为,如果因为上述这些担心就想通过给某个区域圈一个红线的方式将其限制起来,这也是违背科学精神的。可是对某些领域的科研资助已经接近枯竭了,而且当有人尝试进入这些研究领域时,也不断地会有人劝他们放弃这种念头。“每当有某种非科学的理由限制我们从事某项科学研究时,都会对科研人员产生干扰,最终影响相关领域的研究工作。这还不像是从书中撕下一页纸那么简单,这会让我们对整个相关领域都产生误解和歪曲。” Chabri这样评价道。

接下来我们将分别介绍四个备受争议的行为遗传学研究“禁区”,希望与大家一起来探讨,这些研究领域的诱人之处在哪,在这些领域中究竟有没有值得我们去深究的科学问题。

1、智力(INTELLIGENCE)

雷区指数:四星(高级)

即便已经过去了很多年,Miller当时对中国政府及家庭希望培育一个聪明宝宝的评论还是能够触痛大多数人的神经。早在19世纪,英国人类学家Francis Galton就根据人类的某些特殊能力或缺陷是可遗传的现象提出了优生学(eugenics)理论。不过后来这一理论被某些人给滥用了,比如在德国、美国、比利时、加拿大和瑞典等许多国家都曾经强制性地对所谓的“智力低下(可能是少数民族、穷人,也可能是患有精神疾病的人)”的人进行绝育。

智力这个词本身也是靠不住的。比如IQ测试就不能完全反映先天的能力,如果多加练习就可以提高IQ测试的成绩。可无论如何,还是有大约50%的智力差异是与遗传相关的,这就让科研人员们无法释怀了。到目前为止还没有发现哪一个基因与智力有非常明确的联系,其它一些可能与智力有弱相关性的基因也会经常被人质疑。

今年早些时候,Chabris和一个大型国际组织对12.5万人的基因组进行了分析,希望找出与智力有比较明确联系的基因,结果他们发现了3个突变位点,这每一个位点都与这些人的学习年限有一点点关系。Chabris等人推测这些突变位点对学习成就(educational attainment)的影响作用应该就能够反映出对智力的影响作用。但是这一研究成果还是与往常一样,招来了众多的非议和责难。有一些批评者认为,这样的研究工作忽略了其他的非遗传因素,比如经济条件等,而且这些因素对人们社会流动(social mobility)的影响作用更大。

不过Chabris认为他们的研究工作实际上反而能够帮助人们在各个社会阶层之间更好地流动,比如他们就可以帮助发现需要加强早教的学龄前(preschooler)儿童。Chabris指出:“过去我们对这样一些研究所持有的固有看法不应该成为阻止我们开展这些研究工作的理由。”但我们不可能将每一个有可能出于各种不良目的,滥用这些研究成果的人都给剔除出科研队伍。美国宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University in University Park)的人类学家Anne Buchanan就在The Mermaid’s Tale上发表过一篇博客,她认为不能将这些研究当做纯粹的科学研究工作孤立地看待,要知道这样的研究工作是非常容易滑向邪恶的深渊的。

对中国华大基因这个项目的批评意见还指向了另外一个问题,即这些研究工作得到的数据也有可能被滥用。今年夏天,在Miller采访事件冷却之后,Hsu也做出了评论,他认为这些数据被滥用的可能性并不高,他指出,找到几个新发现和找到成千上万个、足以推测出特定表型(比如高智商)的新发现之间有很大的距离。而且我们从未说过我们快要找到那么多确定的高智商基因了。”可是在2011年,即这项研究还没有太多争议的时候,Hsu却曾经这样告诉过《自然》(Nature)杂志,他说道:“我们100%地肯定,将来一定会出现一种技术,能够帮助我们对胚胎(embryo)或合子(zygote)进行评估,看看这些小生命是否携带某些特定的性状,比如身高和智商等性状。我对此深信不已。”

Hsu的合作者之一,来自英国伦敦国王学院(King’s College London)的行为遗传学家Robert Plomin则认为这些评论毫无帮助。Plomin从事智力研究已经40多年了,他非常希望Hsu的这些研究工作以及测序技术能够帮助我们找到聪明基因。他也和Chabris持有相同的观点,认为这项工作对特定人群的教育干预工作(target educational intervention)有帮助。另外,和所有接受《自然》杂志这次采访的智力研究人员一样,Plomin也认为智力是人类最基本的一个性状,所以寻找智力背后的遗传学基础非常有必要,他说道:“我非常确定我们一定会找到它,只要没找到,我就会一直找下去。”

2、种族(race)

雷区指数:五星(最高)

种族问题绝对是遗传学研究工作中最不能触碰的一个领域,其中有很大一部分原因是因为科学家们还将种族与其他一些禁忌问题,比如智力等联系到一起了。所以很容易让人们对开展种族研究的动机感到怀疑。不论是社会科学还是生物科学都认为,我们通常意义上指的某个种族的人其实和其他种族的人没有什么区别。而且来自同一个种族的两个人之间的遗传差异可能还会比来自不同种族的两个人更大。所以在寻找特定性状、或疾病易感基因时种族并不是一个很好的区分指标,可还是有一些人是这么认为的。

大部分在不同人群间寻找遗传差异的科研人员在提到地理起源(geographic origins)、繁衍历史(reproductive history)以及迁移轨迹(migrations)时都会非常注意,在提及有差异的标志物时反而还不太注意。

有一部分研究人员也很关心这样一个问题,既然种族遗传学研究这么敏感,那法律有没有彻底禁止开展这项研究呢?比如在2005年时,美国芝加哥大学(University of Chicago in Illinois)的遗传学家Bruce Lahn就发表了好几篇论文,他认为两个与大脑发育相关的基因发生突变有可能就与导致欧洲白种人与非洲黑种人之间智力出现差异有关。该论调一出就让整个科研界感到了不安,大家都担心这项研究的成果会被人误读。时任美国国家人类基因组研究院(US National Human Genome Research Institute)院长,现任美国国立健康研究院(NIH)院长的Francis Collins也是众多感到担忧的科学家中的一员。

不过Lahn等人后来发现,这两个基因其实与智商没什么关系。幸好这篇文章没有像在它之前发表的轰动性成果那样引人注目。不过Lahn还是感觉很不好,觉得孤立无援,因为在大家批评他的成果时连他的合作者都没有帮他说话,“我的朋友们一句话都没说。” Lahn这样介绍说。

很多人认为Lahn在发布这些结论时应该更加小心一点。“科学问题往往也需要放在特定的社会、政治大环境下进行讨论,所以需要注意这些科学问题可能引发的社会政治结果。对于种族和智商的科学研究工作尤其需要注意这一点。因为这些研究极易被种族主义者利用,比如希特勒。”专门研究科学问题的政治学意义的记者John Horgan评价道。Horgan认为,学校的学术评审委员会应该对种族研究或IQ研究严加监管,甚至应该禁止开展这类研究。

那次事件之后,Lahn再也没有碰过种族遗传学研究这个问题了,他也希望科学界能够对是否应该开展这类研究工作进行一次坦诚、透明的大讨论。Lahn表示:“由于在美国曾经出现过种族问题,所以也许我们真的不应该开展这方面的研究工作,因为这会伤害很多人的感情。如果不能开展这方面的研究工作,我个人是没有意见的。但是我不能接受因为政治原因,而不是科学原因,尤其是将政治原因伪装成科学原因来禁止开展这项研究工作。”

3、暴力(violence)

雷区指数:三星(中等)

十年前,美国印第安纳大学(Indiana University in Indianapolis)的法医精神专家Tracy Gunter试图帮助人们克服使他们身陷囹圄的行为问题和精神问题。但后来她逐渐意识到,这些问题一旦出现,就很难被解决了。

大约就在同一时间,有科学家发现单胺氧化酶A(monoamine oxidase A, MAOA)基因对有过童年阴影,在小时候受过虐待(childhood abuse)的人们似乎能够起到一定的保护作用。如果该基因的表达水平过低,没能起到足够的保护作用,那这些孩子长大之后犯罪的几率就会增高。

于是Gunter将重点转向了行为遗传学研究,她希望能够找到办法提前发现这些问题儿童,并且及早对他们进行干预,以免将来危害社会。可是她又发现了另外一些问题,她很难准确地判定犯罪行为,也无法将环境因素与遗传因素的作用区别开,于是她也和其他人碰到了同样的一个问题,即每一个遗传因素的影响作用都太微弱了,最终表现出来的行为结果会受到各种遗传因素的影响。十年之后的今天Gunter不得不承认:“我当初的想法太不现实了。”

虽然存在上述种种问题,而且很多人的确也没有重复出MAOA基因的研究结果,但还是有一些律师在辩护时会使用MAOA基因检测技术及其结果,以及当事人的童年阴影等事件。

2009年就有一位美国田纳西州男子因为这种基因检测被减轻了刑罚,该男子杀死了她妻子的一位朋友,他在意大利受审时就因为MAOA基因检测结果被减刑一年(详见Nature http://doi.org/cttbjt; 2009)。但是陪审团往往都不会采信这种证据的,比如在2008年,辩护律师就希望用同样的方法说服陪审团,让他们对一位枪杀巴士司机的小男孩网开一面,结果就没能成功。当时律师指出,他当事人5-羟色胺转运基因(serotonin transporter)SLC6A4的启动子区域发生了突变,所以这名小男孩面临压力时会有抑郁症的表现。但最终陪审团还是判这名男孩犯有1级谋杀罪。所以说这种遗传检测的作用是高度可变的,Farahany认为这也许是因为这种研究本身也不那么靠谱,她评论道:“这种检测很难说服法官和陪审团,让他们改变判决。”美国田纳西州的法医精神专家William Bernet也补充说:“遗传原因并不能决定一个人的行为。这一点陪审团还是很清楚的。”

不过随着科学研究的进步,这种状况也有可能发生改变。但遗传因素还是不如传统的因素,比如一个人生长的环境等因素的决定作用大。

在科学家们继续寻找环境因素与遗传因素对行为影响作用的过程当中,这两大因素也慢慢地走到了一起。Gunter所在的一个研究团队就发现,MAOA基因的某些表观遗传学修饰方式与成年女性的暴力倾向有关,而这种表观遗传学修饰又与吸烟关系密切。据Gunter介绍,多年来的工作经历告诉他,这绝不是基因或者环境因素哪一个方面的问题,这是这两方面因素共同作用的结果。

据美国盐湖城犹他州大学(University of Utah in Salt Lake City)的哲学家James Tabery介绍,尽管遗传决定论与遗传—环境决定论这两派的关系比较紧张,但科学家们还是在寻找暴力基因,以及相关的其他问题,比如心理疾病(psychopathy)等。Tabery认为,他个人的感觉是,他们现在陷入了一个僵局,不知道下一步会发生什么。尤其是因为并没有发现太多基因与暴力相关,可是在重复MAOA基因的研究时得到的结果又老是不一样。

4、性取向(sexuality)

雷区指数:两星(中等)

很多时候,政治风向标的转变也会影响科学界的研究方向。比如在1993年,当时在美国国立癌症研究院(US National Cancer Institute)工作的遗传学家Dean Hamer就遭受了一场政治保守人物对他的暴风骤雨式的大批判,因为他发现在X染色体上的一个区域与同性恋(homosexuality)有关。科学界也从好几个方面对他的这个工作提出了批评。可到了今天,这个问题已经是美国同性恋界非常欢迎的一个研究方向了。事情的转机就是在2008年,美国加利福尼亚州发起过一次投票,决定是否应该禁止同性婚姻,最终就是利用了Hamer的这个研究成果否决了这个提议。NIH也决定开始对女同性恋、男同性恋以及双性恋、变性者和阴阳人(intersex)展开研究。据美国加州大学洛杉矶分校社会及遗传学研究所(Institute for Society and Genetics at the University of California, Los Angeles)的所长,遗传学家Eric Vilain介绍,整个形势发生了180度的大调转。

但Vilain也补充道:“这并不意味着我们欢迎任何形式的性取向遗传学研究工作。”比如Vilain就想要研究与同性恋相关的表观遗传学问题,希望找到有可能会对性取向产生影响作用的环境因素。这项工作就没能获得任何资助和支持,如果Vilain的理论是正确的,就有可能伤害某些同性恋权益人士,因为他们坚信所谓的“硬联系”理论(‘hardwiring’ theory)。Vilain双手交叉做祈祷状说道:“我希望社会能够有更大的进步,以便让我们这些科研人员更安心地从事科研工作。”

Nature:遗传学研究四大雷区

可是一定会存在这些不同意见的,而且在民主社会里,每一个公民都能够对公共开支的去向表达自己的意见。所以Farahany认为,科研人员们也必须接受这一点,而且应该更主动地与公众就这些问题进行沟通和探讨。Farahany继续说道:“在科学研究的各个领域其实都能够听到这些反对的声音,因为总会有一些人滥用科研成果,所以我觉得应该反过来想想。如果我们担心有人会滥用科研成果,我们就需要设置一个警戒线,而且与公众展开更加公开、透明的讨论还有助于防止科研成果被滥用。”所以我们既不该禁止某项科学研究,也不该忽视科学研究的危害,这才能够真正做到Vilain等人所希望的那样,能够安安稳稳地做自己的科学研究工作。

原文检索:

Erika Check Hayden. Ethics: Taboo genetics. Nature, 03 October 2013, doi:10.1038/502026a

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