Science特刊：基因與環(huán)境(人格發(fā)展受遺傳和環(huán)境的影響)

Science特刊：基因與環(huán)境

2016年10月07日訊 在人類的進化過程中，環(huán)境一直在施加壓力，選擇對我們有利的遺傳學突變。最新一期（10月6日）Science雜志推出特刊GENES AND ENVIRONMENT，從進化適應性、跨代遺傳、細胞環(huán)境對免疫應答的影響。

進化適應性

進化是由于一組自發(fā)出現(xiàn)的遺傳突變結合環(huán)境壓力所引起，普林斯頓大學的研究人員對40個酵母種群1000代的適應性進行了研究，發(fā)現(xiàn)生物體要在進化中取得成功，需要不止一個，而是7個特異的突變。

研究人員當個體基因組經歷自發(fā)性的有益突變，使得其適應環(huán)境的能力提高時，便發(fā)生了進化。普遍的觀點認為，單個突變可以促進個體的生存，然后個體會復制突變，并將其傳給它的后代。

與之相反，普林斯頓大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，并非是單個突變促進了生存，而是需要5-7個突變。這些額外的突變看起來沒有對生物體增強的適應性做出貢獻，因此被命名為“搭車客”。

研究探討了在遺傳水平上，隨著時間推移突變和選擇過程展開的機制。為了觀測突變及生存，研究人員對無性繁殖達1000代的40種不同的酵母菌株進行了觀察。研究人員指出，隨著時間推移，一些特異突變的出現(xiàn)賦予了一種生存優(yōu)勢，使得某些酵母克隆得以旺盛生長。隨著時間的推移，另外的突變突然出現(xiàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)所有最好的生存者都包含了相同一組5-7個突變。

跨代遺傳

作為20世紀最具災難性的政治思想和科學碰撞事件之一，俄羅斯植物學家Trofim Lysenko提出了與基因學說相對立的遺傳學說，來否定淡化孟德爾遺傳概念。他認為在一代人生活的環(huán)境能改變后代的表型，而這正是現(xiàn)代往往被認為是拉馬克Lamarckian的遺傳概念。Lysenko認為，孟德爾遺傳和達爾文的進化論都是強調競爭，但他認為生物學基于合作，也就是說一代人的辛勤工作能快速導致物種的改善發(fā)展。

Lysenko應該說是最著名的支持“生物生活環(huán)境會影響后代表型”這一概念的宣傳人之一了，同時他被認為是個江湖騙子，因為他為了達到自己的目的偽造了結果。然而，在過去的幾十年里，科學家們越來越發(fā)現(xiàn)“獲得性性狀可以被遺傳”這并不完全錯了。一些表觀遺傳標記，基因組序列中未編碼的信息，生物生命周期中對環(huán)境條件的應答都表明這些信息也許是可以遺傳的。、

父母遺傳給孩子是生活中我們普遍都知道的規(guī)律，這也是進化的核心所在。然而我們對生物遺傳機制的理解卻遠沒有跟上進化的腳步--當1859年Charles Darwin出版物種起源的時候，Gregor Mendel才剛剛開始他基于豌豆的遺傳學概念實驗，而且我們也花費了近一個世紀的時間才闡明了DNA雙螺旋結構，清晰的解析了遺傳物質如何被拷貝和傳遞給后代。

更復雜的還在后面：除了基因組序列外，所謂表觀遺傳學的機制，一個相對簡單的例子就是細胞命運遺傳。雖然你身體中每一個細胞都具有基本上相同的基因，但當肝細胞分裂時，它總是生成兩個肝細胞，從來沒有出現(xiàn)過一個皮膚細胞。

在一點上，研究人員推測認為分化成特殊細胞類型會永久丟失某些基因組成分。然而1958年，英國發(fā)育生物學家John Gurdon發(fā)現(xiàn)如果將一個分化細胞注射到青蛙卵胞漿中，就有可能產生一個完整蝌蚪。因此細胞類型的遺傳是由轉錄因子，以及基因組表觀遺傳學標記介導的。

表觀遺傳在多個方法發(fā)揮著作用，近年來的研究證明父母可以把表觀遺傳信息傳遞給他們的孩子，跨代表觀遺傳學逐漸被接受，不少科學家們開始嘗試了解祖輩的環(huán)境條件對未來幾代人表型的影響。

細胞環(huán)境對免疫應答

免疫系統(tǒng)是人體對疾病的主要防御機制。斯坦福大學醫(yī)學院的一項雙胞胎研究顯示，人類免疫狀態(tài)主要取決于環(huán)境而不是遺傳，上了年紀的人尤其如此。

為了把環(huán)境和遺傳的影響分開，研究人員對同卵雙胞胎和異卵雙胞胎進行了比較。同卵雙胞胎遺傳了相同的基因組，雖然細胞分裂時難免會出現(xiàn)復制錯誤，但同卵雙胞胎之間的遺傳學相似性幾乎是百分之百。異卵雙胞胎在遺傳學上跟普通手足差不多，平均共享50%的基因。

這兩種雙胞胎都經歷了同樣的子宮環(huán)境，一般來說雙胞胎的童年環(huán)境也是一樣的，因此他們是分辨遺傳影響和環(huán)境影響的理想研究對象。

結果他們發(fā)現(xiàn)，在四分之三的檢測中，非遺傳影響（比如細菌或毒素接觸史、疫苗接種、飲食和口腔衛(wèi)生）完全蓋過了遺傳因素。在老年同卵雙胞胎（六十歲以上）中，環(huán)境影響的這種優(yōu)勢更為顯著。

這項研究顯示，免疫系統(tǒng)有著驚人的可塑性。舉例來說，一種慢性病毒感染就會對免疫系統(tǒng)的組成和響應能力產生很大的影響。發(fā)展中國家十分之九的人和五分之三的美國人都是巨細胞病毒的長期攜帶者，這種病毒一般是無害的，但對免疫缺陷的人有威脅。在60%的檢測中，巨細胞病毒存在與否在雙胞胎之間引起了很大的差異。

人格發(fā)展受遺傳和環(huán)境的影響

人格發(fā)展受遺傳和環(huán)境的影響有遺傳因素、環(huán)境因素、經驗和自我認知等。

1、遺傳因素：

基因決定人格特質：研究表明，基因可以影響人格特質，內向、外向、神經質等。相同的基因序列可能導致人們在面對壓力或陌生情境時表現(xiàn)出不同的情緒反應。遺傳與環(huán)境交互作用：雖然基因對人格有一定的影響，但它們并不是決定性的。

環(huán)境因素與基因相互作用，共同影響人格發(fā)展。面對同樣的壓力情境，具有特定基因特質的人可能會表現(xiàn)出不同的情緒反應，這取決于他們所處的環(huán)境。

2、環(huán)境因素：

家庭環(huán)境：家庭環(huán)境對人格發(fā)展具有顯著影響。父母的教養(yǎng)方式、家庭經濟條件、父母的教育程度等都會影響孩子的人格發(fā)展。在溫暖、支持的家庭環(huán)境中長大的孩子往往具有更高的自尊和自信。社會環(huán)境：社會環(huán)境對人格發(fā)展的影響不容忽視。孩子們在學校、社區(qū)和同伴群體中經歷的各種社會互動都會對他們的性格產生影響。積極的社交經驗可以促進合作和同情心的發(fā)展。

3、經驗和自我認知：

生活經驗：隨著年齡的增長，人們會積累各種生活經驗，這些經驗會塑造他們的人格特質。面對挫折和失敗，有些人可能會變得更加堅韌和樂觀，而有些人可能會變得沮喪和消極。

自我認知：人們對自己的認知和評價也會影響人格發(fā)展。如果一個人認為自己是有價值的，他們可能會表現(xiàn)出更多的自信和自尊；反之，如果他們認為自己沒有價值，他們可能會表現(xiàn)出更多的自卑和抑郁。

遺傳對性格影響的重要性：

1、遺傳基因和性格特質：

基因決定了人們的性格特質。有些人天生就比較開朗、外向，而有些人則比較內向、保守。這些性格特質的差異往往是由基因決定的。不同的基因序列可能會導致人們在面對壓力或陌生情境時表現(xiàn)出不同的情緒反應。某些基因可能使人更容易感到焦慮，而其他基因可能使人更容易感到快樂。

2、遺傳和環(huán)境交互作用：

雖然基因對性格有一定的影響，但它們并不是決定性的。環(huán)境因素與基因相互作用，共同影響性格發(fā)展。一個天生內向的人可能在一個鼓勵開放和表達的環(huán)境中逐漸變得更加外向。

家庭、學校、社會等環(huán)境都會對一個人的性格產生影響。父母的教育方式、老師的引導、朋友的影響等都會對一個人的性格產生深遠的影響。

3、遺傳對性格發(fā)展的潛力：

遺傳因素可以解釋為什么人們在面對相似的情境時會做出不同的反應。有些人可能會在壓力下保持冷靜，而有些人可能會變得焦慮或易怒。遺傳對性格發(fā)展的潛力也體現(xiàn)在個體差異上。每個人都有自己獨特的優(yōu)點和不足，這些差異往往是由基因和環(huán)境共同決定的。一些人天生就具有更高的創(chuàng)造力、領導力或社交能力，而另一些人則可能更注重細節(jié)、計劃和執(zhí)行力。

迄今最完整的人類基因組測序結果發(fā)布在Science，相比之前有何突破？

二十多年前完成的人類基因組計劃，其實遺漏了大約 8%的 DNA 序列。這些遺漏的部分，主要是 DNA 序列高度重復的染色體中間部分的著絲粒、末端的端粒（在很大程度上之前被視為垃圾）。

二十多年來，研究人員認為，這些區(qū)域可能在進化和疾病中發(fā)揮關鍵作用。如果把人類完整基因組測序比作做一篇完形填空的話，那這篇完型的后8%，科學家做了19年。如今，終于可以交上一份圓滿答卷了。

回看2003年，?人類基因組計劃(Human Genome Project)首次完成92%的人類基因測序，創(chuàng)造了歷史。到如今，新成立的?端粒到端粒聯(lián)盟(T2T Consortium)填補上最后8%的空缺，同時糾正了之前的一些錯誤，也將載入史冊。

新確認的8%DNA片段里包含重要的免疫反應基因，它們幫助人類適應和抵御?病毒和細菌感染，在預測藥物反應方面很有價值。聯(lián)盟發(fā)起人之一、馬里蘭大學的?Adam Phillippy認為，個人基因組測序在10年內有望普及，?個性化醫(yī)療成本會大幅下降。

破譯人類完整基因組的一個挑戰(zhàn)是基因組的某些區(qū)域不斷重復相同的堿基。重復區(qū)域包括著絲粒、核糖體 DNA，還有一些重復部分可能包含幫助物種適應的新基因。過去，這些重復使得分段的 DNA 序列無法以正確的順序組裝。這就像擁有一塊相同的拼圖，但是不知道哪一塊應該放在哪里，因此在過去的基因組圖譜中留下了很大的空白。

從那時開始，科學家們開始把這個工作做成了「完形填空」。越來越多的人加入，想把這個完形填空繼續(xù)做到底。最終，大概兩億對堿基排列順序正確、位置正確。其中包括超過1900組基因，大部分都是已知基因的復制。研究人員將復制的區(qū)域和可移動的元素進行記錄——比如病毒帶來的基因材料被整合到了基因里。

說明基因改變與環(huán)境有關的例子

古代的魚類生活在水中，后來由于地球氣候變化，湖水、池塘等干涸，古代魚類中的總鰭魚類，經過漫長的歲月，演變成原始的兩棲類。
兩棲動物是最早登上陸地的脊椎動物，但是，兩棲動物還沒完全擺脫水的束縛，必須在水中產卵、孵化以及渡過幼體階段。
原始的兩棲動物逐漸進化成為原始的爬行動物。爬行動物在陸地上產卵、孵化，完全擺脫了水的限制，成為真正的陸生動物。陸地生活環(huán)境的復雜多變，為動物的進化提供了新的生態(tài)環(huán)境和適應方向，原始的爬行動物向各個方向分化和發(fā)展，分別進化為原始的鳥類和哺乳類

遺傳和環(huán)境哪個更重要

遺傳與環(huán)境的關系，后天環(huán)境更重要

現(xiàn)代分子生物學的研究證明，基因調控和決定著一切。這為“龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會打洞”的俗語提供了科學解釋。但是，此話只是說明了生命遺傳的一個方面，還有另一個方面沒有體現(xiàn)出來。而在人們尚未認識基因的時候，中國文化早就做了說明：龍生九種，種種各別。

愛因斯坦的后代不聰明

國外曾用諾貝爾獎得主精子進行孕育后代的實驗，其根據(jù)是對優(yōu)勢基因的認可和利用。美國人搞了一個復制天才的實驗。為了保密，這個計劃只限于有限的一些人知道，但由于結果并不美妙，人們才知道了這一試驗。80 年代末，美國一個遺傳學小組找到了一位愿意做試驗的男性物理學家 （ 已獲得諾貝爾物理學獎）和一位女性音樂家，通過人工生殖技術結合他們的精子和卵子，形成一個受精卵，再植入女音樂家的腹內孕育。十月懷胎后產下一名男孩。

孩子得到了精心的哺育和照料。從早期教育到學前教育，從家庭教育到學校教育，這名孩子甚至得到了比同齡孩子更多的照顧和開小灶。然而直到小學畢業(yè)，這名孩子也沒有表現(xiàn)出讓人感到有一絲一毫天才的地方，學習成績一般，性格也一般，唯一值得稱道的是他對音樂比較感興趣。但就目前的情況看，這名孩子并非是人們想像中的音樂天才。

另一個故事則更有說服力。根椐 1987 年出版的愛因斯坦書信和手稿，科學天才、諾貝爾獎得主愛因斯坦在讀大學時曾與一名塞爾維亞裔女同學馬里奇墜入情網，后來同居。不久，他們迎來了愛情的結晶，馬里奇產下了一名女兒。兩人高興萬分，把他們的孩子取名為利澤爾。然而愉快的日子沒有過多久，醫(yī)生就告訴愛因斯坦和馬里奇，他們的孩子可能有嚴重問題，如果不是嚴重弱智，就是先天愚型（
即唐氏綜合征 ）。

果然，愛因斯坦和馬里奇觀察到了孩子的嚴重智力問題。孩子都 6 個月了，還不會笑，連微笑都不會。而正常孩子是兩個月就會微笑，4 個月就會大笑。還有孩子哭聲小，受刺激后也不會馬上就哭，對周圍的人和事物不感興趣。更重要的是利澤爾出現(xiàn)了先天愚型孩子特有的面部特征，兩眼之間距離過大，兩眼外側上斜，口半張，不斷地流口水，鼻梁低等。愛因斯坦和馬里奇心情沉痛，而馬里奇則終日以淚洗面。她覺得她和愛因斯坦顯然沒有辦法處理這個癡呆孩子，但是母愛又不允許她隨便就放棄孩子。

愛因斯坦是一名大男子主義者，而且這一女兒又是他們的非婚生孩子，因而愛因斯坦沒有過多照管孩子。迫于學習和生活的壓力，母親馬里奇將孩子交給自己在塞爾維亞老家的父母照顧。當然馬里奇將孩子交給父母照看還有一個難以言說的原因，孩子是一名癡呆兒。盡管當時愛因斯坦還未成名，但愛因斯坦和馬里奇兩人都是大學生，按流行的說法，他們也算是高智商的人，如果讓人知道他們這樣高智商的人還生下癡呆兒，也是一件很難堪的事。

基因的奧秘

為什么一位舉世公認的天才和一位并不笨的母親會生下一名弱智孩子？誰也不知道其中的原因。后來利澤爾在 21 個月時患猩紅熱死去，因此也沒有人再提這段往事了。

英國的理查德?羅伯茨和美國的菲利普?夏普因為發(fā)現(xiàn)斷裂基因而獲 1993年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他們發(fā)現(xiàn)基因中的遺傳信息是以不連續(xù)的方式排列的。在生物的一些基因的不對等交換中，染色體并不完全對齊進行同源染色體的互換，而是進行非同源染色體的互換，而且通過尚未明確的 DNA 重組過程，進行比較完全徹底的 DNA 重排。而斷裂基因的來源一般有兩條途徑，一是多數(shù)為同樣或相似的祖先基因的獨立重復，二是通過外顯子的隨機組合而裝配起來。

這提示，精子與卵子結合時并不是將所有好的基因都復制下來，而且好的基因片斷也不一定能表達出來并傳遞給后代，無論是名人的精子還是普通人的精子概莫能外。換句話說，有性生殖的基因遺傳不僅受時間、環(huán)境的影響，而且取決于男女雙方復雜而龐大的基因組的隨機組配。后代只能隨機獲得父母的部分基因而不是全部基因，而且這種獲得有時是隨意的不穩(wěn)定的，基因的某些節(jié)段、某些信息極有可能自由隨機地移動組合，即所謂的“斷裂基因”，這樣每個個體的遺傳是不會一樣的，即使是諾貝爾獎獲得者的后代也不一定能全部繼承父輩的全部優(yōu)秀基因，這也可能是為什么同一父母所生的兄弟姊妹會有極大的差異甚至迥然不同，也才會有龍生九種，種種各別。

此外，即使后代都全部繼承了上一代的全部優(yōu)秀基因，在后天的環(huán)境中能否全部體現(xiàn)出來并轉化成才能和創(chuàng)造力，也是一個未知數(shù)，因為人和生物個體的成長環(huán)境對他以后成為什么樣的人起著重要作用，甚至有決定性的作用。

中國青少年研究中心少年兒童研究所在 1995 年進行了“杰出青年的童年與教育”重大課題研究，想要通過研究弄清青少年成才的因素和主要因素有那些。盡管該調查并不是主要研究遺傳與成才的關系，但這項研究結果卻從某種側面說明了兩者之間的關系，遺傳在某些方面是靠不住的。

后天環(huán)境更重要

這個研究調查了 400 人，全部是杰出青年。杰出青年的定義是：近幾年以來省級以上的模范人物或在某專業(yè)領域內貢獻突出被社會公認者，年齡一般在 45 歲以下。他們是中國十大杰出青年、中國青年科學家、全國杰出青年企業(yè)家、全國崗位能手、全國青年優(yōu)秀社會科學成果獎獲得者等。這項研究中最引人注目的是這些人才的家庭和遺傳情況，真正從所謂“龍生龍、鳳生鳳”而成的人才只占極少比例。

首先是這些人才的父母的文化程度都較低。對杰出青年父親文化程度的調查表明，不識字占9％，小學文化程度占 38％，初中占
21％，高中、中專占 13％，大專大學以上占 19％。如果以大專劃線，絕大多數(shù)人的父親
（81％ ） 只有初等文化，甚至幾近一半是文盲和小學文化 （47％
）。這說明文化和智力這樣的遺傳因素在這些杰出青年成長和成才的過程中并不是主要的因素，而是次要的，只占極少的比例。

從杰出青年的母親的文化程度來看，不識字占 40％，小學占30 ％，初 中 占 10 ％，高 中、中 專占 12％，大專、大學以上占 8％。如果也以大專劃線，絕大部分人（92％ ） 不具備智力和文化的遺傳優(yōu)勢。而且文盲與小學程度相加，杰出青年的母親達 70％，這更是一個令人震驚的事實，但這樣的家庭卻培養(yǎng)出了人才。這個結果再次弱化了遺傳的作用。

但是這項調查的結果與國外的同類研究有較大差別。國外的調查表明，如果父母尤其是母親的文化程度高，對孩子的學習和品德具有正面的積極的影響，而且作用較大，一般這樣家庭的孩子都學習成績好，性格的社會認同高，有禮貌，品德好等等。

盡管這些杰出青年的父母文化程度低，自身沒有受教育的機會，但是他們內心都有一種強烈的愿望，不滿意自己的社會地位，希望通過子女受教育來擺脫父輩的命運，因此他們對孩子的教育和成長更為關心并舍得投資。而且這些家長雖然文化程度低，但他們的人格因素較好，尤其是誠實、進取、勤奮、吃苦耐勞的品質對子女的影響較大，使下一代在性格和人格因素上終生受用。從這些結果和解釋來看，遺傳也是起作用的，比如父母的性格和優(yōu)良的品質對孩子的遺傳，但更重要的是孩子在后天環(huán)境中受到的教育和熏陶。顯然這些杰出青年的成長環(huán)境是最重要的，而并非智力遺傳因素。

再從這 400 名杰出青年的父母職業(yè)來看父母的影響。這些杰出青年的父親的職業(yè)如下：農民占 28％，工人占 26％，機關干部占18％，知識分子占18％……杰出青年的母親的職業(yè)為：農民占 37％，家庭婦女 （ 無業(yè) ） 占 22％，工人占17％，機關干部占 8％，知識分子占 12％。這些情況說明，杰出青年的父母大部分是普通勞動者 （ 工人、農民 ） 甚至無業(yè)，這與他們的文化程度的較低下是一致的。但這也并沒有影響他們的孩子成為杰出人才，說明遺傳的作用并非主要的，而是后天的環(huán)境起主要作用。

父母職業(yè)對孩子影響的結果盡管與國外的調查有所不同（國外的結果是父母職業(yè)影響子女的學習成績和心智發(fā)展，父母的職業(yè)類別越高和越具有文化色彩，其子女的學習成績和心智發(fā)展便更好和令人滿意
），但中國的這項調查也許更符合中國的國情，也可以作為遺傳并非是成才的主要因素和唯一因素的重要證明。

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