关键问题
基因和行为如何关联

核心概念2.1

塑造心理过程的根本是进化，因为它选择了那些产生适应行为的遗传变异。

正如鱼天生能游泳，大多数鸟生来就会飞，我们人类也有天生的能力。在出生时，人类的脑就已经为语言、社会交往、自我保护和许多其他功能编好了“程序”。我们可以从婴儿和他们的照料者之间的互动中观察到这些功能。例如，婴儿“知道”如何找到乳房，如何用咕咕声和哭声来进行有效沟通，以及令人惊讶的是婴儿也“知道”如何模仿他人吐舌头。

这些潜能如何成为脑结构的一部分？

答案就在 进化 （evolution）的概念里。进化是生物体的后代为适应不断变化的环境而发生变化的过程。我们甚至可以在微观层面上观察到进化的发生过程，当细菌不断进化，进化出耐药性时，抗生素就对它无效了。当涉及更大、更复杂的有机体时，有机体为了适应气候、捕食者、疾病以及食物供应等的变化所发生的改变常常需要更长的时间跨度。例如，我们这个物种所发生的变化之一是产生了一种擅长语言表达、解决复杂问题和进行社交互动的脑。

在本小节中，我们对进化的解释始于查尔斯·达尔文（Charles Darwin）的故事，他是将进化这个概念带到这个世界的人。接下来，我们将以达尔文的视角来解释 遗传学 （ genetics ），这会涉及进化的分子机制。最后，我们将探讨一门非常有趣的新学科，表观遗传学（epigenetics），它解释了我们的环境会如何影响我们的遗传框架，从而塑造了我们在各个不同领域的表现：从智力到健康和疾病，以及最终影响我们的寿命。

2.1 进化和自然选择

学习目标：

描述达尔文关于进化和自然选择的理论。

虽然达尔文接受的职业训练是医生和牧师，但是他最爱大自然。1831年，达尔文在他的植物学教授的帮助之下，达尔文获得了在 小猎犬号 （Beagle）上做“私人陪伴”的工作（Phelan，2009）。小猎犬号是一艘在南美洲进行海岸线勘探的英国科考船，这次工作机会自然令达尔文非常高兴。然而，达尔文上船后不久就晕船了，这令他很难忍受在船上的生活，因此他尽可能地待在陆地上。他满怀热情地开始研究当地的物种，收集了大量的标本并详细记录他找到的各种罕见的生物形式。达尔文非常惊讶地发现不同的动物和植物之间有很多相似性，他想知道这些动植物之间是否存在联系，并进一步地猜测，是否所有的物种（包括人类）有可能共有同一个祖先。

他知道这个想法与学术界公认的观点以及神创论的宗教教义背道而驰。因此，在他的名著《 物种起源 》（ On the Origin of Species ）中，达尔文仔细论证了生命的进化。这一观点饱受争议。然而，他的论点的基本内容经受住了猛烈的抨击，最终进化论在根本上改变了人们对自己和其他生物体之间的关系的看法（Keynes，2002；Mayr，2000）。

2.1.1 说服达尔文的证据

哪些证据让达尔文得出了物种进化这一激进结论？在旅程中，他一次又一次地观察到生物体巧妙地适应当地环境：那些吸引昆虫的花，那些长了一个非常适合敲碎某类种子的喙的鸟。但他也观察到同一物种的不同个体间的变异——就像某些人比其他人更高、视力更好一样（Weiner，1994）。这使达尔文想到这些变异可以使个体在生存和繁衍的斗争中比其他个体更具优势。然后，他提出了一种进化机制：他称之为 自然选择 （natural selection）的一个“淘汰”过程。经过自然选择，那些最适应环境的个体最有可能繁衍后代，而适应能力很差的个体的后代就很少，甚至他们的血统就没有传递下去［你可能听说过这叫作 适者生存 （survival of the fittest），但达尔文并不喜欢这个术语］。经过自然选择，一个物种会根据它所在环境的要求逐渐发生变化（见图2-1）。

当然，进化是一个情绪化的术语，因此很多人曲解了它的真正含义。例如，一些人相信达尔文的理论认为人类“起源于猴子”。但是不管是达尔文还是其他进化科学家都没有说过类似的话。相反，他们说猴子和人类在几百万年之前有一个共同的祖先——这两种说法差异是很大的。进化论认为，随着时间的推移，两个物种已经分化，每一个都发展出了不同的适应性特征。人类发展出了一个专门适应语言的脑（Buss et al.，1998）。

我们应该很清楚，尽管在某些方面仍有争议，但是一个多世纪前几乎所有科学家都接受了进化的基本原则。话虽如此，我们也应该注意到进化论对于心理学来说还是一个时有争议的新东西。这并不意味着心理学家反对达尔文——事实上大部分心理学家并不反对。进化心理学为先天-后天的争议提供了一个非常优雅的解决方案——行为是从遗传和环境需求的交互过程中演变而来的（Yee，1995）。然而，有些人担心承认遗传在行为中的重要作用会引发一个问题，人们是否会把类似攻击性或成瘾等问题行为的责任推到遗传上去，对此进化心理学家响亮地回答：“不会！”（Hagen，2004）。因为，某个行为具有生物学基础并不意味着这个行为不能被改变。在本章的后面部分，我们将会探讨一些行之有效的改变行为的技术——不管这些行为源自哪里。

在本章的后面部分，我们还将讨论一些特定的进化理论，它们可以解释攻击性、嫉妒、性取向、身体吸引力和配偶选择、教养方式、合作、气质、道德和性别差异（心理学中永恒的烫手山芋型主题）。现在，我们邀请你将自己从本小节学到的关于自然选择和适应的知识应用到一个情境中。

我们的基因有超过98%的部分在黑猩猩的基因中也能找到（Pennisi，2007）。这就支持了达尔文的观点：人和猿有共同的祖先。

2.2 基因和遗传

学习目标：

说明基因型和表现型在使每个人成为独特个体中的作用。

从原理上讲，基因编码非常简单。就像CD中的微小凹坑可以编码图片或者音乐信息一样，你的基因也可以编码构成遗传特质的分子信息。想一下你个人独一无二的身体特征组合，例如，你的身高、五官特征和头发颜色等。所有这些都源自你父母亲的遗传编码“蓝图”，并被刻进你身体中几乎每一个细胞里。与之类似，基因也会影响心理特质，包括你的基本气质、恐惧倾向以及某些行为模式（Pinker，2002）。

然而，即使在遗传的影响下，你依然是不同于你父母的独一无二的个体。你的独特性的来源之一是你的经历：你成长的环境，包括时间和空间都与你的父母不同。你和父母之间差异的另一个来源是特质组合的随机性，包括身体的和心理的。父母双方把他们从祖先那里遗传的特质传给了你。（请注意，你不可能复制你的父亲或者母亲的全部基因，你只能从每一个人那里随机抽取一半。）这种混合遗传产生了属于你的独一无二的 基因型 （Genotype），它使你成为与地球上的任何一个其他人不同的个体。虽然每个人看起来都是不同的，但是人类基因材料的99.9%是相同的（Marks，2004）。

如果说基因型是“蓝图”，那么按这份“蓝图”输出的结果就是 表现型 （phenotype）。你的表现型包括了你所有可观测的身体和心理特征，例如，你的身高、头发颜色、运动天赋和个性（仅举几例）。虽然表现型是基于生物基础的，但它并不完全由遗传决定。遗传总是和环境协同工作的。例如，营养、疾病、应激和其他生活经历等因素会和我们的生物特质一起对人的身心特征产生影响。甚至在我们出生之前，环境就会对我们产生影响，例如，毒素或者病毒可能会导致出生缺陷。所有这些环境的影响让我们理解了为什么同卵双胞胎的基因型是相同的，但是表现型却是不同的。在本节的后面部分，我们将会探讨一门新兴的学科——表观遗传学，该学科揭示了基因和环境交互作用的机制。

但是，在此之前我们先详细了解一下构成我们基因基础的各个成分。

2.2.1 染色体、基因和DNA

《侏罗纪公园》（ Jurassic Park ）和它的续集情节设计非常巧妙，它讲述了科学家利用基因序列创造出了恐龙，使得一个小岛上充满了古老的爬行动物。当然，这些故事本身是科学幻想，但是它们基于一个重要的科学事实，可以帮助我们理解我们这个物种的基因基础。这个事实就是我们体内几乎每一个细胞都携带着一整套可以构建有机体的生物指令。请花几分钟研究图2-2，它概述了这个重要的结构并详细解释了这个过程，可以帮助你理解接下来的内容。

就像段落中的单词串一样，基因在染色体中也是以序列的形式存在的。但是染色体并不只有一串串基因。就像段落一样，染色体也有“标点符号”，它标记了每一个基因的开始和结束，以及特定基因的表达方式和激活时间的指令（Gibbs，2003）。然而，有时候这些指令是错误的或者基因本身有缺陷。由此产生的基因表达错误就会导致身体或发展的问题，例如，脑瘫、唐氏综合征或色盲。

每个基因都通过单个蛋白质来控制有机体的运作。反过来，千万个蛋白质构成了有机体的身体特征（表现型的部分形式）和调控身体内部操作的基础。不同个体的基因存在细微的差别，这就是达尔文注意到的个体差异的生物学基础。

在更小的尺度上，基因是由微小的分子单元组成的。这个分子单元被称为 核苷酸 （nucleotides），它类似于基因“单词”中的字母。不过，遗传密码没有26个字母，只有4种核苷酸。因此，一个特定的基因需要千百个核苷酸组成特定模式来确定一个特定的蛋白质。现在你可以明白为什么人类基因组解码计划对科学家来说如此令人兴奋：它绘制了人类有机体中全部大约25000个基因的完整核苷酸模式，包括每个基因的不同变式（这可以解释我们的个体差异）！这些结果有望帮助我们更好地理解和治疗身体和心理障碍。

注：DNA片段编码就是基因，你可以将之视为有机体结构手册中的“单词”。

在46条（23对）染色体中，有两条染色体特别值得注意：性染色体。根据形状的不同，它们被命名为X和Y，这两条染色体携带了男性和女性的表现型的遗传代码。我们都从生母那里获得一条X染色体。同时，我们从生父那里得到一条X或Y染色体。当它们配成一对的时候，两条X染色体（XX）编码了女性，XY的组合编码了男性。从这个意义上说，我们从父亲那里得到的染色体X或Y决定了我们的生物性别。

2.2.2 心理过程的基因解释

我们对基因和遗传的大部分讨论同样也适用于果蝇和蝴蝶，蜀葵和人。所有生物都遵循同样的基本遗传规则。物种间的差异来自于遗传“单词”——基因本身的差异，基因是生命单词表中的4个字母（核苷酸）的不同“拼写”组合。换句话说，我们这个星球上的所有生物的遗传代码都是由这4种核苷酸组合起来的，只是组合的模式和顺序不同。

这一切与心理学有什么关系呢？简而言之，基因会影响我们的心理特征，就像它们会影响我们的身体特征一样。基因可以影响多种人类特性，例如，智力、个性、心理障碍、阅读障碍、语言障碍和（也许）性取向。甚至，我们的恐惧也可能有一些遗传基础（Hariri et al.，2002）。但是，因为遗传心理学仍然处于起步阶段，我们才刚刚开始了解特定基因如何以及在多大程度上参与心理过程（Rutter，2006）。虽然某些疾病（例如，囊性纤维化）可以追溯到单个基因突变，但是大多数疾病都涉及多个基因，这使得识别基因和行为之间的联系变得非常困难（National Human Genome Research Institute，2012）。

那么，这是否意味着遗传决定了我们的心理？你长大了之后会像你的叔叔吗？别担心。虽然你和你叔叔的一些基因是相同的，但是遗传从不会单独起作用。遗传和环境一直都是协同工作来影响我们的行为和心理过程的（Pinker，2002）。例如，吉尔·波特·泰勒的智力几乎可以肯定是有遗传基础的（她的母亲来自哈佛，她的父亲有博士学位），但是同时她的童年环境和受到的教育进一步培养了她。她克服了中风的困难，重建新生活，并当选《时代周刊》（ Time ）评选的“100位世界上最具影响力人物”（2008），她将这种创造力归功于她的父亲——但是她作为科学家受到的训练毫无疑问会增强她的这种能力。

2.3 表观遗传学的美丽新世界

学习目标：

掌握表观遗传学对环境力量如何改变基因表达的解释。

现在，你已经了解你是你的基因和你所处的环境共同作用的独特产物。“先天或后天？”这个历史悠久的问题已经过时了，现在取而代之的是“先天和后天”这一说法。更进一步的是，21世纪的科学对此提出了新的见解，认为环境不仅塑造了我们的表现（换句话说，我们的表现型），而且很明显它也能在分子水平上影响我们。确实如此，应激和营养等环境因素可以决定我们的基因如何运作。因此，仅仅说“先天和后天”是不够的，我们必须说“先天和后天，以及后天对先天的影响”。是不是被绕糊涂了？不用担心，让我们来给你解释一下这一非常复杂却非常有趣的新学科，表观遗传学，它研究环境如何改变基因表达。

2.3.1 基因组基础

首先，让我们简要回顾一下我们对基因组的了解。你的基因组是你自己的遗传编码，它来自于你亲生父母的基因的随机组合。这个基因组或“蓝图”被编进了你身体中的每一个细胞里，被写进了DNA分子中。我们每个人的基因组都有超过25000个基因，分布在每个细胞中大约30亿对DNA中。

2.3.2 基因组的其他信息

现在，让我们在基本框架中添加几个新概念。首先，我们来看一下DNA的一个令人惊讶的特点：单个DNA分子的长度和成年人的平均身高差不多。那么，数以十亿计的DNA对是如何挤进我们身体的每一个小小细胞中的呢？答案在于DNA的双螺旋结构：DNA分子扭成一个紧密的线圈，这样1.5～1.8米的DNA链实际上就只占据很小的一个空间。（想象一下有一根很长的线，然后开始一圈一圈地转，这样它就以螺旋的方式开始从下往上盘起来了。这根线最终所占据的物理空间就远小于它拉直了的时候所占的空间。）DNA压缩和缠绕的时候，它会把自己绕在一种特殊的蛋白质上，就像线绕在线轴上一样（见图2-3）。这种蛋白质被称为组蛋白（histone）。

注：DNA将自身缠绕在组蛋白上。随着内部或外部的信号引导某些基因关闭或打开，DNA上会留下某些化学标记，从而改变基因组的物理结构。这些化学标记造就了表观基因组。

一个有趣的事实是，如果把你所有的DNA分子首尾相连，其尺度可以从地球往返太阳两趟！

接下来，让我们问另一个问题：如果我们所有的细胞都包含相同的基因序列（它们确实是这样），那么它们是怎么发展成不同的样子的呢？例如，为什么有些细胞会变成皮肤细胞，而另一些则会变成肌肉，还有一些会变成脑中的神经元？答案既有先天的，也有后天的：来自身体内部和外部环境中的信号会在特定的细胞中“打开”某些基因，“关闭”另一些基因。例如，随着胚胎的发育，胎儿体内的信号会激活某些特定的基因并且失活另一些基因，通过这样的方式，这些信号就可以引导某些细胞变成皮肤、肌肉，等等。然后，婴儿出生之后，在整个生命周期之中，体内的生物信号会持续引导生长发育，使得婴儿变成儿童，儿童变成青少年，青少年变成成年人。除了这些内部信号之外，细胞还会接收环境中的信号，因此，生活中的各种经验也会传递给基因组，使得不同的基因激活或失活。

在我们的一生中，这些内部和外部的信号一直在控制基因的打开关闭。每出现一次这种情况就会留下一个化学标记以记录发生了什么事情，这种记录本质上相当于是对特定细胞的所有影响的一个日志。某些标记会留在DNA上，而另一些标记会留在组蛋白上。这些残留的化学标记构成了 表观遗传组 （epigenome）——“epi”的意思是“在表面”——因此本质上表观遗传组是在原始蓝图上的一组“注释”。虽然原始蓝图，也就是我们的DNA，在我们的一生中保持不变，但是表观遗传组是灵活的，它会适应环境的变化，根据生物体的经历来关闭或打开基因。

2.3.3 生活经历如何改变表观遗传组

教养方式在儿童的发展和行为表现中扮演重要作用可能已经不足为奇了，但是近期表观遗传学的研究为这一现象提供了新的科学解释。该领域的早期研究关注大鼠对新生幼鼠的母性行为。一些母鼠会很积极地舔舐它们的幼鼠，而另一些母鼠则很少这样做（这是养育行为中的常见变异）。那些经常被母鼠梳理毛发或舔舐的幼鼠成长为轻松随和的成年鼠，而那些很少被舔舐的幼鼠则更加焦虑、容易紧张，甚至更有攻击性。对这些大鼠的表观遗传序列的进一步检查发现早期的毛发梳理和舔舐会使得某些基因有更多的表达，这些基因有助于关闭应激反应。因此，当被细心母鼠养大的大鼠遭遇正常的应激事件时，它们的身体能更有效地处理这些应激，更快地恢复正常状态，而那些由不那么细心的母鼠养大的大鼠的表现就没有那么好（Francis et al.，1999，Weaver et al.，2004）。

为什么我们要研究大鼠如何应对应激？

大鼠的生理机制与人类的非常相似。不管是大鼠还是人类，应激反应持续的时间越长，心血管系统遭受的潜在损伤就越大。因此，应激和心脏疾病之间就有明确的联系。对于人类，早在20年前我们就知道抚触婴儿可以减少健康婴儿和高危婴儿的焦虑和应激激素的生成（Field，1995）。这两个例子中的表观遗传机制可能是相同的：大鼠的舔舐和梳理行为这类生理刺激可能和抚触婴儿类似，都可以促进更有效的应激反应系统的发展。

这些发现也展示了父母对婴儿（啮齿动物或人类）的早期养育具有适应性。由细心的母亲在富足的环境（充足的食物、危险很少）中抚养长大的婴儿能够发展出适应良好的应激反应系统来应对一个安全的抚养环境：这就好像如果妈妈说环境是安全的，那么婴儿也没有什么需要焦虑不安的。其背后的实质就是——母亲的行为影响了幼崽的表观遗传组，增加了幼崽的生存机会。然而，焦虑可能有助于个体在更具威胁性的环境（例如，缺乏食物的环境）中生存，因此由粗心母亲养大的容易焦虑的大鼠可能更适应高挑战的环境。高焦虑使我们保持了对潜在危险和捕食者的警觉。

当然，焦虑并不总是一种优势，人类的养育行为也并不总是对婴儿和儿童有利的。对儿童的虐待和疏于照顾就是令人担忧的例证。对大鼠的研究是否表明虐待和忽视可能会提升儿童罹患焦虑和应激相关疾病的风险？最近对人类的研究表明：那些童年期受到虐待的自杀个体的脑部尸检报告发现他们的大脑发生了一些与长期应激相关的改变。而童年期没有受虐待的自杀个体的脑显示出正常的应激反应模式（McGowan and others，2009）。童年经历确实会造成某些表观遗传修饰，它们会影响脑的发育。

运动、营养和毒素也能影响基因表达（打开或关闭）的过程。一项研究发现每周两小时的有氧运动持续6个月之后可以让与肥胖和二型糖尿病有关的基因不再表达（Ronn and others，2013）。定期锻炼有助于限制与慢性炎症相关的基因表达，慢性炎症与多种疾病存在联系，包括哮喘、心脏病、自身免疫性疾病、牙周疾病、慢性疼痛、关节炎、痴呆和多种癌症（Ntanasis-Stathopoulos and others，2013）。

饮食对表观遗传组的影响还处于起步阶段，但是科学家发现食物会影响蜜蜂幼虫的发育，蜜蜂幼虫在基因上是相同的，而食物可以决定它们发育成不育的工蜂还是具有生育能力的蜂王（Kucharski and others，2008）。要成为蜂王的幼虫被喂食了大量的蜂王浆，这有助于它们发育出成熟的卵巢，而其他幼虫则只获得了少量蜂王浆，因此成为不育的工蜂。同样，西蓝花、抱子甘蓝和大蒜中的某些食物成分可以通过改变表观遗传组来抑制癌细胞的生长（Do and others，2010）。“暴露于空气污染物中”已被证实也会影响表观遗传组，目前研究正在考察其对肺部和呼吸系统疾病、癌症到精神分裂症等疾病的影响（Silveyra and others，2012）。

总而言之，这项表观遗传研究为我们长辈长期以来的告诫“人如其食”提供了科学证据。它也揭示了很多我们已知多年的发现（例如，抚触对婴儿的影响，运动对健康和衰老的作用）其背后的机制。一些研究表明，表观遗传的变化甚至能传递给我们的后代，因此父母所接触到的环境条件（例如，饥饿、应激和毒素）会给子辈甚至孙辈的基因组留下持久的印记。这一热门领域正在不断拓展，请关注其持续发展。

心理学很有用 选择孩子的基因

科学家已经有能力控制和改变动物的基因，就像已经去世的著名绵羊多莉（Dolly），它没有父亲，1996年科学家用它母亲的一个细胞克隆了它。从那之后，虽然成功率只有1%到2%，但各种不同的克隆动物仍诞生了，从猫到牛都有（American Medical Association，2010）。不过，操控人类基因的前景如何？这有可能实现吗？现存哪些挑战？

随着对基因组了解的加深，研究人员开始探讨人类在能力、情绪和抗压能力存在个体差异的基因基础（Kosslyn et al.，2002）。那些影响数百万人的疾病引发的关注更多，如癌症、心脏病、孤独症和抑郁症。现在我们已经可以从胚胎细胞中进行取样并查看是否存在某种基因缺陷，例如，唐氏综合征、肌营养不良症和镰刀型细胞贫血症。虽然很多人支持基因检测，但是另一些人担心技术进步的速度过快会导致我们没有能力解决某些伦理问题。如何使用技术来进行某种基因选择？

胚胎植入前遗传诊断（preimplantation genetic diagnosis，PGD）这种技术可以帮助夫妇降低生出患有严重基因疾病孩子的风险。通过在早期阶段进行胎儿或胚胎测试，生殖科学家可以确保胎儿的基因健康。自1990年PGD诞生以来，其应用范围不断扩大。目前，美国和其他一些国家允许使用PGD进行性别选择：有一半的PGD诊所也给父母提供了性别选择的服务（Adams，2010）。此外，“救星宝宝”的这种业务也得以开展，那些孩子生了重病（例如，白血病）的父母可以再生一个拥有合适骨髓的孩子来拯救那个患病的孩子（Marcotty，2010）。几年前，洛杉矶的一家生育诊所宣布他们计划为客户提供包括身高、发色和皮肤颜色在内的身体特征的基因选择服务（Naik，2009）。［有趣的是，这家诊所在收到梵蒂冈（Vatican，天主教教廷所在地）的反对信后取消了该服务］。

无疑，在这个新的基因世界中，许多父母希望他们的孩子长得聪明又好看——但是智力和长相的评判标准是什么？是每一个人都可以定制自己孩子的基因，还是只有富豪才可以？可以肯定的是，我们面临的问题将同时涉及生物学、心理学、政治学和伦理学（Patenaude et al.，2002）。

心理学家已经为如何更好地应用基因知识提供了指导（Bronheim，2000），特别是帮助人们就家庭生育计划进行基因风险评估。我们请你来回答下述问题。当然，这些问题没有“正确”答案；然而，你的回答将有助于你确定自己在这些重要议题上的立场，这些议题都是你在21世纪将会面对的。