下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
又是一年春来时，我们迎来了新一季的潮流，基因话题再度风靡一时。由美国华裔生物学家钱卓（Joe Tsien）领导的普林斯顿大学科学家小组在《自然》杂志上发表了一份报告，该杂志是全世界最负盛名、最具影响力的两份综合性科学杂志之一
。科学家们运用分子生物学手段对实验室小鼠进行了改造，使其大脑中的某部分神经元多了一个特定的基因拷贝。这些神经元会产生大量由该基因编码的蛋白质，这种蛋白质是神经递质受体的前体，似乎在学习和记忆中起着至关重要的作用。值得注意的是，这些实验室小鼠在一系列记忆测试中的得分显著高于普通的实验室小鼠。这些实验室小鼠似乎是因为经过基因改造而变得异常聪明的。
这是一项了不起的科学研究：核心的课题、娴熟的技术、详尽的记录，三者兼具。科学家们还心血来潮地运用了一些花哨的营销策略，他们为这些经过改造的实验室小老鼠取名为“杜奇”（Doogie），这个名字源于多年前播出的美剧中的神童杜奇·豪瑟（Doogie Howser），他智力超常，14岁就从医学院毕业了。
整件事在媒体上引起了很大的轰动。编辑们已经用尽了所有可能与克隆羊多莉有关的双关语，想方设法把“杜奇”纳入标题。专家们紧跟时事，纷纷发表文章来探讨家长是否应该让孩子赶在幼儿园入学考试之前便成为杜奇鼠。《时代周刊》至少在这方面表现出了一定程度的克制，它在标题《智商基因》（ The IQ Gene ）后面打了个问号，不过仍将其列为封面故事。
这么做很好，但我不是来这里继续谈论杜奇鼠的。其实我想多谈谈另一篇关于基因和行为的研究论文，该论文几乎是同一时期发表在了同样享有盛誉的《科学》杂志上。相比之下，这篇论文鲜少引起媒体的注意，而且仅有的那些关注似乎也走了样，那些评论压根就没有说到点子上。
当然，基因与行为关系密切。基因决定了你的智力和个性，某些基因特征甚至还会导致犯罪、酗酒和乱放车钥匙的习惯。读到此处，我希望读者明白这只是中世纪的基因决定论，现在已经过时了。基因不会导致某种行为的出现，基因只是会在某些情况下影响行为。
弄清楚这一点，我们就可以无视那些纷纷扰扰。基因影响行为，环境影响行为，基因和环境相互作用，这是我反复强调的。这就意味着基因对生物体的影响通常会随着环境的变化而变化，而环境的影响也会随着生物体基因组成的变化而变化。
我之所以这样说，通常是因为在相互作用的一方的影响力足够强的情况下，是可以压倒另一方的。例如，在智力方面，再好的环境也无法弥补导致泰-萨克斯病（Tay-Sachs disease）
的基因所带来的灾难性后果。反之，一些环境影响也可以压倒基因的作用。如果你在童年时期长期严重营养不良，即使拥有最优良的基因谱系，也不会给你带来多大好处。但在不那么极端的领域，基因和环境之间的相互作用关系很融洽，可以达到平衡状态。
研究基因与环境相互作用的最好方法就是保持相互作用的一方不变，系统地调节另一方，然后看看会发生什么。操控环境相对简单，如母亲不让你再和以前那些不三不四的朋友往来。然而基因的管控和选择性改造却是个热门话题，占据着世界各大网络媒体的头条，而一帮20来岁的分子生物学极客也在借此将自己的生物技术公司上市，成为亿万富翁。新型基因改造技术有：将来自其他物种的基因插入动物体内，创造出所谓的转基因动物；用非功能性基因替换掉动物自身的某个基因，以制造“基因敲除”动物；甚至选择性地改变动物的某个基因。这些技术都够新奇、够刺激的。
近年来，分子生物学家操纵了实验室小鼠（以下简称小鼠）体内编码神经递质（在脑细胞之间传递信息的化学物质）的基因，以及神经递质受体（驻留在细胞表面并对传入的神经递质做出反应的分子）的基因。研究发现，改变这些基因会影响小鼠方方面面的行为，如性行为、攻击行为、冒险行为、药物滥用等。分子生物学家据此便断言人类的基因与行为之间可能存在着同样的关联，这是否有些草率了呢？
人们经过更为仔细的研究往往会发现，支持基因与行为之间存在确切的关联关系的证据微乎其微。例如，自1996年左右开始，相关人士便发表了一系列将人类的特定基因与猎奇行为进行关联的研究成果，媒体也曾对此大肆宣传。然而这些研究表明，总体而言这些基因带来的统计数据变化仅有5%左右。
如今，人们往往渴望（因此会高估）几乎一切新鲜事物。其结果就是，在那些以管窥天的外行人（并非他们的过错）心中，有一种很普遍的印象，即只有非常极端的环境才能削弱基因的影响。
这就是发表在《科学》上的那项研究的出发点。它并非《时代周刊》的封面故事，也没有引人注目的小鼠昵称。该研究由3位行为遗传学家联合开展：来自美国波特兰退伍军人事务医学中心和俄勒冈健康与科学大学的约翰·克拉布（John Crabbe）、来自加拿大埃德蒙顿的阿尔伯塔大学的道格拉斯·瓦尔斯滕（Douglas Wahlsten），以及来自美国纽约州立大学奥尔巴尼分校的布鲁斯·杜德克（Bruce Dudek）。克拉布和他的同事们有一个适度的目标：他们希望将旨在测量基因对小鼠嗜酒和焦虑等行为的影响的各种测试标准化。研究人员的目的是得到能足够准确地衡量相关效果的测试，从而得出在所有实验室均可高度重复的结果。
为此，他们分别在各自的实验室里创建了一模一样的条件。首先，每位研究人员均使用来自相同的8个品系的几组小鼠。一个品系是指一个小鼠谱系，其中近亲相互繁殖无数代，直至任意两只小鼠都如同卵双胞胎一般。其中，有些是对照品系，剩下的则经过了某种奇特的基因操作，如敲掉其中的一个基因。关键在于这些品系已得到过研究。例如，众所周知，X品系是众多实验室最常用的基本现成品系，Y品系更易饮酒，而Z品系容易焦虑，等等。
一旦研究人员确定自己获得的是相同品系的小鼠，就会采取措施确保在标准化条件下饲养这些小鼠。在实验过程中，研究人员应避免小鼠因与基因无关的因素而出现差异性行为，确保不会出现任何可辨性差别，如这边的食物更美味，或者那边的笼子更脏。最后，研究员选择6项标准化行为测试，包括小鼠走迷宫实验、小鼠强迫游泳实验，以及其他一些很容易衡量成败结果的任务。
这个计划看起来很简单，然而执行起来却艰辛异常。克拉布、瓦尔斯滕和杜德克竭尽全力地确保这些小鼠在3个实验室里所处的环境完全一致。他们对该过程中的每个要素都做了标准化处理，从小鼠的饲养方式到测试方式，再到设备的部署。例如，由于有些小鼠是在实验室出生的，而其他的则是从市场上购买来的，因此研究人员专门让在实验室出生的小鼠乘坐一趟颠簸的货车，以模拟从市场上购买来的小鼠在运输过程中受到的推搡，以此消除这种压力可能带来的影响。
研究人员在同一天的同一时间对年龄完全相同（精确到天）的小鼠进行了测试。它们均在同一年龄断奶，所有亲代母鼠都在同一时间称重。所有小鼠都住在同样的笼子里，用的也是相同品牌和厚度的锯末垫层，而且都是在每周的同一天进行更换。在处理这些事务时，研究人员均佩戴同一种医用手套进行同步操作。小鼠们的食物是一样的，食物存放环境的光照和温度也都一样，就连给它们的尾巴做识别标记所用的笔也都是同一个牌子的。这3个实验室的环境几乎一模一样，就差把克拉布、瓦尔斯滕和杜德克设定为失散多年的同卵三胞胎了。
在这3位遗传学家所创造的世界里，环境几乎完全相同，培育的小鼠的基因也没有差别。如果基因的作用真的那么强大，能一锤定音，那么这3个实验室的研究得分应该完全一样。无论在哪个实验室进行测试，所有X品系的小鼠在测试一中得6分，在测试二中得12分，在测试三中得8分，等等。来自Y品系的小鼠也将在测试中表现如一，例如在测试一中得到9分，在测试二中得到15分。这样的结果才能构成令人信服的证据，证明基因在很大程度上决定了行为……至少对于在这些特定测试中所涉及的小鼠体内的基因而言是这样的。
但这未免太过荒谬了，没人会指望每只动物的测试结果都完全相同。其实人们只是预计结果会相当接近：或许3个实验室中所有X品系的小鼠在测试一中的得分都差不多，也就是说在统计学上基本没有显著性差异。事实上某些品系在接受某些测试时的确呈现出这样的结果。在一项（最令人印象深刻的）测试中，所有3个实验室中近80%的数据变化可仅用基因来解释。但真正关键的发现是，在某些测试中，其结果并不支持基因决定小鼠行为的说法，更不用说基因决定人类行为了。事实上，这些测试的结果完全是杂乱无章的，相同品系在不同的实验室里得到的测试结果之间有着根本性差异（尽管在同一实验室里的结果趋同）。
为了说明这些研究人员在一些情况下得到的数据，我们引入一个用以测量可卡因对小鼠活动水平的影响的品系129/SvEvTac。根据在位于美国波特兰的实验室里进行的相关测试结果，可卡因使这些小鼠在每15分钟内平均增加了667厘米的活动距离。在位于美国奥尔巴尼的实验室里，这一增加值是701厘米。还不错，结果相近。在位于加拿大埃德蒙顿的实验室里呢？基因相同的小鼠在极其相似的环境中，活动距离的增加值却超过了5 000厘米。这就好比三胞胎选手在进行撑竿跳比赛，他们的训练量都一样，晚上的休息质量也都差不多，早餐吃的都一样，还都穿着同一品牌的内衣。前两名撑竿跳选手的成绩分别是5米和5.1米，而第三名选手却一个腾空冲到了30米高。
现在也许有一些可用来解释这些差异的方法。例如，如果所有数据都是完全随机的，即某个实验室里某品系的某项测试结果因小鼠的不同而不同，完全无规律可言，那么人们就可以合理地推定这些测试很失败。也许是因为这些实验的样本量不够大，无法从中识别出某种模式，也许是因为克拉布及其合作伙伴并不了解小鼠行为测试的奥秘。但正如我所说过的那样，有些数据在同一实验、同一品系和同一实验室里的结果都非常相近。这些研究人员明白自己在做些什么。
另一种可能性是，测试结果会因不同地点本身的性质而不同。也许奥尔巴尼的小鼠与其他两个实验室的小鼠之所以不一样，是因为它们受到了其所在的纽约州的当地环境的影响。也许靠近加拿大埃德蒙顿的那片金色麦田会对那里的小鼠产生系统性影响。但这不可能，因为并非实验室的所有测试数据都出现了系统性差异。
还有第三种可能的解释：也许不同品系的小鼠之间的行为差异只是程度问题。假设某些小鼠品系会出现大量的X行为。而问题的关键也许是，在地点一和地点二的这些小鼠表现出的X行为远多于对照组小鼠，而在地点三的这些小鼠表现出的仅比对照组小鼠稍多一点。但事实却并非如此，测试数据远比这混乱得多：在某些测试中，某个品系的小鼠在地点一表现出的X行为比对照组多，在地点二表现出的X行为与对照组一样多，但在地点三表现出的X行为比对照组少。
或者，还有第四种可能的解释：也许环境条件并不像一些批评者所说的那样可以完全一致。一些科学家曾致信《科学》杂志，暗示小鼠饲料的颗粒大小和质地可能才是问题所在。另一些科学家认为，关键的非受控变量是：在位于埃德蒙顿的实验室里负责监督测试的研究生对小鼠过敏，因此像宇航员那样佩戴了一个防护头盔。他们进而提出了一个富有想象力的假设，即行为遗传学与头盔空气过滤器上的电机发出的超声波之间可能存在关联。的确，事实证明，在严格的测试条件控制措施中还是出了一个关键性失误：用于标记小鼠的笔颜色不一致：有些是黑色的，有些是红色的。莫非这就是导致结果出现偏差的极端环境因素？
请原谅我的戏谑之辞，但研究人员往往不愿意摒弃自己根深蒂固的先入之见，且总是过于乐观，对此我颇感忧虑。当克拉布团队的论文发表时，还附有一篇由杂志社工作人员撰写的评论，标题为《善变的小鼠凸显测试问题》（ Fickle Mice Highlight Test Problems ）。在这篇评论中，作者哀叹处理那些没有给出预期结果的测试有多么困难。
在我看来，上述问题并非如此。如果行为测试未能展现出可靠的遗传效应，那么首先想到的结论不应该是需要对测试进行调整。如果难以察觉的细微的环境差异会显著干扰基因对行为的影响，其实就也可以说基因对相应的行为并没有太大的影响，或者根本就没有影响。
理论上，在各个地方进行的多番测试再现测试结果之前，人们不应该对新近发现的某个行为中的基因成分感到兴奋不已。但这很难。事实往往是一组科学家通过对一批小鼠进行一些独特的分子操作来调控某个与大脑相关的基因，在完成一系列精妙的操作之后，这些小鼠肯定会与先前不太一样。这时对其进行测试，你会发现在某项测试中，一些行为确实会有统计学上的显著变化。奏效了，又一篇引人瞩目的论文诞生了，而当别的实验室不能重现之前的测试结果时，研究人员可以轻而易举地将影响因素归为“测试问题”。这便催生了诸多神奇基因的发现。结论肯定是，大量已发表的将基因与特定行为相关联的文章很可能都是站不住脚的。
不要误会我的意思，我并不是想要抨击基因的重要性。遗传学影响着神经生物学、行为学和生物学的方方面面，且在某些情况下其影响的程度还是非常大的。这项研究中的数据也很有力地证明了某些品系和行为中存在着这样的事实。但研究人员可能无法得到自己期望的结果，这种危险即便在算是死理性派的科学界也普遍存在。不过可以肯定的是，基因绝非皇帝的新衣那般纯属炒作。
但是目前人们，尤其是外行人，对基因近乎狂热。值得一提的是，如果说基因是“皇帝的新衣”，它应该也不会像人们想象的那般华丽。即使是微乎其微的环境，仍可在决定我们是谁的生物间的相互作用中占据一席之地。
关于杜奇鼠的研究，可参阅：Tang Y, Shimizu E, Dube G, Rampon C, Kerchner G, Zhuo M, Liu G, Tsien J， “Genetic enhancement of learning and memory in mice,” Nature 410(1999): 63。
克拉布的论文记录了他们在3个不同的实验室中为标准化条件所做的一些非常细致的工作。Crabbe J, et al.,“Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment,” Science 284 (1999): 1670。另一篇评论文章为：Enserink M, “Fickle Mice Highlight Test Problems” commentary, Science 284 (1999): 1599。
与猎奇行为相关的基因仅占数据变化的5%左右，可参阅：Ebstein R, Belmaker R, “Saga of an adventure gene: novelty seeking, substance abuse and the dopamineD4 receptor 9D4DR) exon III repeat polymorphism,” Molecular Psychiatry 2(1997): 361。
在克拉布等人的论文发表几年后，我去拜访一位诺贝尔奖得主，他以研究基因与行为的关系而闻名于世。这是一只巨大的“雄性狒狒首领”，我很怕他。毫无疑问，这种情况产生的压力严重损害了我的前额叶皮质的执行功能和我做出审慎决定的能力，因此我决定抛出克拉布的那篇论文。“那你觉得克拉布等人在《科学》上发表的那篇论文怎么样？”我饶有兴致地试探道。但他却一脸茫然地看着我。“你知道，就是那篇与他们在3个不同的实验室测试不同小鼠品系有关的论文……”我问道。我又得到了一个冷漠的眼神。我目瞪口呆——他似乎没有听说过这项研究，毕竟这项研究成果还没有被发表在爱沙尼亚的一些生物学刊物上。我开始介绍这项研究的方法和结果。他从鼻孔里发出一种咆哮般的呼气声，接着说了一些话，大意是：“听起来他们对如何进行基本的行为测试一无所知。”谢天谢地，我和他相处的时间很快就结束了，我赶紧溜出了他的办公室。