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行为遗传学:预测个体差异

天性和教养

每个地方的父母都想知道:我的孩子长大后是合群的还是好斗的?能轻易成功还是必须苦苦挣扎?什么是与生俱来的,什么是后天培养的?该如何培养?研究显示,天性和教养共同影响了我们的发展过程。

学习目标问题 4-1 什么是染色体、DNA、基因和人类基因组?行为遗传学家怎样解释个体差异?

那么,如果碧昂斯(Beyoncé)和杰伊·Z(JAY-Z)的长女布鲁·艾薇(Blue Ivy)长大后成为一名受欢迎的歌手或艺术家,我们应该把她的音乐天赋归功于她的“超级明星基因”,还是归功于她成长在一个音乐世家,或是归功于外界对她的高期望值?这类问题引起了行为遗传学家的兴趣,因为他们的任务就是研究人类的差异,评估 遗传 (heredity)和 环境 (environment)各自的作用及相互作用。

基因:我们的生命密码

在人类的身体和大脑背后(人的大脑当然是这个小小星球上最令人敬畏的东西),我们先天的基因和后天的经验相互作用。这既塑造了我们人类的普遍天性,也造就了个人和社会的多样性。20世纪以前,谁会想到,人体内的每一个细胞核里都含有控制整个身体的遗传密码。就好像迪拜塔的每一间房里都有一个书箱,每个书箱里都放有一份整个塔的设计详图。你自己的“生命之书”总共有46章——母亲一方贡献了23章(来自卵子),父亲一方贡献了23章(来自精子)。每一章称为一条 染色体 (chromosome),都由一条螺旋形的 DNA (deoxyribonucleic acid,脱氧核糖核酸)分子链构成。 基因 (gene)是DNA大分子上小的组成片段,这些片段构成了这本染色体之书的文字(图4.1)。每一个人总共拥有大约20 000个这样的基因文字,这些基因文字要么表达(活跃),要么不表达。外部环境可以激活基因,激活后的基因可以提供遗传密码,合成蛋白质分子——身体发育所需的基础物质。

遗传:某些特质从父母到后代的转移。

环境:所有非遗传性的影响因素,包括从母体营养到我们周围的各种外部影响。

染色体:由DNA分子组成的线状结构,DNA分子中包含了基因。

DNA:一种结构复杂的分子,含有构成染色体的遗传信息。

基因:构成染色体的遗传生化单位,能够合成蛋白质的DNA小片段。

基因组:构成一个生物体的完整指令系统,由该生物体的染色体中所有遗传物质组成。

总的来讲,每一个人都与其他人非常相似,就像同卵双生子一样。人类 基因组 (genome)研究人员已经发现了人类DNA中的共同序列。正是人类共享的基因遗传图谱才使我们生而为人,而不是郁金香、香蕉或者大猩猩。

实际上,人类与黑猩猩表亲并没有多大的区别,两者96%的基因都是相同的(Mikkelsen et al., 2005)。对于“功能上重要”的DNA位点,人类与黑猩猩的相似度达到了99.4%(Wildman et al., 2003)!然而,这0.6%的差异却相当重要。它们让作为人类的莎士比亚做到了黑猩猩做不到的事情,用17 677个单词,巧妙地编写出了他全部的文学作品。

“我们与香蕉有一半基因相同。”

——英国皇家学会主席,进化论生物学家罗伯特·梅

“你和我的DNA有99.9%是相同的……在DNA层面上,我们显然是同一个世界性大家庭的一分子。”

——人类基因组计划主任,弗朗西斯·柯林斯

这些微小的差异对其他物种也很重要。普通黑猩猩和倭黑猩猩在许多方面都很相似,其基因组只有不到1%的差异。但是它们的行为表现明显不同。黑猩猩更具有攻击性,雄性占统治地位;倭黑猩猩倾向安定和平,雌性占主导地位。

遗传学家和心理学家还对DNA分子的特定基因位点上偶然的变异非常感兴趣,正是人与人之间在共有模式上的细微差异,为我们的独特性谜题提供了线索,从而能够解释很多现象:为什么有人残疾,有人却是健全的?为什么有人高有人矮?为什么有人焦虑而有人很平静?人们是否应该使用新获得的基因编辑技术来减少他们未出生的孩子罹患疾病的风险?只有26%的美国人赞成这样的做法(Scheufele et al.,2017)。

人的性状有着复杂的遗传根源。例如,身高可以反映出一个人的面孔大小,椎骨、腿骨的长短等,而其中任何一个方面都可能被不同基因和特定环境相互作用影响。智力、幸福感和攻击性等复杂的性状同样受基因群的影响(Holden, 2008)。事实上,当今行为遗传学有一个重大发现,即无法通过单一的基因来预测人的聪明才智、性取向或人格。一项对80多万人进行的基因分析已经确定了269个与抑郁症有关的基因(Howard et al., 2019);另一项研究则在110万人中发现了1271个变异基因,这些变异基因共同预测了人们的受教育年限中大约12%的差异(Lee et al., 2018)。也就是说,人类的不同性状是多基因的结果——这些性状受“许多具有影响的基因”的影响(Lee et al., 2018; Matoba et al., 2019; Plomin, 2018)。

图4.1 生命密码

每一个人类细胞的细胞核都包含染色体,每一条染色体都由DNA双螺旋链组成。基因是DNA片段,表达的基因引导蛋白质的合成,随后影响人类个体的发育。

因此,众多基因有助于解释人类共有的天性和个体差异。但另一项研究发现表明,遗传只解释了人类的部分谜题,而人类是环境影响与遗传倾向的相互作用塑造的。

检索练习

RP-1 将下列细胞结构从小到大依次排列:细胞核、基因、染色体。

答案见附录D

双生子研究和收养研究

学习目标问题 4-2 双生子研究和收养研究如何帮助我们了解天性与教养各自的影响和相互作用?

图4.2 同卵同基因,异卵异基因

同卵双生子由一个受精卵发育而成,而异卵双生子由两个受精卵发育而成。

为了从科学上厘清环境和遗传的影响,行为遗传学家需要设计两类实验。第一种是改变家庭环境,控制遗传因素不变。第二种是控制家庭环境不变,改变遗传因素。对人类婴儿开展这样的研究是违反伦理道德的,但幸运的是,自然界已经为我们完成了这项工作。

同卵双生子与异卵双生子

同卵双生子 (identical or monozygotic twins)由一个受精卵分裂后分别发育而成,他们在遗传基因上是相同的(图4.2)。他们是自然界对人进行的克隆——的确,双生子不仅拥有相同的基因,还拥有相同的孕育过程和子宫环境、出生日期和文化历史背景。不过有两个很小的限制条件:

·尽管同卵双生子拥有相同的基因,但是这些基因在各自的基因组中拷贝的数量并不总是一样的,而且它们有时在大脑的微小神经线路结构上也有差异。这些差异可以解释为什么尽管是双生子,其中一个却更可能患上精神分裂症在内的某些疾病(Lee et al., 2019; Maiti et al., 2011)。

·在产前发育过程中,大多数同卵双生子在胎儿发育期共享一个胎盘(将营养物质和氧气从母体转移到胚胎的器官),但约1/3的同卵双生子拥有独立的胎盘。其中一个的胎盘提供的营养可能更为充足,这也可能导致同卵双生子之间存在些许差异(Marceau et al., 2016; van Beijsterveldt et al., 2016)。

同卵双生子:由一个受精卵分裂后分别发育而成,他们在遗传上是相同的。

异卵双生子 (fraternal or dizygotic twins)由不同的卵细胞发育而来,虽然有共同的产前环境,但他们在遗传上和普通兄弟姐妹相差无几。

异卵双生子:由不同的卵细胞发育而来,虽然有共同的产前环境,但他们在遗传上和普通兄弟姐妹相差无几。

共同的基因可以转换为共同的经验。如果同卵双生子中有一个患有孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder),那么另一个患该病的可能性有3/4;如果异卵双生子中有一个患该病,那么另一个患病的可能性只有1/3(Tick et al., 2016)。为了研究基因和环境的影响,数千名医学和心理学研究人员已经对近1500万对同卵双生子和异卵双生子进行了调查研究(Polderman et al., 2015)。

基因上克隆的同卵双生子的行为是否比异卵双生子的行为更相似?在对12个国家的双生子进行的研究发现:与异卵双生子相比,同卵双生子在开放性(openness)、尽责性(conscientiousness)、外向性(extraversion)、宜人性(agreeableness)和神经质(neuroticism)方面更相似(见第14章;Vukasovic & Bratko, 2015)。随着同卵双生子的年龄增长,其行为仍然保持相似(McGue & Christensen, 2013)。基因也影响许多特殊行为。例如,在吸食大麻的人群中,同卵双生子开始吸食大麻的年龄比异卵双生子更接近(Minica et al., 2018)。

同卵双生子比异卵双生子长得更像,由于太像了,以至于当镜头闪过时,大多数人很难区分同卵双生子的脸(Martini et al., 2015)。那么,人们对他们长相的反应是否说明了他们的相似性是源于长相呢?答案是否定的。研究人员南希·西格尔(NancySegal)巧妙地比较了同卵双生子和一对没有血缘关系但长相相似的人之间的人格相似性(Segal et al., 2013)。只有同卵双生子报告了相似的人格。其他研究表明,即使同卵双生子的父母对他们一视同仁(例如,给他们穿同样的衣服),他们在心理上也并不比其他同卵双生子更相似(Kendler et al., 1994; Loehlin & Nichols, 1976)。在解释个体差异时,基因的重要性显而易见。

分离双生子

想象有这么一个科幻实验:一个疯狂的科学家决定把刚出生的一对同卵双生子分开,然后分别在不同的环境里养育他们,就像他们是异卵双生子一样。事实上,正好有这样一个真实的故事(Dominus, 2015; Segal & Montoya, 2018)。

2015年,威廉·维拉斯科(William Velasco)在哥伦比亚的波哥大开肉店。有一天,顾客劳拉·维加·加尔松(Laura Vega Garzón)把他误认为是同事豪尔赫(Jorge),威廉和豪尔赫二人长得很像,有着一样的高颧骨、一样的微笑、一样的走路风格。难道是豪尔赫假扮成了威廉?她很困惑,于是回到肉店,给威廉看了一张照片,照片中是与他相貌相似的豪尔赫。威廉只是笑了笑,并未当真,但劳拉后来给豪尔赫看了一张威廉的照片。“这不是我嘛!”豪尔赫惊叹道。而后,豪尔赫浏览着威廉的社交媒体,不断翻看着一张张如同镜中自己的照片。让豪尔赫十分吃惊的是,在一些相片中,与他长相相似的威廉正坐在豪尔赫的异卵兄弟旁边(至少在豪尔赫看来是这样的)。

在此之前,威廉和豪尔赫一直过着完全不同的生活。威廉在农村长大,而豪尔赫在城市长大。由于医院的重大失误,威廉和豪尔赫都认为他们有一个异卵双生兄弟,分别是威尔伯(Wilber)和卡洛斯(Carlos)。实际上,威尔伯和卡洛斯,像威廉和豪尔赫一样,是在1988年出生的一对同卵双生子。医院的失误使得威廉和威尔伯去到了同一个家庭,卡洛斯和豪尔赫则一起去了另外一个家庭。

虽然他们是分开长大的,但威廉和豪尔赫都是爱开玩笑的人,身体强壮,乐于助人。而威尔伯和卡洛斯则喜怒无常,严肃认真,总是有条不紊,且同样有语言障碍。四个人都很困惑,为什么自己与所谓的异卵兄弟如此不同。这一切在见到他们各自的同卵双生兄弟后,都清楚了——遗传的力量显而易见。

分开的吉姆

1979年,吉姆·刘易斯(Jim Lewis)从梦中醒来,身旁是他的第二任妻子,他经常在屋子里留下表达爱意的字条。躺在床上时,他想到了他所深爱的其他人和事物:儿子詹姆斯·艾伦(James Alan)和他的狗托伊。吉姆喜欢在地下室木工房里制作家具,前院树下围着树的一圈白色长凳就是他做的。吉姆也喜欢开他的雪佛兰轿车,他还喜欢看赛车,还爱喝点儿米勒清啤。令人震惊的是,这世上还有另外一个吉姆。在出生后第37天,吉姆·刘易斯和吉姆·斯普林格(Jim Springer)这两个同卵双生子分别被两个家庭收养。在之后的成长过程中他们从来没有任何联系,相互不知道对方的任何消息,直到某一天吉姆·刘易斯接到一个电话。打电话的人正是与他基因相同的双生兄弟(这个人得知他有个双生兄弟,然后就开始了寻亲之旅)。

这对39岁的兄弟成了心理学家托马斯·布沙尔和他的同事研究的74对分离的双生子中的第一对。兄弟俩的声音、语调和语气几乎一模一样,以至于吉姆·斯普林格在听到早先的采访时,猜测说:“那是我。”结果错了,那是吉姆·刘易斯。他们的性格、智力、心率和脑电波的测试结果,几乎就是同一个人测试两次的数据。

基因很重要,但环境也很重要。在城市长大的豪尔赫和卡洛斯营养充足,因此比农村长大的威廉和威尔伯更高。卡洛斯有机会接受语言治疗,而威尔伯没有,这意味着只有威尔伯在成年后存在语言障碍。

“波哥大兄弟”(BogotaBrothers)的传奇故事与心理学家托马斯·布沙尔(Thomas Bouchard)和南希·西格尔测试的许多分开的双生子的故事相似。研究发现了这些双生子之间更多的相同点,这些相同点不仅包括口味和身体特征,还包括个性、能力、态度、兴趣爱好甚至恐惧的事物。

但这些令人惊讶的双生子相似性的例子并未说服那些批评家,他们认为,“这种小概率的逸事不能作为数据”。他们认为,如果随机对两个陌生人进行数小时的行为和生活经验方面的比较,也可能会发现很多巧合的相似点。如果研究人员加入一个对照组,参与者在年龄、性别和种族上相同,但没有血缘关系,像很多分开的双生子一样不在一起长大,但在经济和文化背景上相似,难道这些参与者就不会表现出惊人的相似性吗(Joseph,2001)?研究人员答复道,分离的异卵双生子没有表现出与分离的同卵双生子相当的相似程度。

即使是令人印象深刻的人格评估数据也存有争议,因为许多对分离双生子所做的测试都是在双生子团聚几年之后才进行的,而且领养机构往往把双生子安置于相似的家庭环境。尽管有这些批评,但双生子研究呈现出来的结果令人印象深刻,促使科学探索越加重视遗传的影响。

生物学亲属与收养亲属

对于行为遗传学家来说,自然界的第二类真实实验是收养形成的两个群体:被收养人的遗传亲属(genetic relatives,亲生父母及亲兄弟姐妹)和环境亲属(environmental relatives,养父母及非亲兄弟姐妹)。因此,我们可以针对被领养人包括人格在内的任何特质进行探究。例如,被领养人更像提供家庭环境的养父母,还是更像为被领养人提供遗传基因的亲生父母?由于有共同的生活环境,被领养的兄弟姐妹之间是否具有共同特质?

研究人员对数百个收养家庭进行研究,结果令人吃惊,除了同卵双生子之外,一起长大的孩子无论有没有血缘关系,他们彼此在人格上都没有很强的相似性(McGue & Bouchard, 1998; Plomin, 2011; Rowe, 1990)。在性格特征方面,如外向性和宜人性,被领养人的特质大多来源于生育他们的亲生父母,而不是抚养他们的养父母。

研究结果值得在这里再次强调一下:就人格发展而言,同一个家庭中成长的两个孩子,虽然生活在同一个环境,但对其人格没有明显影响。同一个家庭中成长的两个被领养孩子的人格特质相似程度并不高于他们与隔一个街区的另一个家庭中的孩子。

遗传同样塑造了其他灵长类动物的个性。由养母抚养的恒河猴表现出的社会行为,更像其生物学母亲,而不是养母(Maestripieri, 2003)。

为什么同一家庭中的孩子会有如此大的差异?为什么共同的家庭环境对儿童人格的影响甚微?是不是因为每个兄弟姐妹都经历了独特的同伴影响和生活事件?是不是兄弟姐妹之间的关系相互影响放大了他们的差异?尽管兄弟姐妹之间有一半的基因相同,但不同的基因组合是不是引发了非常不同的养育方式?这些问题都激起了行为遗传学家的好奇心。

尽管基因纽带限制了家庭环境对人格的影响,但这并不意味着收养孩子是徒劳无功的冒险行为。研究人员跟踪了4000多名被收养的瑞典儿童,其亲生父母都是有犯罪记录或有药物使用障碍的人。与他们未被收养的兄弟姐妹相比,由收养家庭抚养的孩子犯罪的可能性要低44%(Kendler et al., 2016)。作为养父母,他们确实会影响孩子的态度、价值观、行为举止、政治主张、教育背景及信仰,这一点令人振奋(Gould et al.,2019; Kandler & Riemann, 2013)。二战期间,同卵双生子犹太人杰克·尤弗(Jack Yufe)与德国希特勒青年团成员奥斯卡·斯托尔(Oskar Stöhr)因战争分离。这样戏剧性的一幕正好能探索父母对孩子的影响。重逢后,奥斯卡若有所思地对杰克说:“如果我们被调换,我就会成为犹太人,而你就会成为纳粹。”(Segal, 2005)父母对孩子的养育和孩子所处的养育文化环境仍然非常重要!

兄弟俩大不相同:赫尔曼·戈林(Hermann Goering)性格外向,喜欢融入人群,是希特勒的得力助手和纳粹盖世太保的创始人。他的弟弟阿尔伯特·戈林(Albert Goering)性格安静,是一名隐居者,致力于拯救哥哥赫尔曼的管理体制下遭到迫害的犹太人(Brennan, 2010)。

而且,在领养孩子的家庭里很少发生疏于照料孩子、虐待孩子,甚至养父母离异等情况(养父母领养孩子的资格是经过仔细审查的,而亲生父母没有)。一项研究考察了被分开抚养的兄弟姐妹,他们的养育方式不同——有些是和亲生母亲一起,有些是和养母一起(Natsuaki et al., 2019)。与亲生母亲相比,养母的养育方式更为温和,给予了更多的指导帮助,孩子抑郁的可能性更低。因此,尽管被收养的孩子原本患心理障碍的风险更大一些,但他们大多数都能茁壮成长,特别是在婴儿时期就被收养的孩子,此现象不足为奇(Lehlin et al., 2007; van IJzendoorn & Juffer, 2006; Wierzbicki, 1993)。每八个被领养的孩子中就有七个表示,他们非常依恋自己的养父母或其中一方。因为拥有无私的父母,这些孩子长大后比普通人更加无私,更乐于助人(Sharma et al., 1998)。许多孩子在智力测验中的分数高于他们的亲生父母和分开抚养的亲生兄弟姐妹,而且大多数孩子在成年后更快乐,情绪更稳定(Kendler et al., 2015b; van IJzendoorn et al.,2005)。瑞典的一项研究表明,有些孩子的亲生母亲最初登记要让别人收养自己的孩子,后来又决定自己来养育孩子,比起这样的孩子,那些婴儿时期就被领养的孩子在长大后出现的问题会更少(Bohman & Sigvardsson, 1990)。也就是说,大多数被收养的儿童会从收养中受益。

自问

你是否认识这样的亲兄弟姐妹:尽管他们是一起长大的,人格却非常不同(你属于这样的情况吗)?根据你对他们生活和成长过程的了解,你认为是什么导致了这些差异?

检索练习

RP-2 研究人员如何利用双生子研究和收养研究来认识心理学原理?

答案见附录D

气质与遗传

学习目标问题 4-3 心理学家对气质有什么认识?

正如大多数有多个孩子的父母所说的那样,婴儿从子宫里出来的时候就各不相同(Willoughby et al., 2019)。人格的一个方面—— 气质 (temperament,情绪反应性和情感强度)——很快就会显现出来,而且是受遗传影响的(Kandler et al., 2013; Raby et al., 2012)。我们已经发现,同卵双生子在气质上比异卵双生子更为相似(Fraley & Tancredy, 2012; Kandler et al., 2013)。气质是持久的。情绪反应最强烈的新生儿往往也是情绪反应最强烈的9月龄婴儿(Wilson & Matheny, 1986; Worobey & Blajda, 1989)。情绪紧张的学龄前儿童在成年后情绪往往也比较紧张(Larsen & Diener, 1987)。一项对1037名新西兰人的研究发现,对3岁儿童的挫折容忍度(frustration tolerance)、冲动性(implusivity)和智力进行45分钟的评估,可以“相当准确地”预测他们中的哪些人到38岁时将挥霍最多的福利,孕育而后遗弃最多的孩子,犯下最多的罪行(Caspi et al.,2016)。

气质:一个人特有的情绪反应性和情感强度。

遗传效应的影响表现在生理差异上。生理机能检测表明,焦虑、内向拘谨的婴儿,其心率通常比较快且不稳定,而且神经系统反应性强,在面对新情境或陌生情境时生理唤醒水平更高(Kagan & Snidman, 2004; Roque et al., 2012)。

遗传力

学习目标问题 4-4 什么是遗传力,它与个体和群体有什么关系?

如此看来,生理因素有助于我们人格的形成。然而,如果你问人格到底是基因的产物,还是环境的产物,就像问一个篮球场的大小是由它的长度决定的,还是宽度决定的。不过,我们可以这么问,不同的球场大小更多是由其长度的差异,还是宽度的差异造成的。同样,我们可以问,人与人之间的人格差异受天性的影响更多,还是受教养的影响更多。

通过双生子研究和收养研究,行为遗传学家能够从数学上估算各种特质或性状的 遗传力 (heritability)——群体中的个体差异受遗传影响的程度。许多人格特征的遗传力约为40%,重度抑郁症的遗传力约为30%(Haworth et al., 2010; Pettersson et al.,2019)。通常估计智力的遗传力在50%~80%之间(Madison et al., 2016; Plomin et al.,2016; Plomin & von Stumm, 2018)。但这并不意味着人的50%~80%的智力来自遗传。更恰当地说,那是指,人群中可观察到的智力差异有50%~80%可归于遗传的影响。我们永远不能说个体的人格或智力有多大比例是遗传的。说你的人格有X%归因于遗传,而Y%归因于环境,这是没有意义的。不过经常有人误解这一点,因此我想再次强调的是,遗传力是指群体中的个体差异受遗传影响的程度。

遗传力:一个群体中的个体差异受遗传影响的程度。某个特质或性状的遗传力可能由于研究人群和环境的范围变化而不同。

智力等特质的遗传力在不同的研究中呈现出不同结果。如果我们按照幽默大师马克·吐温(Mark Twain)的设想,将一些男孩放在木桶里喂养到12岁,通过木桶上的小孔喂给食物。那么这些男孩从木桶里出来时,智力肯定低于正常水平。然而,如果他们生活的环境相同,那么这些孩子12岁时,智力上的个体差异只能由遗传来解释。换句话说,在相同环境下,遗传力会接近100%。

随着环境相似度增高,遗传作为个体差异的主要因素也变得更加重要。如果所有学校的教学质量一致,所有的家庭都一样充满爱,所有的社区都一样有健康的环境,那么遗传力——基因带来的差异——将会增加(因为由环境带来的差异降低了)。从另一个极端来说,如果所有的人都有相似的遗传基因,而在差异很大的环境里长大(比如在木桶里成长的环境与优越的家庭环境),那么遗传力的影响会变得很低。所以,遗传力不是一个单一的固定分数,它随环境的变化而变化。

如果遗传基因的影响有助于解释个体特质差异,那么它能否同样解释群体之间的性状差异呢?不一定。对个体而言,身高有90%的遗传力,然而,对一个群体而言,要用营养因素(环境因素)而不是基因来解释身高上的差异,比如当今的成年人比一个世纪前的成年人更高(Floud et al., 2011)。19世纪90年代全球男性的平均身高是162厘米,女性的平均身高是151厘米(Our World in Data, 2019)。20世纪90年代,全球男性和女性平均身高都长了9厘米。这两个群体的确存在差异,但并不是说基因在短短一个世纪内就发生了重大变化。这说明基因很重要,但环境也很重要。

人格或智力分数也同样如此:遗传上的个体差异并不意味着存在遗传上的群体差异。如果有些个体从遗传上看比其他人更具攻击性,那也不能解释为什么有些群体比其他群体更具攻击性。把人置于一个全新的社会背景中,可以改变他们的攻击性。当今爱好和平的斯堪的纳维亚人携带的许多基因,都遗传自他们好战的北欧海盗祖先。

检索练习

RP-3 研究人员在研究某一特质或性状的遗传力时,试图确定在某一特定群体的成员中,人与人之间,该特质或性状的变化有多少是由于他们不同的_______造成的。

答案见附录D

基因-环境的相互作用

在人类的相似性中,最重要的就是人的强大适应能力,它也是人类物种的显著行为特点。人的一些特质或性状几乎在所有环境中都以同样的方式发展,但其他一些特质或性状只在特定的环境中才得以表征。如果整个夏天都赤脚走路,那么你的脚会变得粗糙、起老茧,这是脚部对摩擦力产生的生物性适应。而与此同时,你的邻居一直穿鞋,脚也因此保持柔嫩状态。所以,你们两人之间的这种差异当然是环境作用的结果,但它也是适应性这种生物机制的产物。人类共同的生物基础使得人的多样性发展成为可能(Buss, 1991)。因此,说基因和环境都很重要,没有错。但更准确地说,两者是 相互作用 (interact)的。当今心理学最热门的话题之一就是我们的基因和环境如何相互作用,形成一个个独特的个体。基因-环境相互作用的相关研究具有启迪作用。例如,谁最有可能受到压力或虐待带来的永久性伤害,谁最有可能从干预措施中受益(Byrd et al., 2019; Manuck & McCaffery, 2014)。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)设立的研究项目“我们所有人”(All of Us),参与人员达到100万,目的就是精准确定基因与环境如何共同影响人类的身心健康(NIH, 2019)。

相互作用:一个因素(如环境)的影响依赖另一个因素(如基因),两者相互影响。

分子行为遗传学

学习目标问题 4-5 分子遗传学研究如何改变了我们对天性和教养影响这一问题的理解?

行为遗传学家的研究已经远远超出了“基因是否影响行为”的问题。行为遗传学的研究前沿是“自下而上”的 分子遗传学 (molecular genetics),该研究关注基因的分子结构和功能。

分子遗传学:研究基因的分子结构和功能的生物学分支领域。

分子行为遗传学:研究基因的结构和功能如何与我们的环境相互作用,进而影响行为。

表观遗传学:研究环境影响基因表达的分子机制(在DNA不发生变化的前提下)。

寻找影响行为的特定基因 正如我们所看到的,基因通常不会单独起作用。比如,双生子研究和收养研究告诉我们,并没有单一的“肥胖基因”。更可能的情况是,某些基因会影响肠胃对大脑反馈“吃饱了”这一信息的速度(Adetunji, 2014)。而某些基因则可能会决定身体把多余热量转化为脂肪的效率,决定肌肉需要多少燃料,又有多少卡路里是由于坐立不安而消耗掉的。 分子行为遗传学 (molecular behavior genetic)的目的是找到那些共同决定体重、性取向和冲动性人格等特质或性状的基因组合。

表观遗传学:开启和关闭基因的触发器 基因可以是表达的(活跃的,就像热水泡开茶包一样),也可以是不表达的。 表观遗传学 (epigenetics,意为“在遗传学之外”或“独立于遗传学”)研究环境可以触发或阻止基因表达的分子机制。基因是自我调节的。规划好的蓝图,无论情况如何改变,结果都是既定的。但基因不像蓝图,基因在面对不同的情况时,会做出相应的反应。一只非洲蝴蝶在夏天是绿色的,到了秋天就变成了棕色,这要归因于其体内某个温度控制的基因开关——同一个基因在某种情况下产生绿色,在另一种情况下则产生棕色。

我们的经验也创造了表观遗传标记,这些标记通常是附着在DNA链上的有机甲基分子(organic methyl molecules,图4.3)。如果一个标记指示细胞忽略该DNA片段中存在的任何基因,这些基因将被“关闭”——这些有机甲基分子将预先阻止DNA合成通常由该基因编码的蛋白质。正如一位基因学家所解释的那样:“你无法修改用钢笔写的东西。因此,DNA也同样无法改变(遗传学)。但你可以修改用铅笔写的东西,而这就是表观遗传学。”(Reed, 2012)

图4.3 表观遗传表达

从子宫开始,人的生活经验就奠定了表观遗传标记的存在。表观遗传标记通常是有机甲基分子,可以影响它们涉及的DNA片段中任何基因的表达(Champagne, 2010)。

环境因素,如饮食、药物和压力可以影响调节基因表达的表观遗传分子。母鼠通常会舔舐自己的婴儿。在实验中,未被舔舐的幼鼠有更多的表观遗传分子,这些表观遗传分子阻断了它们的大脑产生应激激素受体。当有压力时,这些动物的自由浮动应激激素水平高于平均水平,表现得更加紧张(Champagne et al., 2003; Champagne & Mashoodh, 2009)。

表观遗传学提出了一个可能存在的生物机制,即童年创伤、贫困或营养不良的影响可能会持续一生(Nugent et al., 2016; Peter et al., 2016; Swartz et al., 2016)。这种经验可能会在一个人的基因组中留下印记。一些表观遗传学的变化甚至可能传递给后代。对大屠杀幸存者和前美国内战战俘的研究显示,他们的后代有共同的表观基因改变(Costa et al., 2018; Yehuda et al., 2016)。一些批评者质疑这些研究的可靠性(Horsthemke, 2018; Yasmin, 2017)。这项科学研究仍在进行之中,敬请关注。

表观遗传学研究可能会解决一些科学之谜,比如为什么一对同卵双生子中只有一个人会患上受遗传影响的精神障碍(Spector, 2012)。表观遗传学也可以有助于解释为什么同卵双生子可能看起来略有不同。研究人员在研究小鼠时发现,在子宫内接触某些化学物质会导致基因相同的双生子毛发颜色不同(Dolinoy et al., 2007)。

检索练习

RP-4 将下列术语(i—iii)与正确的解释(a—c)相匹配。

答案见附录D JAP/2Y/10NIQUI5gOJF5vhF7GJe5BwtxyKHFBKrlyrVihgxLC18YXpNMrdGgjD3a

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