是时候打破关于基因、遗传与健康的一些迷思了

An undated file picture taken with electronic microscope shows EHEC bacteria (enterohaemorrhagic Escherichia coli) in Helmholtz Centre for Infection Research in Brunswick. German health authorities on May 25, 2011 have warned consumers to be careful with raw salad vegetables, especially those originating from northern Germany, after reporting about 140 cases and at least four deaths. REUTERS/Manfred Rohde/Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) (GERMANY - Tags: SCI TECH HEALTH) THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS. FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS - BM2E75Q0S0Y01
Bacteria can be harmful, but also essential to our health.Image: REUTERS/Manfred Rohde/Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
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如果完善人类物种的关键其实是……酸奶呢?

一则公告最近重新点燃了试图通过遗传学完善人类的幻想:一位中国科学家声称利用一种编辑胚胎 DNA 的技术制造出了首批“CRISPR 婴儿”,这些婴儿也因此得名。尽管存在重大的伦理和监管方面的担忧,但人们担心 CRISPR 会把我们带入电影《千钧一发》所描绘的反乌托邦世界,这种担忧毫无根据。事实上,如果今天重拍这部电影,故事很可能会讲政府强制推行益生菌和健康饮食。

优生学认为可以通过基因操控完善人类。过去的优生政策限制婚姻和移民,为奴隶制和强制绝育辩护,并最终酿成了大屠杀。我是一名专攻过敏症的医师科学家,我对优生学产生兴趣,并非因为肤色,而是因为皮疹。研究一种名为湿疹的皮疹的许多知名研究人员都深信,这种疾病绝大部分由固定的基因序列决定。至今仍有许多人持此观点。然而,就像此前关于智力和犯罪行为的研究一样,对湿疹遗传学的研究远未达到15世纪的技术所作出的预测。

公平地说,公众对这个话题着迷是可以理解的。广告时段充斥着伪科学说法,声称 DNA 可以揭示例如你有 12.4% 的意大利血统、3.1% 的尼安德特人血统和 1/512 的美洲原住民血统。剧透一下:它做不到。知名杂志、播客和报纸都曾传播一种已被驳斥的说法,称智力由基因编码。事实上,本应解释至少 80% 天才特质的遗传学研究,实际解释的只有 5%。这意味着,即便按最有利的说法,基因对智商分数的影响也不如一夜好眠。然而,当代人对复杂特征如何遗传的误解,不仅让骗子和种族主义者有了可乘之机。无知也让我们忽视了改善健康和治疗疾病的机会。

“智商基因”这类观点从何而来?

进行双胞胎研究的研究人员认为,共同的行为和特征源于共同的基因,而不是共同的环境。Image: natthawut ngoensanthia/Shutterstock.com

关于复杂特征“基因”的许多观点,都源自双胞胎研究。这些研究假定,同卵双胞胎和异卵双胞胎之间的差异仅在于共享 DNA 的多少。双胞胎研究人员没有意识到,或者是有意忽视的一点是,环境对同卵双胞胎的影响也更强。由于同卵双胞胎更可能穿着相似,也更容易被人认错,他们会形成更强的共同身份认同。

因此,与异卵双胞胎相比,同卵双胞胎更可能有相同的爱好、吃相同的食物,也置身于相同的社交圈。现代研究表明,这些差异更多源于心理因素,而非生物学因素。此外,由于同卵双胞胎在子宫内共处一个胚胎囊,他们接触到的环境也在生物学上更为相似。因此,声称双胞胎研究数据能够说明遗传因素的研究人员,往好了说也是缺乏充分了解。

我们如今如何理解可遗传特征?

这或许有悖直觉,但一种变化会损害基因功能,并不意味着另一种变化就能增强这种功能。科学家说某个基因“有助于智力”时,指的是该基因发生突变会导致智力下降或认知发育迟缓。他们并不是在暗示,某种特殊版本的基因能保证你拿到大学学位。

增强基因功能最常见的方式是通过表观遗传修饰——附着在 DNA 上、但不会改变遗传密码的化学标记。如果把基因比作词语、句子和段落,那么表观遗传学就是节奏、重音和措辞。这就像让吉尔伯特·戈特弗里德或本尼迪克特·康伯巴奇来演绎《哈姆雷特》。表观遗传变化可以从父母传给子女,也可能受到压力、饮食、环境和行为的改变。因此,我认为,要增强绝大多数基因功能,需要改变环境,而不是使用 CRISPR。

影响良好Image: 健康的因素远不止基因。arka38/Shutterstock.com

遗传特征的另一种方式

人们近来更加认识到,微生物组也会影响可遗传特征。微生物组指所有与人类和平共存的微生物(细菌、真菌和病毒)。

从遗传学角度看,你的人类基因很可能不到微生物基因数量的百分之一,微生物基因数量可能是人类基因的 100 多倍。现代研究表明,微生物组可能直接参与从自闭症到肥胖等疾病的发生。微生物的影响可以在出生时,甚至可能在出生前从母亲传给孩子,但即使到了成年期,这种影响仍会在一定程度上受到饮食和环境的影响。

众所周知,肠道微生物会影响心理健康。Image: Anatomy Insider/Shutterstock.com

微生物组甚至能影响你的表观遗传学。研究人员才刚刚开始探索微生物疗法治疗疾病的潜力。与我们实验室的湿疹实验性疗法类似,针对食物过敏、抑郁和焦虑、心脏病及某些癌症的活菌疗法也在开发中。随着科学家弄清哪些微生物菌株最有益,这些疗法有望变得更有效。

不妨这样想:现任和前任美国总统的基因序列有 99.9% 相同,尽管他们之间的差异略高于 0.1%。因此,现代科学家并非因为优生学观点颇具争议而回避它们;他们摒弃这些观点,是因为《千钧一发》和《钟形曲线》之于遗传学,就如同地平论者之于天体物理学。

规范开展的基因疗法确实为治愈罕见遗传病带来了希望,但其能力远达不到科幻小说的程度。举一个例子,给小鼠喂食一种特定类型的细菌显著增强了它们的记忆力,而基因组学至今未能找到任何能达到同样效果的基因。血统分析骗子和新优生学论者或许会否认,人更多是自身经历的产物,而非遗传背景的产物;但也许只是他们的母亲没有给他们喂足够长时间的母乳。

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