基因与智力的关系

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所属分类:百科知识2014年

迄今,人们有一个基本的共识,人的智力或智商(智力测试结果,IQ)与多种因素有关。尽管如此,还是有一些人坚信智力与基因,即遗传有更多的关系。在探寻基因与智力的关系时也出现了不同的结果和认知。一种认为基因与智力没有多大关系,另一种认为基因与智力关系较大。
  基因影响智力微乎其微
  人们对儿童的观察一般会产生熊孩子和好孩子的判断,前者愚钝顽劣,后者聪慧乖巧。这两类孩子的行为是否是由基因决定的呢?2007年,英国伦敦国王学院精神病学研究院的行为遗传学教授罗伯特·普洛敏等人对7000名7岁儿童进行智力测试,包括语言和非语言测试,同时提取这些孩子的基因进行检测,结果发现6种与智力相关的基因有一些差异,因此这些基因可能在决定智力差异方面起到了作用。但是这些基因的单独作用或影响却几乎无法探测到,因为这6种基因联合起来也只决定了个体智力差异的1%。因此,所谓的智力基因并不存在,一个人的聪明或愚笨并非遗传获得的。现在,另一个研究团队得出了类似的结论。
  荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学应用经济学系的艾思科和美国波士顿儿童医院遗传学和内分泌学分部的里特韦尔德等人组成的国际协作团体——社会科学遗传学协会(SSGAC)在2014年9月23日的《美国科学院院刊》上发表一篇基因变体与认知能力(智力)关系的文章,作者得出一个结论,人类的智力与基因可能没有关系,或者说基因影响人的智力微乎其微。
  在得出这个结论之前的2013年,该研究团队就初步认定,人的智力可能与基因无关。当时,研究人员对比了126000多人的基因组,发现有3个基因变体与个人的受教育时间或他们是否上过大学有关。但是,每个基因变体只与人们受教育时间多出一个月有关联,因此,这些基因变体对人智力的影响非常小,几乎可以忽略不计。
  此后,该研究团队又对10.6万人进行了研究(其中有部分人参加了2013年的研究),希望在这些人身上找到与受教育时间有关的基因变体。研究团队挑选了69人的被视为与受教育水平关系更密切的基因变体来进行研究。为了找到基因与智商更直接的关系,研究人员把每个基因变体与进行过认知能力测验的2.4万人的基因组进行了交叉核对,最终发现有3个基因变体同时与受教育水平和较高的智商分数有关联。
  但是,这3个基因变体平均每个只对智力有0.3分的提升。正常情况下,2/3的人智商分数是85~115,这意味着一个人如果拥有每个基因变体的两个副本(共6个),他/她在智商测试中的分数最多只比没有这些基因变体的人高1.8分。从这点来看,基因影响人的智力微乎其微。
  更重要的是,这些基因变体实际上并不会让人的智商提高1.8分,因为这些基因还和身高等其他生物性状有关,如果只单独分析这3个基因的作用,它们对智力的影响约为1/20。以此来看,即便一个人同时拥有这3个基因变体的两个副本,它们单独提高智商的分数也不会超过1分。
  社会科学遗传学协会的研究人员认为,要想找到普遍的基因变体来解释与人们智商分数、受教育水平以及其他行为特征有关的变异,还需要研究100多万人的基因组。因此,目前在大量人口中尚未证实智力是由基因变体决定的。
  社会科学遗传学协会的研究人员也承认,有许多基因会影响人们的智力,只是每个基因对智力的影响都非常小。
  基因影响智力
  不过,与社会科学遗传学协会研究人员持不同看法的也大有人在,他们认为一个人的聪明或愚笨很大程度上就是遗传获得的。
  决定人智力高的基因有很多,其中一个就是与人类语言能力有关的基因——叉头框p2基因(Foxp2),这是英国牛津大学威康信托人类遗传学中心的安东尼·摩纳科和西蒙·费希尔研究团队在2001年发现的。
  Foxp2基因是在一个被称为KE的家族中发现的。这个家族三代人有24名成员,其中一半人无法自主控制嘴唇和舌头的运动,发音和说话极其困难。而且,他们也存在阅读理解障碍,不能正确拼写词语,难以组织好句子,弄不懂语法规则,因而很难理解别人说话和进行阅读。与此同时,这个基因异常也导致人的智力低下。
  为了弄清这个基因与人类说话和智力的关系,德国马克思·普朗克进化人类学研究所的恩纳德研究团队通过基因工程把Foxp2基因转移到小鼠,结果发现该基因不仅与语言能力有关,而且拥有了这个人类基因的小鼠比正常小鼠学习速度更快,也更聪明。
  首先,拥有人类Foxp2基因的小鼠比普通小鼠发出了有变化的超声波声音。其次,拥有人类Foxp2基因的小鼠的大脑也比普通小鼠的大脑产生了更多和更长的树突。树突的功能是帮助神经元与其他神经元进行信息联络,因为它是神经元(神经细胞)胞体延伸的分支,它与其他神经元通过突触形成联系和信息交流。拥有人类Foxp2基因的小鼠大脑的基底节也对反复的电刺激不产生反应,这一特点被称为长时程抑制,对大脑的认知和记忆有重要的促进作用。
  对拥有人类Foxp2基因的小鼠进行探索迷宫的试验发现,它们比一般小鼠学习新知识更快,比如在向左或向右寻找饮水时,拥有人类Foxp2基因的小鼠能更快地找到水。在迷宫表面加上图像线索,如一颗星,以指引正确的方向,经过8天的训练,拥有人类Foxp2基因的小鼠依照图像线索找到水的比率是70%,而普通小鼠需要再加4天,即12天的训练才会达到如此高的找水准确率。因此,恩纳德等人认为,既然人的Foxp2基因能让小鼠较快地整合图像和触觉线索以走出迷宫,这种基因就是提高智力的基因之一。
  2009年参与恩纳德团队进行研究的施雷维斯到美国麻省理工学院工作后,又与格雷比尔等人再次深入进行这一研究,他们训练携带人类Foxp2基因的小鼠在迷宫中寻找巧克力食物。方法是给予小鼠两种选择:一是以实验室设备和迷宫可见设备作为地标;二是以路面特征分辨方向,光滑路面向右转,崎岖路面向左转。携带人类Foxp2基因的小鼠只用7天时间便熟记迷宫出口路线,而普通小鼠则需要11天。这一结果与之前恩纳德等人的研究结果大同小异,已发表在2014年9月30日的《美国科学院院刊》上。显然,人类Foxp2基因增强了小鼠的认知分析能力,提高了它们的智商,因此这种基因不仅仅与人的语言能力有极大关系,而且与人的智力有重要关系。不过,研究人员认为,研究只是显示Foxp2基因有提升小鼠智力的作用,还不能简单推论到人。决定人的智力的并非只有Foxp2一种基因,而是有无数个基因,只有它们共同发挥作用时,人的智力才会正常或超常。
  智力低下与基因有很大关系
  基因与智力的关系是一个硬币的两面,基因既与智力高有关,也与智力低有关。相当多的研究也在证明这一点。
  英国剑桥大学医学院的雷蒙德和韦尔科姆基金会桑格研究所的塔佩等人发现,一个称为ZDHHC9的基因如果完全失去功能,就会使儿童产生智力障碍和发育严重迟缓。研究人员之前并未发现这个基因失活与智力缺陷有关,但是在一项大型国际研究中研究人员对X染色体上的所有基因系统性观察时,发现该基因失活导致智力低下。
  研究人员对至少有2个男孩发生智力缺陷的250个家庭收集基因样品,以寻找在X染色体上与智力缺陷有关的基因。这种智力缺陷只发生于男性,结果发现了ZDHHC9基因异常是导致男童智力低下的原因之一。反过来,这项研究也提示,如果ZDHHC9基因正常,则男孩的智力正常,说明ZDHHC9基因与智力有关。
  显然,导致人们智力低下的并非只有一个基因。早就有研究发现,人体X染色体上的很多基因如果发生变异,可能会导致遗传性智力低下。美国南卡罗来纳州克莱姆森大学的莫勒拉特等人发现,血管紧张素2型受体基因(AGTR2)变异是造成智力迟钝的原因之一。他们首先在一名智力迟钝的女性体内发现了AGTR2基因变异,随后又对智力迟钝的590名男性进行研究,发现其中8人体内AGTR2基因出现变异。虽然该基因变异只在约1.5%的研究对象体内存在,但考虑到人体一共只有2万多个功能基因,因此,这一基因对人类的智力有一定影响。
  此后,中国研究人员也对AGTR2基因的全长序列进行检测,发现在AGTR2基因第3外显子3550位点,2名男性智力迟钝患儿都存在C/T碱基(C为胞嘧啶、T为胸腺嘧啶)的替换,该基因第182位编码氨基酸由谷氨酰氨变为终止密码,但是智力正常男性家族成员无此突变。这说明AGTR2基因突变的确与智力低下有关。
  当然,智力低下不只是与X染色体有关,其他染色体上的基因也与智力低下有关。例如,17号染色体中的一个称为MAPT的基因如果缺失,也会造成智力缺陷。以前的研究认为,这个基因缺失是阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退化性疾病发生的主要原因。现在,研究人员也认为这种基因的缺失是智力缺陷的某种主要因素。
  当然,这些研究只是说明某些基因缺失或突变可能造成智力低下,并不能说明某些基因的存在会提高人的智商。正如所有人都认识到的一样,即便有决定和提升智力的基因,如Foxp2,也需要其他基因共同作用,以及需要后天的诸多因素共同作用,才能提高人的智力。
  此外,人类对基因与智力关系的认知还处在初级探索阶段,随着未来脑计划和基因组研究的深入,有望进一步解开基因与智力的关系之谜。
  【责任编辑】张田勘
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