March 23, 2010

先天基因、後天環境,交互塑造生命

    人類的性格與行為到底是決定於與生俱來的先天因素(nature)抑或環境行為等後天因素(nurture)?

    這個大哉之問,歷來令無數學者爭執不休。然而隨著科學家對於生物基因運作過程的理解日漸深入,真相似乎已逐漸揭曉:原來,先天與後天並不能截然二分,兩者有密切微妙的交互作用,後天經驗會影響先天基因的表現;而所謂「學習」,就是對特定基因功能的開啟或關閉。

 這個新觀念並不是和稀泥的折衷說法,而是代表科學家對生命基本要素的全新理解:基因並非一成不變的事物,像摩西的十誡石板一樣親子相傳;相反地,基因是積極活躍的生命參與者,從受精卵進入母親子宮著床開始,每個基因一方面具備特殊功能,一方面也會隨時感應個體遭遇的外在經驗,並做出相應的微妙變化,從生理與心理的層面改變個體。

 有學者認為這個從基因科學出發的觀念,勢必將成為新的科學典範,強烈衝擊醫學、教育、政治、宗教,法律等各個領域。營養學家可以藉此精確掌握食物成份對人體的作用,神學家則能夠推演出新的自由意志理論。先天與後天交互作用的新觀念對人類文明的衝擊,恐怕不下於四個世紀前哥白尼發表的《天體運行論》。

 以人類對蛇的畏懼為例,這種相當普遍的畏懼似乎是一種受到演化進程偏愛的本能,畢竟誰都不希望被蛇咬之後才學會怕蛇。然而科學家對猴子的實驗顯示,猴兒們還是要看到同類的驚恐反應之後,才會知道蛇是不好惹的。另一方面,讓猴子害怕蛇很容易,讓牠們害怕花朵卻很困難。由此可以推論,我們得自遺傳的並不是一種對蛇的畏懼,而是學會畏懼蛇的傾向,而這種先天傾向仍有待於後天經驗的啟迪與刺激。

 先天決定論者與後天決定論者曾在上一世紀各領風騷,各擅勝場。但科學家一九八○年代獲致一項極具啟發性的重大突破,他們先後從果蠅與小鼠身上發現一種「同位序列基因」( homeobox gene),簡稱「Hox基因」,會決定生物的發育形態與身體構造。「Hox基因」就像其他基因一樣,會選擇不同時間、針對身體不同部位、以不同方式開啟或關閉,從而產生各種作用,至於控制這個過程的「開關」則是去氧核糖核酸(DNA)上一段稱之為「啟動子」(promoter)的鹼基序列。

 「啟動子」職司啟始製造蛋白質的基因轉錄程序,只要出現些微變化,就會影響「Hox基因」的表現,使不同種類的動物呈現千姿百態,例如「HoxC8基因」的「啟動子」能決定動物的胸椎形態,讓雞、老鼠、蟒蛇的軀體各異其趣。因此科學家如果想改變生物的構造,不必發明全新的基因,只需在生物發育階段從「啟動子」著手,以不同方式開啟或關閉生物固有的基因即可。

 這個道理也提醒我們,基因體與生物構造的關係其實並不像藍圖與建築物。簡而言之,外在因素能夠改變體內基因的運作。 一百年前俄國生理學家巴甫洛夫研究狗的條件反射時,其實已經發現動物為了獲取外在世界的新知識,其腦部會發生變化。近來科學家更鎖定一群帶有「環式磷酸腺甘反應區結合蛋白質」(CERB)的基因,認為它們與生物腦部運作息息相關。人類有十七個「CERB基因」在大腦發號施令,它們的開啟與關閉會改變神經細胞的連接方式,讓腦部得以儲存新的長期記憶。然而這些基因並不是個體行為的主宰者,它們反而會受到行為的影響。基因不是傀儡操縱者或建築藍圖,更不只是傳遞遺傳性狀的載具。基因在生命的流程當中變動不居,時而開啟時而關閉,不斷回應環境的諸多變化。我們的性格與行為,基因既是原因,也是結果。
 
追求永恆的愛 基因可能幫得上忙
 
 近年來許多實驗與調查指出,雖然有些現象的作用機制還無法完全釐清,但基因與環境的交互作用,的確會對人類行為產生深遠的影響。類似現象在四個領域中特別值得注意:

 一、語言。複雜且具文法組織的語言是人類獨有的特質,但語言能力並非與生俱來,可以毫不費力地從腦部傾瀉而出,而是必須向其他會說話的人類學習。數個在某個關鍵時刻開啟的基因,賦予腦部學習語言的能力,英國科學家莫納柯發現的「FoxP2基因」正是其中之一。

 二、感情。美國亞特蘭大艾莫瑞大學殷塞爾與楊格兩位科學家,在研究齧齒類動物的兩性伴侶關係時發現,不同種類其親密關係維繫時間也長短不一,而且關鍵在於「催產素受體基因」與「升壓素受體基因」的啟動子區域。如果將一段約四百六十個鹼基的DNA注入這兩種基因的啟動子,會讓動物與配偶建立更長久的關係。外加的DNA並不會產生愛情,但它可能會讓動物在遭遇某種經驗後,較容易墜入情網。

 三、反社會行為。一般都認為童年受虐經驗會導致成年後的反社會行為,但是倫敦國王學院莫菲特教授針對四百四十二名紐西蘭人的研究顯示,這種說法只對少數基因性質特異的人成立。有一種「單胺氧化 A基因」的活性在這方面關係重大,而其活性仍是繫於啟動子的作用。具有高活性「單胺氧化 A基因」的人,對受虐經驗幾乎是無動於衷;但是「單胺氧化 A基因」活性較低的人,在童年受虐之後會很容易產生反社會傾向。

 四、同性戀。加拿大多倫多大學的布蘭察教授發現,比起男異性戀者與女同性戀者,男同性戀者有同胞兄長(而非姊姊)的機率較高。
 
中國時報   國際新聞   920601  閻紀宇/時代雜誌特稿

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