質疑生命軌跡寫在基因上:基因不是萬能的

　　基因決定論的時代象征

　　DNA是我們這個時代的象征。它傳達出一種強大的理念，那就是人類個體可以科學地還原成一份明確而具有決定性的編碼。我們隨處都能聽到這種理念：賓利汽車公司招聘員工時說：“努力工作的精神就在我們的DNA中。”足球運動員大衛 ?貝克漢姆說：“足球就在英國的DNA中。”而舊金山金門大橋的一位收費員說：“我們的DNA就扎根在這座橋上。”

　　這些說話在字面上看是不對的，但是，盡管我們理解它們的象征意義，這些說法還繼續反映出我們的想法，影響著我們的觀念。即便是生物學家，他們同樣也是人，也常常會有這種象征式的想法，把一些基因本來沒有的特性賦予那些基因。這些象征之所以可以大行其道是因為我們的社會有一種根深蒂固的信念，那就是基因是一種清晰可見的東西，它可以解釋我們每一個人的本性，讓這些本性成為與生俱來的東西，從而本性變得可以預測。如果說氫和氧是組成水的原子，那么基因就是組成我們的原子。

　　DNA 把我們包圍了：每周都會有新聞宣布發現了“決定”這個或那個性狀的基因。直接面向消費者(DTC)的基因檢測和尋根公司正在蓬勃發展。因為消費者相信比起那些家族故事，自己的基因能夠告訴自己更多關于先祖的信息。他們還想知道自己是否注定要遭受特定疾病的折磨，人們相信，這些也寫在了基因中。從精子庫的運作中可以看出，準父母會考慮候選捐精者的愛好、語言、喜歡的食物以及教育程度，就好像這些特征會印在他的精子中一樣。

　　基因的預測能力是有限的

　　即便我們怎樣熱衷于認為基因是能夠決定一切的，但這種萬事歸于基因的想法與我們對現實世界的觀察并不一致。事實上，從很多方面看來，基因對每個人產生直接影響的簡單圖景已經過時。首先，我們現在知道沒有基因是單打獨斗的。復雜性狀——比如我們大多數人最終會得的那些病——來源于多個基因之間或者基因與環境之間的相互作用。預測疾病不僅需要確定我們的基因型——也就是我們遺傳到的那一套獨特的DNA序列，還需要預測我們未來的環境——我們吃什么、喝什么、呼吸什么或者用什么藥等等。無論是DTC公司還是其他什么人，不管他們多么“專業”，都預測不了這第二點。

　　由于環境各不相同，而每個人的基因組也是獨一無二的，所以對于某個特定性狀或疾病的多次研究通常會得到不同的結果。對于疾病風險的DTC估測本質上是一種概率，而不是固定不變的。根據文化和行為特征來選擇精子捐贈者也面臨同樣的問題——基因發揮的作用很可能淹沒在了文化和環境因子的影響中，這其中包括捐贈者成長過程中接觸到的食物，或者他是否有錢上大學。

　　所謂企業和國家都有自己的DNA這種比喻，還有對于基因會直接造成決定性影響的信念，這兩種想法可能會給我們描繪出一幅簡單、舒適而誘人的因果關系圖。但是，這種做法就好比是把宗教上的“靈魂”這個概念替換成了現代化、科學化的“基因”這個概念，這是非常具有誤導性的。它試圖給事物賦予一種固定的、形而上學的本質，類似加爾文主義的宿命論，并且大大簡化實際上很復雜的現象(教條的信仰就是這種類型的東西)。這么做是有代價的。

　　基因當然是真實存在的，所以關于我們自己，它們能夠告訴我們什么，這一點很重要。它可能會告訴你，根據你的基因型，你患心臟疾病的機會是(比方說)15%。這是一種風險，或者說概率，不是一種必然的東西。概率不同于“誘因”，很難去把握它們。即使是最簡單的情況，比如我們拋硬幣決定誰掏錢買水，我們可能會說拇指是拋起動作本身的誘因，但我們傾向于認為實際的結果——“正”或“反”——是一種“機會”。

　　那么機會是什么意思呢?我們很容易理解拋硬幣這種問題，拋一次硬幣得到正面或者反面結果的機會是50對50。這聽起來很簡單，但當我們需要預測多次拋投的結果時又會怎樣呢?這就有點兒像我們想要根據一個人的基因型來預測心臟病或糖尿病等生活中某件事情的風險。我們每個人都有一套獨特的基因型(也就是等位基因)，對應上百種不同的基因，分別對疾病的發生概率有所貢獻。它們每一個是干什么的?它們的貢獻是“患病”還是“健康”?進一步說，我們問這些問題是否現實?

　　疾病預測不同于拋硬幣，它需要了解、假定或者猜測每個特定基因型引起的潛在風險，這種風險因基因而異，不像硬幣正反面那么簡單。根據一個人的基因和他此后重大的人生決定能夠預測些什么?這又是怎樣一種“可能性”?正如一枚偏向正面的硬幣也能拋出反面的結果，繼承了增加糖尿病風險的基因型也不一定真的會得病。就算是我們假定風險預測很可靠，人們也很容易把風險看得過于嚴重。假說某種疾病在一般人群中的風險是2%，而我們的最佳推測是你的基因型會把風險增加 25%這么多，但你的實際風險也只是變成了2.5%。

　　達爾文和孟德爾帶來的基因宿命論

　　今天人們所說的基因這個隱喻是由來源于19世紀的兩條脈絡編織而成的。1858年，阿爾弗雷德?拉塞爾?華萊士和查爾斯?達爾文提出了一個令人驚嘆的新體系，完全唯物地理解生命，徹底擺脫神秘主義。他們說，從共同祖先分歧進化的歷史進程導致了生物的多樣性，如今的這些性狀和功能是自然選擇的結果。達爾文和華萊士發展理論的時候是牛頓時代，那時科學的目標是用“自然法則”來理解世間的存在。達爾文在進化生物學的基礎文獻《物種起源》(1859)中表達了自己的觀點，他認為自然選擇就像萬有引力一樣無處不在，在這個競爭殘酷的世界中，自然選擇實際上是具有決定意義的原因性動力。

　　進化決定論是基因隱喻的第一條脈絡，自然選擇只會保留以前那些成功物種的遺傳物。基因隱喻的第二條脈絡來源于一位與達爾文同時代的人——約翰?孟德爾。為了理解遺傳的本質，他對豌豆進行了研究。他的發現也完美地契合了牛頓的世界觀。如果說自然選擇像萬有引力一樣是一個自然規律，那么孟德爾的遺傳定律就是要找出生物起源的基本組成。通過選擇某些已知可遺傳的性狀，孟德爾發現了一種遺傳模式，這種模式可能是科學史上最強大的研究設計工具;隨后的遺傳學研究最終確定了DNA的性質，以及基因在DNA中的位置和結構，也知道了DNA是如何編碼蛋白質的。然而，孟德爾的思路也同樣把我們困在了決定論的概念中，對于基因功能的定律性闡釋讓我們覺得由獨立基因產生的性狀本身也是獨立的。這造成了一種遺傳迷信：豌豆的種子里已經有了小青豆，或者人的受精卵里已經有了一個小人。

　　孟德爾指出，遺傳就像拋硬幣一樣也是機會性的。每位父母的每個基因都有兩個副本，對每一個子女來說，每位父母可以隨機地將一個副本傳遞給他/她。但是，一旦隨機傳遞的特定副本被后代傳承下去，它們在后代中的影響就遵循因果決定性原則：豌豆顏色要么是綠的，要么是黃的;豌豆表面要么是皺縮的，要么是光滑的。

　　多基因決定的概率論

　　在很多的實例中，基因似乎的確是決定性的，就像它們在孟德爾的豌豆中所作的事情一樣。例如，似乎有數百項已知的疾病都是由一種或少數幾種基因變異引起的，這些變異破壞或摧毀了一些主要通路中的基因。這樣的例子包括囊性纖維化、肌肉萎縮癥，還有雷特氏綜合癥或泰-薩克斯病等神經系統疾病。但是，原則上說，這些 “孟德爾疾病”(也就是單基因遺傳病)是發生在發育早期的罕見性狀，與后期接觸到的生活方式無關。醫學遺傳學成功挑出了這些容易找到的目標，但是這些成功不能告訴我們怎樣去搞定其他目標。

　　這并不是因為努力不夠。對于常見的疾病，比如肥胖、心臟病、II型糖尿病、中風、高血壓、癌癥、哮喘等等，為了找出“某些”“致病”基因，我們已經花費了數十億美元，但基本沒有取得顯著的成功。這樣一無所獲的結果的確令人相當沮喪。對于大多數性狀和疾病而言，患者的家庭成員帶有同樣性狀或者患有同樣疾病的風險往往也會增加，這其中的相關性使得我們不能將病因完全歸咎于家庭成員共同擁有的環境。這種相關性也有力地加強了DNA的象征意義，它表明基因對于風險一定有著重要的貢獻。但如果真的是這樣，在我們尋找基因的時候，它們怎么又像鰻魚那樣狡猾難尋?其原因就在于，無論是基因的遺傳還是基因產生的影響，這種遺傳的因果關系結構都是概率性的。

　　我們在學校學到的標準“科學方法”都是先提出一個因果假設，比如：低密度脂蛋白受體基因(它會影響膽固醇水平)的突變可以導致心臟疾病，然后對假設進行檢驗。然而，這種基予特定假設的研究大多都落了一場空。2003年完成的人類基因組計劃很大程度上開啟了大規模DNA測序技術的發展，這使得人們普遍放棄了基于假設的標準遺傳學，取而代之的是所謂的“無假設”的基因組學。

　　基因組方法的觀念與DNA的隱喻是一致的，它假定基因必定會引起某種人們感興趣的性狀，要做的就是從整個基因組中找出特定的基因變體(是指等位基因)，這些基因變體在具備性狀的個體中比不具備性狀的個體更常見。這種方法帶來的希望就在于，一旦我們對整個基因組的變化有了詳盡的了解，我們很快就能消除那些現在令我們大多數人衰弱或致命的疾病。

　　尋找致病基因的基因組研究已日趨壯大，也變得更加燒錢，但與之相稱的重大成果尚未滾滾而來。對于人們關心的性狀或疾病，基因整體影響的估測還不明確。我們現在發現的是“多基因”的因果關系。也就是說大多數情況下，基因組中有許多不同的部分各自發揮細微的影響。

　　每個遺傳變異都是一次作用微弱、幾率不定的“拋硬幣”事件，而每個人都在進行著一組互不相同的“拋硬幣”實驗。

　　一個研究得比較深入的經典案例就是克羅恩病，這是一種家族性腸道炎癥，因此人們認為其中可能有重大的遺傳因素存在。然而，倫敦大學學院的希瑟?埃爾丁及其同事最近的研究估測，與該疾病相關的基因有大約200個，大多數影響較小，這說明該疾病的遺傳學背景較小。這項研究發表在了《美國人類遺傳學雜志》上。我們再次類比拋硬幣，每個致病基因的變異都以某種概率來影響患病風險，這些概率通常很小——遠遠不到50對50，而且不能保證同樣的變異在不同的攜帶者、不同的人群、不同的性別或者不同年齡的人群中會造成同樣的風險。這就好比說每個硬幣都在不斷改變它們向上或者向下的概率。因此，這類“個性化基因組醫學”的預測效力通常相當薄弱，就像是想要綜合預測數百次拋硬幣的結果，但每次拋硬幣都有特定的幾率。這就是為什么盡管有一些幸運的特例，但是所有這些遺傳研究的臨床或醫療價值迄今為止還是不受重視。

　　正常性狀面臨的情況與疾病一樣。身高是一個容易測量的特征，而且顯然具有家族性。人們已經開展了許多研究想要找出控制這一性狀的基因，預計有700個左右，其中已經發現有超過400個基因區域對身高有影響，但是跟上文所說的情況一樣，它們沒有一個有較大的影響。事實上，據埃克塞特大學2010年10月發表在《自然》上的研究證實，到目前為止，只有10%左右的身高差異性得到了解釋。人們還會發掘出更多影響身高的基因，但是人們也會發現諸如飲食或疾病這樣的環境因素也對身高有影響。

　　身高和克羅恩病只是眾多同類案例中的兩例。現在有證據表明行為和精神特質也同樣是難以用遺傳學解釋的，相關的研究與酵母、昆蟲和植物等其他各類物種中的同類研究相似。研究中記錄下來的是自然界中存在著的無情事實。對于那些依然期待著簡單基因決定論的人來說，這些事實也許并不受歡迎，但不管怎樣，復雜性狀是受到多個基因影響的(或許不應該再說“引起”)，單獨每個基因的影響很小，而且通常難以確定。此外，雖然遺傳學家一般不會認真考慮環境的影響，但不可否認，疾病的風險中通常都有一部分重要的、甚至常常占據主導地位的環境因素。這些環境因素本身是相當復雜而且難以捉摸的，以至于難以對其進行評估，甚至難以判別。

　　也許這其中暗藏著的最重要一件事就是，當許多基因共同作用于一個性狀的時候，發揮作用的基因變體組合(就是“基因型”)因人而異。這是一種多對多的因果關系：許多遺傳通路對應同一個特定的身高、血壓、甘油三酯或膽固醇水平;而同樣，某一特定的基因型對應許多不同的性狀。每個遺傳變異都是一次作用微弱、幾率不定的“拋硬幣”事件，而每個人都在進行著一組互不相同的“拋硬幣”實驗。所以，盡管“個性化基因組醫學”向我們保證可以進行預測，但即使我們識別出一個人的基因型，原則上說我們也不能準確預測它的影響。

　　多因素相互作用

　　這就從另一個角度對DNA隱喻提出了質疑。原始而無情的達爾文競爭論推導出了一個單一化的“適者生存”理念，這種看待生命的觀點被一種更好的視角所取代，那就是從合作的角度來看待生命。我們所說的合作并不是那種社會的、感性的合作。合作指的是由許多因素、無數的基因和生活方式共同作用，從而產生一種性狀。如果這些因素沒有充分合作，性狀在一開始就不會成功地在胚胎中建立起來。我們體內廣泛的協作網絡——基因和基因、細胞器和細胞器、細胞和細胞、組織和組織等等——意味著除了一些罕見的災難性案例，每個產生影響的基因既不會帶來厄運，也不會單騎功成。如果說失敗的方式很多——就像那些罕見而危險的遺傳突變，那么成功的方式要多得多。

　　另一種看待基因間合作的方式就是，進化帶來了一種多重保護，它保護個人免受有害突變和過于苛刻的自然選擇的威脅。如果每個基因都不能單獨決定某些有用的性狀，那么在某個基因發生改變甚至缺失后，生物體通常也不會有事，因為其他起作用的基因會補足那個異常基因的作用。換句話說，任何改變都只有微弱的影響。比如，我們知道許多人們熟悉的基因變種都與嚴重的人類疾病有顯著關聯，但是這些變種在其他物種中卻是正常狀態。(即單基因在人類中沒有同類基因緩沖傷害，結果造成“單基因遺傳病”，但在其他物種中，有功能類似的同類基因緩沖傷害，所以單基因突變后依然正常。)事實上，一直以來，全基因組序列研究都顯示，我們所有人都攜帶著相當數量的無效基因，或者是嚴重變異的基因，這其中包括那些突變后與某些疾病狀態有顯著關聯的基因。但盡管如此，我們自己很健康。(簡言之，每個人都有許多“壞基因”，但是“壞基因”沒有給我們造成傷害。)

　　基因到底能主導一切嗎?

　　這一切看上去令人困惑：基因是分子，因此是生命存在的基本因素;但是基因的作用是高度概率性的，而且難以確定或者預測。正如我們試圖解釋過的一樣，雖然遺傳學和進化研究常常是很專業的，但事情其實是相當簡單的。這是一件幸事，因為理解到生命和進化的原理是一堆不確定因素的有序集合，這能夠使我們更好地認識到我們本性中“固有的”東西，認識到為什么會有這些東西。

　　復雜的組織來源于各種誘發因素之間的相互作用網絡。即使單一因素無法決定事物特定的發展方向，但是諸如人類、技能、頭腦、語言，甚至是足球隊這樣的復雜現象還是存在的，而且這些復雜現象擁有物質基礎，而并非是建立在任何神秘或者無形的基礎之上。事實上，新近涌現的種種復雜性在不同的領域呈現出相同的形式，給我們提出了同樣的挑戰，這其中包括生物學、生態學、人類學、體育以及自由意志。

　　但是，我們在前文中提出過一個難題(可能就是前文提到的宿命論問題)：如果科學說世界是一個完全遵守普遍因果規律的物質現象，那么所謂“對自己的思想和行動負責”的說法就不太說得過去了。無論你怎么說，從原則上講，性格、智商、犯罪行為、政治傾向，甚至是我們的道德抉擇都必定可以從我們天生遺傳而來的基因組中得到預測。我們已經看到，引發糖尿病或者決定身高的因素是極其復雜的，但是，我們的思想和行動似乎比這些物理性狀更難以通過基因來進行預測。這種困難只是科學知識暫時的局限嗎?還是說這里有什么更加深刻的問題存在?

　　也許正因為我們是進化后的生物體，所以不確定性讓我們感到不安。

　　這個問題并不是隨便一問的，它提出的是一個身心二元論的古板思想。二元論堅稱，無論思想和意識到底是什么，它們都是不受普通肉體的限制的。換言之，我們擁有自由意志，而這僅僅是因為我們認為我們有。自由意志是“在道德上對自己的行為負責”這一假設的核心所在，這種假設反過來又影響了社會和法律政策，也影響了宗教觀念中的救贖。顯然，如果一個人只是自身基因的產物，那么他就不能夠承擔責任。但是，人類又怎么會不是自身基因的產物呢?

　　這個問題的答案可能就在于對于這里討論的復雜因果關系的理解。雖然我們沒有資格去解決有關道德責任的宗教問題，但是從科學的角度來看，身心二元論是不存在的。思想可能很奇妙，但它實際上是基因等分子作用的產物。然而，思想似乎根本無法從基因的角度加以預測，原因就在于大腦及其活動是無數普通分子和細胞相互作用的結果，相互作用的分子和細胞有數十億乃至是數萬億(甚至更多)，形式從基因本身的功能到神經連接的功能各有不同，各種相互作用從出生前開始一直持續伴隨我們一生。在胚胎發育期間，我們的大腦是以一種非常普通的形式編輯組建起來的，而每個人大腦中的細節則是生活經歷的結果，我們每個人的行為是大腦對我們各自獨一無二的經歷的反饋。

　　我們根本不應該感到驚訝，就像大多數其他性狀一樣，行為無法從基因中得到明確的預測。正如我們對物理性狀進行的討論一樣，概率論的巨大網絡使得我們頂多能進行一些模棱兩可的預測。從心理活動上說，我們感覺自己是自由的，而心理的不可預測性也證實了我們的感覺。但不可預測的原因在于其中涉及的因果關系和概率分析過于復雜，所以即便我們想要羅列出所有誘因，從最終結果上看也是不可預測的。這樣從實際意義上看，我們確實是自由的。