基因突变能让人多读书吗

丹尼尔·本杰明

六十三年前，爱因斯坦的大脑被切成240块，浸泡在一个装满福尔马林的玻璃瓶中。在高精度显微镜下，神经科学家一个接一个地仔细研究天才的大脑，反复观察每一个褶皱和沟，试图找出什么是不寻常的。最终，没有任何有价值的发现。

智慧从何而来，为什么不同？从研究大脑体积到神经差异，科学家们越来越多地从微观角度来看待它。他们中的许多人认为，也许人类的智力早已被写入一串记录生命密码的基因中。

由美国学者丹尼尔·本杰明领导的全球研究小组发现了人类基因组中的智力差异。他们和他们的合作者从超过110万份人类样本中收集数据，将他们接受正规教育的时间与包含在DNA中的基因突变位点进行比较。通过大量的计算，他们发现了1271个与教育成就相关的基因突变，这可以解释不同个体教育成就11%的差异。

这一影响比率超过了家庭年收入，只能解释7%的教育成就差异。

这些基因突变大多与大脑发育和神经元之间的信息交换有关。这意味着它们可能与人类智力的形成有关。科学家尽最大努力寻找的不是一个或几个能决定智慧的关键基因，而是人类基因组中分散的“智慧片段”。

"随着数据量的增加，将会发现更多的基因位点."昆士兰大学分子生物学研究所的中国学者郑志立告诉《中国青年报》的中青在线记者，他参与了研究中基因数据的计算，并坚信仍有相当多的片段没有被发现。

不可思议的结果产生了。

本杰明在攻读经济学博士时参加了一个关于“神经经济学”的研讨会。这是一个全新的领域，探索人脑如何影响个人决策。

听完报告后，本杰明和他的导师很兴奋。当他们散步时，他们讨论了神经经济学的后续内容。

“当时人类基因组计划刚刚完成，我们认为基因比大脑更重要，总有一天它会对社会科学研究产生重大影响。”本杰明现在是南加州大学的副教授，他回忆道。

兴奋把他带到了学术领域的前沿。在新近发展起来的基因经济学学科领域，本杰明开始用基因数据来预测人类的行为和状态，如教育成就、生殖行为、超重、幸福等。

教育成就是他最关心的方向。众所周知，受教育的时间长短受社会环境的影响很大，但本杰明认为，如果样本量足够大，基因的潜在影响可能会被发现。基因可以通过影响记忆和理解等认知功能，间接地影响一个人在学校的发展。

本杰明连续5年扩大样本量。当样本量约为100，000时，他发现了3个与教育成就相关的基因突变，当样本量扩大到300，000时，他发现了74个相关突变。当样本量增加到110万时，产生了令人难以置信的结果，1271个相关突变出现在他面前。

单一基因突变的影响几乎可以忽略不计。即使是相关性最强的突变，影响也只有0.04%，不到基因突变对身高影响的十分之一。"只有个人可以有大约3周的时间去上学."

在点状图上，这些样本数据是一个具有很大离散范围的云。然而，这些点的组合对群体具有更显著的预测能力。本杰明和他的同事根据研究结果建立了一个评分系统。个体相关基因的突变越多，得分越高。他们计算了4775名美国人的分数，并根据分数将他们分成五组。查看他们的教育成就，本杰明发现12%的最低分组完成了大学学业，57%的最高分组完成了大学学业。

这一结果表明基因对教育成就的影响确实存在。然而，它们太弱，无法预测个体。许多分数低的科目都受过高等教育。

本杰明还发现了一个结论，即人们过去认为男女之间存在基因差异，这导致了他们不同的思维和学习方式，但他在研究中没有发现这种差异。

一些与智力相关的基因也能影响整个身体。

人类长期以来都渴望提高自己的智力。弗朗西斯·高尔顿是优生学的创始人。在阅读了他的堂兄弟达尔文阐述自然选择理论的《物种起源》后，他受到启发，写了第一本书《遗传学的天才》，试图研究杰出的智慧。

“通过仔细的选种，我们可以很容易地培育出擅长跑步或做其他事情的有天赋的狗或马。然后，通过谨慎的婚姻和持续几代人的时间，人类一定能培养出一个具有高天赋的种族。”高尔顿直接表达了他的感受。

高尔顿的思想和纳粹主义一起被扔进了历史的垃圾桶。拥有新技术的人们正试图实现更高水平的飞跃——跳过漫长的自然选择，直接编辑生命密码。

人类已经能够检测胎儿的DNA，逐一扫描它们，并且拥有编辑胎儿基因的技术手段。但是摆在人们面前的最大难题是:这些角色是什么意思？

基因组是一部百科全书，总共记录了大约60亿个字母，记录了构建人类所需的所有信息。地球上任何两个人的基因组都有99.5%的同一性。人与人之间的自然差异是基因突变位点的差异。

传统的研究方法是寻找与性状相对应的基因。例如，眼睛或头发颜色的差异指向特定的基因。然而，当涉及到认知或学习能力的差异时，研究几乎都被搁浅在进化复杂性的浅滩上。学术界对于哪些基因控制人类智力的理解一直很慢。

“如果地理学家想了解几百万年来各大洲之间的地质结构或地壳运动，他们就不会想在后院捡几颗鹅卵石来分析它们的化学成分。”维多利亚大学的心理学家认为，学者们走错了方向:“你必须考虑研究对象的大小。并非所有人类行为都可以在神经元和基因水平上得到解释。”

斯坦福大学的遗传学家也支持这一观点。在他看来，许多复杂的人类特征不是由单个基因或多个基因控制的。它们受到所有基因的影响。

这一假说勾勒出一个复杂的遗传图谱。它们可能不会像人们过去想象的那样彼此孤立，而是密切相关并相互影响。

已经发现一些与智力相关的基因会影响整个身体。一些基因与骨骼生长和高血压有关，而另一些基因可以产生一种酶，这种酶与类似胰岛素的生长促进因子结合在一起。

就像本杰明发现了1000多种与教育相关的基因突变一样，这些最新发现似乎让智慧之谜变得更加复杂。

两百万人的基因

在本杰明之前，许多研究试图证明基因和教育之间的联系，但几乎都失败了。他们受到批评的主要原因是研究的样本量太小。

"只是在最近几年，我们才开始对100万样本进行研究."郑志立告诉《中国青年报中青在线》记者，“当我们研究疾病时，许多小的基因效应是看不到的。只有当样本量足够大时，这个基因位点才容易被发现”。

2011年，本杰明和他的同事成立了社会科学遗传协会联盟(SSGACC)，改写了遗传学家独自战斗的历史。他们汇集了数千个研究项目，并建立了一个全球共享的遗传数据库。

许多数据来自医学和生物学研究问卷——志愿者可能参与与“高血压”相关的医学研究，但他们经常被“捎带”问及一些个人信息，教育水平是其中之一。这些研究数据在用于特定的研究后会被浪费掉。本杰明重新发现了他们的价值。

数据库的进一步发展来自于两个大型的DNA研究数据库——英国生物银行将收集到的442183个样本纳入数据库。第23个和第25个研究小组贡献了365538名志愿者的基因数据，最终形成了一个超过一百万个样本的庞大数据库。

在郑志立的实验室里，几百吨(1T等于1024克)的内存从许多国家收集了研究数据。集群高性能计算机正在快速运行——这几乎已经成为基因数据研究的“常态”,未来还会有更多的“百万级”样本研究发表。

本杰明计划最终将样本规模扩大到200万人。通过这种方式，他可以发现更多与教育相关的基因突变，并获得更可预测的基因分数。根据以前一位学者的计算，所有基因突变与教育水平之间的相关性可能达到20%。

这种相关性不是很强。在扫描了数百万人的基因组并进行大量计算后，本杰明团队的研究与成本相比“不知所措”:他们没有发现能直接增强智慧的基因，没有发现天才基因的独特性，没有做出高度可预测的规模，反而使问题复杂化。

但这也许是这项研究本身最大的价值。这个难题的答案可能在于基因和环境之间的相互作用。甚至爱因斯坦的大脑与普通人相比也没什么特别的。

尽管许多科幻小说都有改造人类智力的情节，随着越来越多可能与智力有关的基因突变被发现，但由于工作量巨大，这个想法可能会成为一个幻影。

中国青年报中国青年在线记者郭实习生吴资料来源:中国青年报

2018年8月1日第11版