在我们的基因中建构意义
数十亿年前,错位与修复的过程创造了地球上的生命。达尔文(Darwin)的进化论描述了生物体的突变(也就是错误)在DNA碱基对里是如何发生,从而导致个体变异的。就像霍金所说的大分子一样,有些变异体不断繁殖并发展壮大,产生了许多令人瞩目的不同物种,这些物种以独特的方式适应了它们所处的特定环境。这种错位和修复的过程持续了数百万年。
事实证明,甚至在一个人的有生之年里,个体的基因也会改变其功能!在表观遗传学(epigenetics)这个新兴的研究领域里,越来越多的研究为“先天–后天”之争注入了新的观点,这些研究告诉我们,基因并不是我们命中注定的。基因是DNA中特殊的核苷酸序列。虽然DNA本身并不会改变,但基因会根据环境的变化而开启或关闭。如果核苷酸上附着一个分子——通常是一个甲基,并且这个分子改变了基因的表达方式,这个过程就叫作甲基化(methylation)。例如,特定的基因在有压力的环境中可能会导致抑郁,但在适应性的环境中却不会。25
你可能还记得生物课上讲过,基因会制造蛋白质,但不会制造意义。但是,这些蛋白质的确能决定我们对于环境的反应。蛋白质的变化会对我们产生一系列的影响,比如我们如何代谢营养物质,以及我们如何应对压力。例如,如果基因让我们产生过多的皮质醇,我们的身体和大脑可能会将这种变化体验为焦虑。下面的故事就说明了我们是如何在基因中建构意义的。
在1944年的“荷兰饥饿严冬”26(the Dutch Hunger Winter)期间,荷兰铁路工人罢工,希望阻止纳粹军队的运输,作为惩罚,纳粹则切断了对荷兰的食品供应。到1945年战争结束时,已有2万多人饿死。不过,有一项研究考察了在饥荒时期成功分娩、幸存下来的母亲以及她们的孩子,这项研究讲述了一个有关基因的有趣故事。
多年来,大量的研究对这些孩子进行了细致的考察。成年后,他们的体重比平均水平要重上几磅[1]。到了中年,他们的甘油三酯和胆固醇水平更高,肥胖率更高,患代谢性疾病(如糖尿病)的比例也更高。有一项长期研究追踪了年龄在18~63岁之间的男性27,该研究表明,那些在饥荒时期出生的人的死亡率要比其他人的高10%。
由于饥荒的开始和结束都有确定的日期,所以它在实际上成了一次意料之外的基因实验。在这个表观遗传(其英文的字面意思是“基因之上的”)过程中,孩子的某种基因表达在母亲的子宫里发生了改变,以适应食物稀缺的环境。不同于基因序列的改变,比如发生在囊性纤维化和肌营养不良等遗传疾病中,这种改变发生在基因的表达或者基因编程中。
有一种特殊的基因叫PIM3,这种基因与人体的能量消耗有关,它产生的蛋白质会参与人体的新陈代谢。在子宫内的适应过程中,PIM3基因可能会被关闭,以减缓胎儿的新陈代谢,应对严重的营养短缺。从某种意义上说,胎儿“预测”未来的环境会缺乏食物。但在战后,食物的供应更为充足,而这些婴儿的新陈代谢过程减缓了,这意味着他们的体重增长会比家里的其他兄弟姐妹更多。即使在食物富余的情况下,他们的身体依然在为饥荒做准备,但那些不是在饥荒时期出生的孩子就没有这种基因的变化,他们也不会出现新陈代谢或肥胖问题。
在荷兰的饥荒中,子宫内的环境与婴儿出生时的世界是错位的。表观遗传学的研究还表明,环境对基因表达的影响,可以通过基因传递给后代。
[1] 1磅≈0.45千克。——译者注