性別基因大戰(zhàn)

大衛(wèi)·黑格在澳大利亞高校順利拿到生物學(xué)學(xué)位后，便在新南威爾士政府草草找了份記錄抵押稅收還款和財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移的工作，不過他的政府官員之旅只維持了兩年。“我意識到，除了蓋橡皮章，其實(shí)人生還有許多值得做的。”黑格在哈佛大學(xué)植物學(xué)博物館里追憶道。他重新回到悉尼麥考瑞大學(xué)攻讀生物學(xué)，1989年獲得博士學(xué)位。

在哈佛大學(xué)，黑格全身心投入到進(jìn)化生物學(xué)里一些未解之謎的研究中。研究者們都知道，懷孕過程中父親與母親的基因或輕柔或狂熱地纏繞在一起，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)超人們的想象。這是一個(gè)優(yōu)勝劣汰的斗爭，從一個(gè)受精卵開始，并且持續(xù)整個(gè)懷孕過程。

自然選擇通常被認(rèn)為是發(fā)生在野生物種之間的競爭。現(xiàn)在看來，其實(shí)自然選擇也在人類受精卵中發(fā)生，因?yàn)槊總€(gè)人都有不同的進(jìn)化目標(biāo)，源自父母的DNA都在為控制后代發(fā)育而競爭。

黑格令人乏味的蓋橡皮圖章的工作，奇妙地預(yù)示著他的生物學(xué)研究。研究者們發(fā)現(xiàn)，陷入這場生存之戰(zhàn)的胎兒基因，被“蓋上圖章”或標(biāo)上印記，這些分子標(biāo)志著它們或是來自母親或是父親。

后來的研究顯示，構(gòu)成人類的成千上萬的基因中，只有100個(gè)能夠標(biāo)上性別特征的印記。即使它們并不常見，但對于生存而言至關(guān)重要。如果妊娠期間標(biāo)印過程出錯(cuò)，就會(huì)導(dǎo)致胎兒或母親產(chǎn)生嚴(yán)重疾病，甚至死亡。

黑格想了解得更多：為什么這些基因會(huì)參與這場沖突？母親和父親的基因又是如何互相配合，從而增加了父母擁有一個(gè)健康孩子的可能性的？

這個(gè)有關(guān)印記的故事開始于1970年代末，年輕的發(fā)育生物學(xué)家阿齊姆·蘇拉尼在劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作。該實(shí)驗(yàn)室屬于生理學(xué)家羅伯特·愛德華茲，他十分贊賞蘇拉尼最近完成的體外受精工作。

蘇拉尼對單性生殖興趣濃厚，它是指一個(gè)健康的后代從未受精卵中產(chǎn)生，只包含來自母親的基因。單性生殖發(fā)生在某些魚類、爬行動(dòng)物以及無脊椎動(dòng)物中，但是在哺乳動(dòng)物中從未有過。蘇拉尼想要通過小鼠實(shí)驗(yàn)，測試一下哺乳動(dòng)物單性生殖的可能性。

通常情況下，一個(gè)精子和一個(gè)卵細(xì)胞便能為人類胚胎復(fù)制一套完整的基因。（當(dāng)然，唯一的例外是性染色體的案例：男性攜帶一個(gè)X和一個(gè)Y染色體，而女性攜帶兩個(gè)X染色體。）將母親基因的兩份復(fù)制品結(jié)合在一起，理論上會(huì)實(shí)現(xiàn)同樣的事，即得到一個(gè)完整的人類基因胚胎。當(dāng)代遺傳學(xué)都會(huì)認(rèn)為，這樣一個(gè)卵細(xì)胞，即使沒攜帶雄性基因通常也會(huì)發(fā)育。“我們根本找不到好的理由認(rèn)為它不會(huì)工作。”蘇拉尼說。

他曾將一個(gè)母老鼠身上的基因物質(zhì)注入到另一個(gè)老鼠體中，嘗試使其受孕，但是沒成功。蘇拉尼嘗試通過另一種途徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用一個(gè)雄性老鼠產(chǎn)生了攜帶兩套基因的受精卵，那些胚胎同樣也沒有成功。他知道他的實(shí)驗(yàn)技術(shù)是準(zhǔn)確無誤的，因?yàn)楫?dāng)他使用相同的方法來連接雄性與雌性基因時(shí)，產(chǎn)生的胚胎便存活下來了。他相信，唯一可能的結(jié)論是，父親與母親都給其后代貢獻(xiàn)出了某種最基本的東西，這種東西并不在基因序列里。

當(dāng)他把自己的成果向基因?qū)W部門的同事描述時(shí)，他們非常懷疑，蘇拉尼回憶道。他的成果并未起到任何作用。

但是，美國費(fèi)城威斯塔研究所的生物學(xué)家達(dá)沃·索爾塔進(jìn)行了相類似的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持蘇拉尼的結(jié)論。他們各自獨(dú)立地顯示了相同的奇怪性，即無法從兩個(gè)雌性基因組中產(chǎn)生一個(gè)老鼠。但是，蘇拉尼和索爾塔都無法解釋，在一個(gè)更大型的繁殖計(jì)劃中，為什么印記會(huì)產(chǎn)生。于是大衛(wèi)·黑格接受了挑戰(zhàn)。

胎兒競爭

要到達(dá)黑格位于哈佛比較動(dòng)物學(xué)博物館內(nèi)的辦公室，訪問者們必須蛇行穿過展廳，走過禮品商店。黑格的辦公室很大，相當(dāng)于一個(gè)籃球半場。沿墻皆書，堆放在半打桌上。里面并沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，因?yàn)楹诟袷抢碚撨M(jìn)化生物學(xué)家，他的職責(zé)并不是做實(shí)驗(yàn)，而是解釋他人實(shí)驗(yàn)工作的結(jié)果。（他的大學(xué)實(shí)驗(yàn)包括清數(shù)蒼蠅肚子上250萬根剛毛，足以讓他永遠(yuǎn)想逃離。）

在離開實(shí)驗(yàn)室后，黑格將重心放在研究子宮的進(jìn)化理論沖突上，這一想法來自于他的好友羅伯特·特里弗斯的建議。羅伯特是羅格斯大學(xué)的理論生物學(xué)家，他長期觀察兄弟姐妹間的一種間接競爭形式，這種競爭是指后代除了獲得父母分配給每個(gè)人的資源之外，想方設(shè)法爭取得到更多份額。（這是一個(gè)發(fā)生在子宮內(nèi)競爭的例子，胎兒細(xì)胞想要入侵母體動(dòng)脈供給胎盤的城墻，使其擴(kuò)張，從而給胎兒帶來更多的營養(yǎng)。母親對此幾乎無力抵抗。）

黑格懷疑這種資源競爭也會(huì)在母親和父親之間的基因里發(fā)生，如同在子宮內(nèi)沖突一樣。根據(jù)這一觀點(diǎn)，即親屬關(guān)系理論，男性與女性都強(qiáng)烈關(guān)注其后代的生存狀況，但是他們的生殖策略不同，導(dǎo)致對于后代的希望也不同。

除了一些哺乳動(dòng)物，雌性會(huì)有多個(gè)性伴。所以雄性伴侶會(huì)將所有可能的營養(yǎng)都貢獻(xiàn)出來發(fā)育胚胎。

另一方面，雌性也會(huì)將其后代數(shù)目最大化，每個(gè)來自不同父親的基因會(huì)為得到它的營養(yǎng)而競爭。雌性的策略是僅供胚胎所需，保留一些營養(yǎng)給它現(xiàn)在以及以后的后代。

競爭舞臺(tái)已準(zhǔn)備好，而且機(jī)器化也增強(qiáng)了競爭。根據(jù)黑格的理論，通過將基因打開或關(guān)閉，這些分子印記可以改變身體讀取遺傳密碼的方式。

雖然他依然不清楚印記是如何工作的，但是他知道打上印記的基因一定有兩個(gè)主要分類型：一些是可表達(dá)的，或者“打開的”，只有繼承自父親，以及只有繼承自母親。黑格推斷，為了跟上父親的生殖策略，繼承自父親的基因會(huì)支持更多的增長，促使子宮內(nèi)的胎兒從母親那里獲得更多的營養(yǎng)。另一方面，繼承自母親的基因，則會(huì)放慢增長，使母親能夠保留些營養(yǎng)給未來的后代。

這就是其理論。但是，這個(gè)理論是如何與我們所知得自實(shí)驗(yàn)的印記相匹配的呢？

拔河比賽

起初，蘇拉尼發(fā)現(xiàn)了印記現(xiàn)象，但是他不確定哪些基因被卷入。伊莉莎白·羅伯遜最早發(fā)現(xiàn)了一個(gè)打上印記的基因。那時(shí)她還在哥倫比亞大學(xué)，現(xiàn)在已在牛津大學(xué)了。通過讓活體動(dòng)物里的某個(gè)特定基因喪失活性或者移出，她開始調(diào)查各種基因在老鼠的正常生長和發(fā)育中扮演的角色。然后她發(fā)現(xiàn)這將如何影響發(fā)育的胚胎。

1991年，羅伯遜及其團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一個(gè)特殊的發(fā)現(xiàn)，即：一個(gè)叫做Igf2的基因，它負(fù)責(zé)生產(chǎn)一種被稱為胰島素樣生長因子2的蛋白質(zhì)（IGF-2），對于正在發(fā)育胎兒里的許多種類的組織生長十分重要。當(dāng)羅伯遜把老鼠母親的Igf2拿出時(shí)，什么也沒發(fā)生，后代也很正常；但是當(dāng)她把它從老鼠父親中拿走后，胎兒只發(fā)育到正常大小的60%。很顯然，來自于父親的基因?qū)τ诎l(fā)育是至關(guān)重要的。

羅伯遜的發(fā)現(xiàn)非常適合黑格的理論：來自父親的Igf2基因增強(qiáng)后代的生長，所以它會(huì)對母親有更大的需求。這是父母基因之間競爭的有力證據(jù)。另外一些研究者也迅速發(fā)現(xiàn)，其他基因也陷入類似父母大戰(zhàn)中——而且來自父親的基因推動(dòng)了生長，正如黑格推斷的那樣。

父親的策略帶來一個(gè)危險(xiǎn)：它會(huì)讓母親更加虛弱，從而不能生出更多的后代來。

但是雄性對此并不關(guān)心，下一次它會(huì)跟另外的雌性交配。不過，發(fā)展至極端，父親的策略會(huì)置母親于死地，胎兒也不會(huì)存活。不過，這通常不會(huì)發(fā)生，因?yàn)檫M(jìn)化會(huì)向媽媽提供一個(gè)有力的反抗手段——她們自己打下印記的基因Igf2r，能夠讓IGF-2受限制。Igf2r基因會(huì)指引人體細(xì)胞產(chǎn)生IGF-2受體，緊跟蛋白質(zhì)，防止其循環(huán)和促進(jìn)增長。

1991年，生物學(xué)家丹尼斯·巴洛和她在越南分子病理學(xué)研究所的同事們發(fā)現(xiàn)，跟Igf2相似，Igf2r也會(huì)被打上印記，但是產(chǎn)生相反的結(jié)果：受體只有來自母親時(shí)才是活躍的。當(dāng)Igf2r從母親體內(nèi)去除時(shí)，后代會(huì)因生長太大而在出生前就死去了。當(dāng)基因從父親體內(nèi)去除時(shí)，卻什么也沒發(fā)生。

人類也有和羅伯遜與其他人研究的老鼠相對應(yīng)的基因。當(dāng)印跡過程出錯(cuò)（一個(gè)通常是打開的基因關(guān)閉了，或者相反），后果可能是毀滅性的，人類亦是如此。例如，母親與父親的Igf2基因復(fù)制品都被錯(cuò)誤地打開了，胎兒就會(huì)得到加倍的生長因子。對于人類來說，非正常的印記模式將導(dǎo)致貝威二氏綜合征，得這種病的孩子出生時(shí)會(huì)比正常孩子超重達(dá)50%，并且攜帶一系列其他異常癥狀。

相反的錯(cuò)誤也經(jīng)常發(fā)生。如果父親的Igf2基因失常地沉默了，胎兒就不能從母親身上獲得它所需的營養(yǎng)，出生時(shí)就會(huì)低于正常體重。

“這是一場激烈的拔河比賽，”黑格說，“你知道兩邊都在用力拔繩子。它們并沒有移動(dòng)許多，只是一會(huì)兒這個(gè)方向或是那個(gè)方向。而且它們相互依賴，另一方則緊握繩子。如果一個(gè)有印記的基因里發(fā)生突變，你會(huì)得到一個(gè)真正的病理結(jié)果。有一邊已經(jīng)放棄了繩子。”

在大腦中留下印記

迄今為止發(fā)現(xiàn)的大約100個(gè)印記基因中，有一半是在腦中生產(chǎn)蛋白質(zhì)，包括Igf2。因此產(chǎn)生了這樣的疑問：控制大腦結(jié)構(gòu)與功能的基因一旦發(fā)生印記錯(cuò)誤，是否會(huì)導(dǎo)致精神疾病呢？

回答是肯定的，加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)的遺傳學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家伯納德·克雷斯皮表示。但那是一個(gè)難以論證的聯(lián)系。“它將兩個(gè)完全不同且從未聯(lián)系過的區(qū)域，即：進(jìn)化和社會(huì)行為與精神病學(xué)理論連接起來。”克雷斯皮說。

然而，他和他的同事、曾在倫敦經(jīng)濟(jì)學(xué)院的社會(huì)學(xué)家克里斯托弗·巴德可克，都認(rèn)為證據(jù)正在增加。他們認(rèn)為，發(fā)生在大腦中印記基因中的拉鋸戰(zhàn)可能有助于解釋一些精神疾病的起源，包括孤獨(dú)癥和精神分裂癥。我們已經(jīng)知道，一些印記障礙與精神疾病有關(guān)，包括貝威二氏綜合征。除了忍受發(fā)育失常帶來的痛苦，有這種障礙的病人大腦異常巨大，得孤獨(dú)癥的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。

那么相反者適用嗎？那些缺乏IGF-2的胎兒而且小于正常者，會(huì)發(fā)育出一種大腦的異常模式，從本質(zhì)上說，是走向孤獨(dú)癥的反面嗎？

克雷斯皮和巴德可克是這么想的。他們認(rèn)為精神疾病，如：自閉癥、精神分裂癥、雙相情感障礙和抑郁癥，可以被認(rèn)為是占用了其他頻譜。患有自閉癥的人往往很難理解和欣賞別人在想什么。現(xiàn)在讓我們想象一下與之相反者：擁有高度發(fā)達(dá)的感知社會(huì)環(huán)境的能力——甚至感知到不會(huì)發(fā)生的事情。這種人甚至可能聽到?jīng)]有的聲音，這就是一種精神分裂癥的癥狀。

最近的發(fā)現(xiàn)也與克雷斯皮的預(yù)言相吻合。香港研究者發(fā)現(xiàn)了精神分裂癥患者的Igf2基因會(huì)減少活動(dòng)。根據(jù)克雷斯皮所說，父親的基因減少表達(dá)（Igf2只有來自于父親時(shí)才是活躍的），應(yīng)該會(huì)讓人指向位于精神分裂癥、抑郁癥者一端的頻譜。

更加清晰的證據(jù)來自普拉德-威利綜合征的研究，它表明中斷基因印記可以破壞心理健康。普拉德-威利綜合征是一種影響生理發(fā)育、性發(fā)育和認(rèn)知能力的障礙。由于缺乏父親的表達(dá)基因而導(dǎo)致的精神病患者至少占一半以上。

對黑格而言，這些發(fā)現(xiàn)引發(fā)了對人類個(gè)體本質(zhì)這類深刻的哲學(xué)問題。他說，從傳統(tǒng)觀點(diǎn)來看，一個(gè)人是“不能分裂的”，但印記的存在以及它對大腦和身體發(fā)育產(chǎn)生影響，就從基本層面上強(qiáng)調(diào)了，一個(gè)人是可以被分裂開來的。身體不是機(jī)器。一組齒輪可以朝著一個(gè)目標(biāo)工作，而人體則更像一個(gè)社會(huì)實(shí)體，有國內(nèi)政治以及有競爭計(jì)劃的代理機(jī)構(gòu)。

像這樣內(nèi)部沖突的證據(jù)充斥著我們周圍，使我們猶豫躊躇。我們不知道該決定合作亦或競爭，我們動(dòng)搖于即時(shí)滿足感和長期規(guī)劃之間。也許每個(gè)人心里的“推”和“拉”就與競爭基因有關(guān)。