基因能決定一切嗎？

Rho蜀黍 9秒前

如果說氫原子和氧原子構成了水，那麼基因就構成了我們的存在。不過，基因能夠決定一切嗎？Shutterstock 友情供圖

（文／Kenneth Weiss，Anne Buchanan）DNA是我們這個時代的一種象徵，它傳達了一個有力的概念，即從科學的角度，我們每個人的存在都可以歸結為一串明確的決定性代碼。到哪裡都能聽到這樣的說法。賓利汽車公司稱讚自己的員工說：「勤奮刻在我們的DNA里。」足球明星貝克漢姆說：「足球寫在英格蘭的DNA里。」舊金山金門大橋的收費員說：「我們的DNA就蘊含在這座大橋中。」

每個人都知道這些話並不能當真，但我們能明白其中的寓意。這些話不光反映我們所思，亦影響我們所想。就連生物學家也難免犯錯，常常把基因所不能之事硬套在它們頭上。DNA之所以成為一種象徵，是因為我們的社會深信基因是一種一清二楚的東西，它可以解釋一個人的內在本質，這種本質從我們被孕育的那一刻起就固定了，並且可以被預測出來。如果說氫原子和氧原子構成了水，那麼基因就構成了我們的存在。

我們被這樣的說法團團包圍。每周的新聞故事都宣稱找到了決定這樣或那樣性狀的基因。面向普通消費者的基因測試和血統測定市場欣欣向榮，因為顧客相信他們的基因中所蘊含的東西，比他們的先輩或者家庭故事中的更多。顧客們也想知道他們是否註定要遭受某種疾病的困擾，他們認為這些就寫在他們的基因中。精子銀行建議准父母要考慮捐獻者的習慣、語言、喜好的食物和受教育程度，彷彿這些都寫在捐獻者的精子中一樣。

基因於到底是什麼？

但事實並不像想的那樣，看看現實世界就會發現，並不是我們身上的每一樣東西都可以還原為基因。確實，把人身上種種的因果關係簡單地歸結為基因作用的想法，在很多方面已經跟不上時代。即使是沒什麼生物知識的人，也知道基因並不是單獨起作用的。一些複雜的性狀，例如人都會患的疾病，就是多個基因相互作用或與環境互作的結果。要預測疾病，不但是要檢測基因型（就是所遺傳到的特定的DNA序列），還要預測未來的環境（吃什麼、喝什麼、呼吸什麼、服什麼藥物，等等）。這一點無論是測序公司還是「專家」都做不到。

因為環境變化多端，而基因組又獨一無二，對某個特定的遺傳性狀或疾病的幾個實驗，可能得出不同的結果。測序公司所估計的疾病風險只是遺傳概率，而非確定結果。對於基於行為學性狀來選擇精子捐獻者也是同樣道理——任何遺傳因素都有可能在捐獻者的飲食或者能否上得起大學這樣的文化或環境因素麵前顯得無力。

公司和民族都有自己DNA，這種說法以及DNA具有明確的決定性作用的信念，或許能使人更易於理解這種比喻所要表達的因果關係。不過，這就如同用現代科學上「基因」的概念，來替代宗教上「靈魂」的概念，是頗具誤導性的。這種方式傾向於賦予其一種固有的形而上的本質，如同加爾文主義的預定論（譯者註：一種天主教學說，主張人類不能通過正義的行為獲得救贖），這把原本複雜的現象過於簡單化了（如同教條式的信仰）。於是就有了下面這樣的結果。

既然基因是生命最基本的決定性元素，似乎只要對基因了解得夠多，我們就能預測關於自己的每一件事，包括健康、行為，還有思想。但其實這是做不到的，至少現在還不能。Shutterstock 友情供圖。

基因是真實存在的，所以基因能告訴我們關於人類自身的重要信息。你可能聽過這樣的說法：基於你的基因型，你有15%的可能性罹患心臟病。這是一種風險、一種可能性，而不是一種必然。可能性並不等於「原因」，兩者的意思完全不同。舉個最簡單的例子，當我們拋硬幣決定誰買單的時候，可以說拇指是硬幣拋起來的原因，但我們關心的是實際的結果，即是正還是反的可能性。

但可能性對我們又意味著什麼？拋一次硬幣，正反的可能性是五五開，這不難理解。但要拋多次硬幣呢？通過一個人的基因型預測未來的疾病風險，就如同預測拋多次硬幣的結果一樣。每個人都有數百個包含著與疾病發病率有關的獨特變異的基因，每一個變異起什麼作用，也像拋硬幣一樣決定「疾病」或是「健康」？——這真的是個問題嗎？

預測疾病不像是拋硬幣，僅僅只有正反那麼簡單（如果硬幣重量勻稱，那麼正反兩面的概率相同）；疾病預測是通過已知的信息，推斷或猜測與每個人的基因變異相關的疾病風險，每個基因所代表的患病風險不同。當談到基於從一個人的基因中所能預測的內容做出重大人生決定的時候，可能性又有幾何？就算是一枚正面概率偏大嚴重的硬幣，也還是有可能拋出反面。一個人可能帶有糖尿病的遺傳風險，但並不會真的發病。並且就算是疾病的風險決定無疑，人的感知也很容易將風險誇大。如果某個疾病在人群中的風險有2%，就算根據你的基因型，患病概率大到25%，其實你患病的實際概率也只是變成了2.5%。

到此，我們考慮的都是基因對純粹的生理性狀的影響。那麼，基因對行為乃至意識和自由意志等終極問題這般的非生理性狀，影響又如何呢？「基因」用一種不同的方式取代了「靈魂」的象徵地位。我們的感受、思維和行為到底有多少是在我們被孕育的那一刻就決定了的，這些東西能像電腦程序一樣從我們的基因組中讀取出來嗎？

人在多大程度上擁有自由意志，是我們如何看待自己的一個最基本的方面。對很多宗教而言，這同我們能否為自己的德行負責有關。科學認為，我們生活在一個由物質、能量和將這兩者聯繫起來的作用力所構成的世界。既然基因是生命最基本的決定性元素，似乎只要對基因了解得夠多，我們就能預測關於自己的每一件事，包括健康、行為，還有思想。而「靈魂」則有神秘主義意味，認為某種看不見摸不著的東西，能夠影響我們是誰、做了什麼事情。不過，如果基因預測如此的複雜且不可靠，為何我們對自己的看法受基因宿命論束縛這麼嚴重？要是基因不但能用以解釋生理性狀，也能說明像自由意志這樣的抽象性狀呢？

基因真的能決定一切嗎？

基因當今的象徵意義，是由從19世紀起的兩條主線編織而成。1858年，阿爾弗雷德·羅素·華萊士（Alfred Russel Wallace）和查爾斯·達爾文（Charles Darwin）提出了令人咋舌的新體系來理解生命，這一體系完全是唯物的，脫離了神秘主義的桎梏。他們稱，生物的多樣性是源於共同祖先的趨異演化，生物現在的性狀與功能則是自然選擇的結果。達爾文和華萊士的學說產生在一個信仰牛頓的時代。這個時代的科學是依照「自然法則」來了解存在。達爾文在其演化生物學的奠基之作《物種起源》中表示，在這個殘酷競爭的世界中，自然選擇同重力一樣，是一種普遍的、基本的決定性力量。

演化決定論是基因比喻的第一根主線——自然選擇只保留遺傳來自過去的成功生物體的性狀。另一根主線則來自一位與達爾文同時代的人，格里哥·孟德爾（Gregor Mendel），他通過研究豌豆了解遺傳的本質。孟德爾的發現也完美切合了牛頓式的世界觀。如果說自然選擇像重力一樣，是自然法則，那麼孟德爾遺傳定律便為探明構成生命的基本組件帶來了希望。孟德爾通過選擇特定的純合形狀發現了遺傳的規律，並由此為科學提供了大概是史上最有力的實驗設計工具。對遺傳的研究最終使得DNA的本質——基因在DNA上的結構和位置，以及蛋白編碼方式等——得以發現。不過，孟德爾式的思維方式卻讓我們成了決定論的囚徒。對基因功能的闡釋，讓我們不光把其視作基因，而是聯想到其所產生的性狀。就如同是說豌豆種子中就包含著小小的綠色豌豆，或者受精卵裡面就有一個小小的人一樣：這是一種對基因功能的迷信。

孟德爾發現遺傳就如同拋硬幣一樣是概率事件。父親和母親每個人都帶有一個基因的兩個拷貝，他們各自隨機地將其中一個拷貝遺傳給後代。一旦某個拷貝隨機遺傳給後代，基因在其後代身上的作用遵循著決定論式的法則：結的豌豆不是綠色便是黃色，不是圓粒便是皺粒。

讓基因看似起決定性作用的例子很多，孟德爾的豌豆就是一例。成百種已知的疾病，在很大程度上都是由一個或很少幾個破壞基因功能的突變引起的。其中，包括囊胞性纖維症（Cystic fibrosis）、肌肉萎縮症（Muscular dystrophy），以及瑞特綜合征（Rett syndrome）和黑蒙性痴呆（Tay-Sachs disease）這樣的神經系統疾病。不過，這種「孟德爾式」的遺傳病有一個規律——都是出現在生命早期的一些罕見性狀，並且不受生活方式的影響。像這樣的遺傳研究在醫療領域的成功，只不過是摘下了那些「唾手可得的果實」，離大豐收尚有距離。

我們沒少做嘗試。花了數十億的美元去尋找肥胖、心臟病、II型糖尿病、中風、高血壓、癌症、哮喘和其他常見病的基因。但像樣的成功倒是沒有幾個。而令人難堪的是，對於大多數疾病而言，患者的親屬患病的概率更高，這不能完全歸咎於共同的生活環境。所以說，基因對患病風險必有重大影響。而這更大大地鞏固了DNA的象徵地位。不過，如果事實真是如此，那麼當我們試著去尋找的時候，它們又怎會從指間溜走呢？原因就在於，基因的決定作用不但取決於遺傳與否的概率，也取決於其作用大小的概率。

我們在學校所學到的標準的「科學方法」，是對一個特定基因具有何種功能的假說先進行闡述，後進行實驗。例如，有假說認為低密度脂肪酸（LDL）受體基因發生突變，可影響膽固醇水平，進而引發心臟病。然而，針對這一假說的大部分實驗都無果而終。自2003年人類基因組計劃肇始以來，全基因測序技術的使用愈加廣泛，使得這種以假說為基礎的遺傳研究在很大程度上被「無假說」的遺傳研究所取代。

與DNA的象徵性一致，遺傳學研究也假設某種目的性狀肯定由基因引起，所以要從全基因組的角度，找到更常見於性狀攜帶者身上的遺傳變異。人們希望，待對基因水平的變異有了足夠的了解，我們便能很快消滅大多數人都會罹患的衰竭性或致死性疾病。

尋找決定性基因的遺傳研究的規模已經變得更大、耗資也更多，但卻欠缺重大的成果。遺傳對某項性狀或疾病的整體影響大部分還不清楚。相反，我們發現性狀受多基因控制，就是說基因組中許多不同的部分都對個體有微小的影響。

克羅恩病（Crohn』s disease）就是一個研究頗多的典型例子。這是一種炎症性腸病，能夠在家庭成員間散播，所以似乎主要受遺傳因素影響。但是，最近發表在《美國人類遺傳學雜誌 》（The American Journal of Human Genetics）的一項研究估計，同某種特定疾病相關的基因大約有兩百個，大部分基因的作用都很小，只能解釋這種疾病遺傳背景中的很小一部分。如果把這和拋硬幣相比，基因變異同樣以一種概率的方式對疾病風險產生影響，不過這種概率通常很小，遠不到五五開。而且也不能保證同樣的變異在不同的個體、不同的種群、不同的性別、不同年齡的攜帶者身上產生同樣的疾病風險，就好像每枚硬幣出現正面的概率都在不斷變化。因此，「個體化基因組醫學」的預測效果很小，就如同試著要去預測幾百個不一樣的硬幣拋起的結果一樣。這就是為何除了少數的例外，遺傳研究的臨床或治療價值迄今都微乎其微。

常見性狀也和疾病如出一轍。身高是一種易於測量，且明顯具備家族遺傳性的性狀。很多研究都試圖尋找同身高有關的基因。光是有影響的基因區域就找到了400有餘，而據估計，這個數字將超過700。但基因的作用依然微乎其微。《自然》（Nature）雜誌上的一項研究表明，至今只有一成有關身高的基因變異得到了解釋。肯定會有更多與身高有關的基因被發現，而像飲食和疾病這樣的因素也對身高產生著影響。

身高和克羅恩病只是冰山一角。而行為學性狀和精神特質的預測也頗棘手。在酵母、昆蟲和植物物種上進行的實驗的結果也是如此。而這就是大自然的本來面目。無論那些還抱著基因決定論這樣的簡單論調的人有多不情願，但複雜的性狀是受多個功能微小易變的基因所影響（而非決定）。另外，有一點毫無爭議，疾病風險通常都有一個強大的，且常常是決定性的環境因素。不過一般情況下，遺傳學家都不太把這當回事。而這些環境因素本身，通常也很複雜，很難辨明和評估。

這些現象之下的一個最重要的事實是，當許多基因都可以影響一個性狀的時候，或許每個人身上起作用的基因變異可能都不同。這是一個多對多的決定關係：有許多分子通路都影響著身高、血壓、甘油三酯、膽固醇水平這樣的指標。同樣的，某個特定的基因型可能同許多性狀有關。每一個基因變異都是一次作用微小，概率不定的「拋硬幣」。每個人都在拋一組不同的硬幣。所以，即使我們搞清楚了一個人的基因型，也不能很精確地預測其作用，就算「個性化基因組醫學」宣稱其作得到。

一個人的未來可以通過基因來預測嗎？

這也讓DNA的象徵意義有了另一方面的疑問。與其將生命看作是達爾文學說中原始無情的競爭所產生的優勝劣汰，不如看作是一種合作。這裡的合作不是說社會或感情因素，而是說一個性狀由許多因素共同產生，數不清的基因和生活方式都作用於這一性狀。如果這些因素沒能充分協同配合，那麼這一性狀就不出現在胚胎中。我們身體中存在著許多相互作用的網路，像基因和基因之間、細胞器與細胞器之間、細胞與細胞之間、組織與組織之間的網路。如此一來，除了很罕見的災難性情況外，單個基因自己既做不了什麼孽、也成不了什麼事。即便通往失敗的道路很多，哪怕是最罕見最嚴重的基因突變出現，也還有更多的道路通往成功。

演化所帶來的冗餘，能使個體免受有害突變的戕害和過於殘酷的自然選擇的淘汰，這也可以看作是基因間合作的一個方面。如果一個基因本身並不是某些有用性狀的決定性因素，那麼生物體通常在這個基因變異或缺失的情況下都不會受到什麼影響，因為有其他基因能夠填補空缺，或者基因變異本身的效果就微不足道。我們知道，許多臭名昭著的疾病的相關基因突變，對於其他物種來說就是正常狀態。全基因組測序不斷地證明，就算我們是健康的，我們所有人身上都帶有大量失活或嚴重異常的基因，其中可能包括那些明確地代表某些疾病的基因變異。

或許因為我們是一種尚在演化的物種，不確定性讓我們不安。這或許就是基因是生命因果關係中的決定因子這一想法這麼易於接受，而其細節之處又如此容易被忽視的原因。Shutterstock 友情供圖

所有這些可能令人迷惑：基因是一種是對生命起決定性作用的分子，然而它們的作用卻存在著很大的變數，並且很難預測。我們已經試圖去解釋這種現象，儘管對於遺傳和演化的研究通常技術性都很強，但研究的問題卻很直白。我們很幸運，對生命和演化如何運作一點一滴的理解，能讓我們更好地懂得在我們的本質當中究竟遺傳了些什麼，以及為什麼要遺傳這些東西。

藉此，我們可以回歸到自由意志這樣有趣的行為學話題。我們現在知道，複雜的組織是由一系列決定性因素的相互作用構成的。就算單個基因不能算得為某項發育做過貢獻，但就如人體、技能、骨骼、語言，甚至是足球隊這樣的複雜組織，是確確實實存在的，並且有物質上的基礎，而非什麼神秘的或者非物質的東西。實際上，這些「湧現」的複雜性，在本質上是相同的，是在迥異的情境下，對生物學、生態學、人類學、生理學和自由意志的同一種挑戰。

不過，又回到我們早先提過的難題：如果科學說世界是一個遵從普遍的因果律的完全唯物的現象，那麼就算是我們要為自己的想法和行為負責的說法，也要變得岌岌可危。人格？智力？犯罪行為？政治傾向？凡是能覺得出的，就算是我們的道德決斷，也一定可以從我們內在的、遺傳的基因組中得到預測。然而，我們的思想和行動並不像糖尿病或者身高這樣極端複雜的生理性狀，它們更是遠超以基因為基礎的預測的能力所及。這是一種由於科學知識的暫時不足而導致的現象，亦或是其中還有什麼更加影響深遠的東西？

問題絕非偶然，因為這個問題源自心身二元論的慣性思維。二元論認為，無論思維和意識是什麼，都不受物質約束。換句話說，從自覺擁有自由意志起，我們便擁有自由意志。我們要為我們的行為負道義上的責任，而這一假設的核心便是自由意志。這樣的假設又影響到社會和法律政策和獲得救贖的宗教觀念。顯然，如果人只是其基因的產物，那人何須擔當責任。然而，人又怎會不是基因的產物呢？

通過了解我們在這裡提出的複雜的因果關係，或許能找到答案。我們還不夠資格談道德責任這樣的信仰問題。不過從科學的觀點看，心身二元論是不存在的。思維儘管很奇妙，但事實上也是包括基因等分子的產物。然而，思維似乎根本無法基於基因而預測。原因在於大腦和其活動是數以十億、百億，甚或更多的分子和細胞相互作用的結果。從基因的活動與否，到神經連接的形成，每一次作用都存在著概率。這樣的相互作用從我們出生之前便開始，跨越我們的整個生命過程。在發育過程中，我們的大腦神經間形成連接的方式都差不多，不過對於每個人而言，神經連接的形成則是出於其個人經歷的結果。個人的行為就是大腦對我們獨特經歷產生反應的結果。

我們一點也不必驚訝。行為就和其他性狀一樣，也不能通過基因明確地預測出來。由可能性交織成的巨大網路，使行為預測的效果和預測性狀一樣微乎其微。我們的精神活動似乎是自由的，其不可預測性加強了這種感覺。然而，這種感覺的原因在於精神活動中包含的因果關係太過複雜。實際上，到底有多少相關因素參與其中都尚不可預測。從這層意義說，實際上我們確實是自由的。

有一點要指出。所有這些關於決定論、概率和複雜因果，甚至是它們對自由意志影響的問題，都並不新鮮。這些問題能夠追溯至古典哲學時期。在18到19世紀，隨著概率和統計的發展，這些問題亦經歷激辯。待到20世紀的亞原子物理大發現時，討論亦愈加熱烈。人們也認識到了多因子概率因果分析的重要性和挑戰。而從基因的角度，又為這個問題提供了新的佐證。不過從概念上講，我們對宇宙（其中包括生命）運作方式的理解，並沒有多大進步。

人類不喜歡那些無法解釋的東西。可預測性為我們帶來了想要的安全感。或許因為我們是一種尚在演化的物種，不確定性讓我們不安。況且，在這個科學的時代，我們覺得因果關係該有個唯物的理解。這是一種簡單且易於理解的決定論式的想法。我們想要手握大權，想要掌控自然，以便讓我們這些終將滅亡的生命，在這個終將滅亡世界上，能夠少面對些難題。我們希望生命里真正的因果關係能夠直白些。所以，這或許就是基因是生命的因果關係中的決定因子這一想法這麼易於接受，而其細節之處又如此容易被忽視的原因。我們生來不太能接受懸而未決的事情，除非如拋硬幣這樣，我們其實能覺察到結果的事情。當有一件無法預見的事，其中又蘊含多對多的因果關係時，事情就遠非我們的思維可以處理了。然而現實世界似乎恰好如此。