解码生命 守护健康

肥胖、脱发、乳房大小...这些都被基因决定了?其实还是有救的

2017-08-11 08:02:12知乎日报

 

 

知乎君的声明

在昨天的头条「地震时高层建筑更安全?地震预测没意义?这些你一定要知道 」推送中,知乎君遗漏了关于地震云部分的作者信息,在此向原作者表示道歉,并在此补充声明作者的信息:

问题「地震云形成原理是什么?真的能预测地震么?」下中国科普博览机构帐号的回答,作者:中科院大气物理研究所 李汀@大脸撑在小胸上 「科普中国」是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

 

 

 

图片来源:Pixabay

 

从最基础的血型、肥胖、脱发,到越来越复杂的智商、性格,这些人类特征背后的遗传基因不断被科学研究所发现和深入拓展。


有人认为基因决定命运,果真如此吗?


本期,知乎君和大家一起科学地探究一下基因遗传的问题。基因不可逆,但你能做的却有很多。

 

 

哪些特征会遗传给下一代?

 

知友:庄时利和 (170+ 赞 知乎编辑推荐)

 

 

我们身处的这个宇宙已经有 140 亿年历史了,地球则形成于 46 亿年前,在 38 亿年前出现了最早的生命形式,而人类出现的历史不过几千万年。如果将宇宙的历史压缩到一年内,那么人类是在这一年最后一天的下午六点钟才出现。

 

人类之所以能成为这颗蓝色星球上最具影响力的生物,得益于在一代又一代的繁殖中,人类那些优良品质得以延续和进化。判断一种物质是否属于生命形式有许多不同的标准,其中一个特性就是看是否将自身的特质遗传给下一代。

 

在我们身上,有许多特征和遗传是直接相关的,而有些可能关系会更复杂一些。

 

血型

遗传相关性:100%

 

血型的遗传特点可能是大家比较熟悉的,毕竟咱们的中学生物教材对于这个知识点就已经讲得很详细了。


血型是与遗传因素高度相关的,大家最熟悉的应该是 ABO 血型系统,其实医学上有三十多种血型系统,ABO 血型系统是最早被人类发现的一种,这个系统的发现者——维也纳大学的卡尔·兰德施泰纳教授也因此获得了 1930 年的诺贝尔生理学或医学奖。

 

 

ABO 血型是由单基因决定,位于第 9 对染色体上。该基因有三个等位基因,其中 A 和 B 是显性基因,而 O 是隐性基因。根据父母的血型,可以推算出孩子的血型有哪些可能性,例如父母都是 O 型血,那孩子一定是 O 型血。

 

红绿色盲

遗传相关性:100%

 

色盲有很多种类型,包括全色盲和部分色盲,而比较常见的是部分色盲中的红绿色盲,患者无法分辨红色和绿色。


红绿色盲为伴 X 染色体隐性遗传病,这种遗传病有两个特种,第一是伴 X 染色体,红绿色盲的基因位于说明与性别关系密切(男性红绿色盲远多于女性);第二是隐形遗传病,也就是说父母都视力正常的情况下,孩子可能会是色盲。如果母亲一方是色盲的话,那她的女儿有 50%的概率会是色盲,而她的儿子则一定是色盲。

 

【红绿色盲测试】

 

红绿色盲可能是发病概率最高的遗传特征了,在随机抽选的 100 位中国男性中,可能有 7~8 位是红绿色盲。


几千万年的人类进化史中色盲基因得以保留说明了一点,色盲并非缺陷,而是一种适应


色盲人群视网膜中的视杆细胞数量更多,这使得他们在弱光环境下拥有比正常人更好的视力,而这一优势,在原始社会以及古代缺乏人工光源的黑夜里是极为重要的。

 

【喵星人也是色盲,但弱光环境下视力比人类好得多,它们视网膜上拥有更多的视杆细胞,这有利于它们在夜间进行捕猎。】

 

脱发

遗传相关性:80%

 

大家以往听过的说法是,脱发是母系遗传的,如果母亲家族里的男性(例如外公、舅舅)是秃顶的话,那么你以后也可能是秃顶。然而,这种说法目前并未获得医学上的严格证实,我们目前所知道的两点是,第一,脱发的基因来自于父母双方,第二,脱发是多基因和环境共同决定的,即便父母不脱发,子女仍然有脱发的可能性。

 

和前面的血型以及色盲不一样,脱发可能涉及到多个基因,有的位于 X 染色体上,有的则位于常染色体上,其中一个决定脱发的关键基因位于 20 号染色体的 20p11 区域。拥有该基因的男性,未来秃顶的概率是其他男性的 4 倍。

 

在脱发遗传这一块,英国王室可能是最好的一个例子。如今英国王室的多位男性成员可能都携带了脱发的相关基因,直接上图吧。

 

【祖孙三人:菲利普亲王、威廉王子和哈里王子】

 

乳房大小

遗传相关性:50%~60%

 

作为第二性征,乳房大小在女性的一生当中是会变化的。对于成年女性来说,主要决定乳房自然大小的是乳房中的脂肪和腺体的体积,其中脂肪的影响会更大一些。

 

根据遗传、年龄、哺乳情况和胖瘦程度的不同,乳房的大小有很大差别,而遗传因素是决定乳房大小最关键的一点。目前已经发现有 7 个相关基因,这些基因或是通过控制激素水平高低影像腺体发育,或是通过控制脂肪代谢影响乳房的脂肪堆积,最终影响了乳房的外观大小。

 

根据对双胞胎人群的统计,乳房大小的遗传相关性大约是 50%~60%,女性乳房大小和她母亲还是有较大关联的。


乳房大小很难通过后天的努力去改变,按摩、吃木瓜等方法并不管用,通过锻炼增强胸大肌对于改变乳房外观作用也不明显,而积极锻炼可带来的健康益处是体脂率降低——这对于主要由脂肪构成的乳房来说并非好事。


若是希望通过补充外源激素的方法刺激乳腺再发育,则可能会增加罹患乳腺癌的概率。对于成年女性而言,想要在短时间内改变乳房大小(不考虑哺乳期变化),唯一有效的方法可能就只有整形手术了。

 

【医学工作者马云教授公布研究数据,揭示中国女性胸部大小地区分布情况。】

 

身高

遗传相关性:60%~80%

 

虽然受到后天营养、运动的影响,但遗传依然是影响身高的最重要因素,例如姚明一家子。姚明身高 226cm,姚明妻子叶莉身高 190cm,而姚明的 7 岁的女儿姚沁蕾身高已经将近 140cm。


根据测算,身高的差异有 60%~80%是基因决定的,而剩下的 20%~40%则归结于环境因素(如后天营养)。人种的差异决定了身高受基因影响的概率高低,例如亚洲人身高受基因的影响概率低于白人,这也是为什么有一些网络上的「父母身高推测孩子身高公式」失灵的原因。

 

根据 2014 年发表在期刊《自然遗传学》上的研究,有 697 个基因与人类身高变异有关。相信随着研究的深入,还会有更多的相关基因被科学家们发现。而这庞大的基因数量也说明了一点,相对于红绿色盲、血型这样简单粗暴的基因关联,身高与遗传的关系要复杂得多。

 

当然,除了遗传因素以外,后天的营养和运动也会影响人类的身高。中国现在许多 00 后的初中生、高中生的平均身高都比他们父辈们在同样年龄时高出一大截,其中很重要的一点就是随着经济进步,中国儿童青少年的膳食营养状况得到很大改善。

 

【北京男孩平均身高】

 

肥胖

遗传相关性:40%~70%

 

肥胖是目前人类健康的一大威胁,它与高血压、糖尿病和心脏病的多种慢性病息息相关。在医学上,通常将身体质量指数(BMI)≥30(WHO 标准,中国标准是≥28)称为肥胖。


流行病学的研究结果告诉我们,肥胖是和遗传有密切关系的,如果父母都有肥胖,那么子女有 80% 的概率也是肥胖;相反,如果双方体重都正常,那么子女患有肥胖的概率不超过 10%。

 

然而,与肥胖有关的基因还在研究当中,目前发现至少有 41 个基因与肥胖相关,例如 2007 年发现的第一个肥胖相关基因变异(FTO)位于第 16 号染色体上,携带该基因的人患有肥胖的概率比不携带的人高出 20%~30%。


在人类的进化史上,携带肥胖基因可能是件好事,因为这意味着更容易将食物转化为脂肪储存,毕竟在 20 世纪前大多数人是吃不饱饭的。


然而在食物供应极为充裕的今天,肥胖基因往往意味着更高的心血管病风险,发现这些基因,了解遗传对于肥胖的影响并及早做出干预,将会有助于降低这些慢性病的发病率。

 

对于携带肥胖基因的人来说,他们仍然有很多办法可以避免肥胖的结局,例如合理膳食和积极锻炼等。超过 24 万人的研究结果显示,在携带肥胖相关基因的人群中,积极活动的人可以比懒人降低 30% 的肥胖风险。

 

【51 岁的印度演员阿米尔汗在电影《摔跤吧!爸爸》中的前后对比。他用决心和行动告诉人们,管住嘴和迈开腿是减肥最有效的方式。】

 

智力

遗传相关性:20%~50%

 

和身高一样,智力也是人们非常关注的特征之一。


通常采用智商来评价智力高低,一般人的平均智商在 85~115 之间,高智商跟人生的成功没有必然关系,但是高智商代表着更强的学习能力,更容易通过考试的层层选拔,最终进入更好的大学。


对于最终教育程度、收入甚至寿命,智商都有一定的预测作用,这也是为什么许多人热衷于智商测验的原因之一。

 

和身高一样,智商是由遗传和环境因素共同决定的,不同人种的智商存在一定的差异,例如犹太人的平均智商在 112–115 之间,高于其他种族的平均智商,这也是只占全人类人口 0.2% 的犹太人获得了 20% 的诺贝尔奖的重要因素之一。

 

儿童时期的智商有 40% 是由遗传因素决定的,如果父母都是高智商人群(IQ>125,人群中占比<5%),那么孩子也有很大的概率也是高智商。


有很多基因都对智力有影响,根据今年发表在《自然遗传学》上的一篇文章,目前已有 52 个智力相关基因被发现。这些基因(例如 FNBP1L 基因)在一定程度上会影响大脑神经元的的分化以及突触形成。

 

然而,大脑的发育比身高(骨骼)的发育复杂多了,即便是发现这些基因会影响大脑发育,最终影响智力高低,目前医学界仍不清楚具体的生理机制,更不清楚如何通过调节这些基因去改变人类的智商。我们所知道的是有以下几点:

 

第一,父亲和母亲的基因对孩子智力的形成都有影响,母亲可能略大一些。

 

第二,智力不仅取决于先天因素,后天家庭环境、学校教育也起到了非常大的作用。

 

因此,如果希望孩子更聪明,首先爹妈得不能笨,其次父母应当为孩子创造良好的家庭氛围和学习环境。很多人都希望孩子不要输在起跑线上,但却忘了自己其实就是孩子的起跑线。

 

【香港特区行政长官林郑月娥出身贫寒,但通过自身奋斗考入香港大学,丈夫林兆波是剑桥大学博士,两个儿子也都毕业于剑桥大学。】

 

「我两个孩子小的时候,我从来没有请一个工人,煮饭什么事都是我亲自做,我觉得这个很重要,孩子要感觉到妈妈是照顾他们的。尤其他们年纪小的时候,他要见到妈妈,他要知道妈妈是把孩子放在最重要的位置。」

 

——林郑月娥

 

随着遗传学研究的不断深入,许多人类特征背后的遗传基因被人们所发现。从最基础的血型、色盲、脱发,到越来越复杂的智商、性格,这些基因研究不仅颇有趣味,而且有助于我们对于一些遗传问题进行及早干预。

 

基因不代表命运,基因的多样性是让人类社会充满着无限可能的重要因素。


就像科幻电影《千钧一发》里,男主角文森特是一个基因不良的人,出生以来就决定了他患有近视和心脏病的概率高于常人,基因检测判断他只能活到 30 岁,然而他最终通过自己的努力挑战着基因决定论,实现了自己飞向太空的梦想。


今年正好是《千钧一发》上映 20 周年,从这部电影里,我们看到了一个坚定的信念——

 

也许我没有伟大的基因,但我却有不懈拼搏改变命运的勇气。

 

参考资料:

Hillmer, A. M., Brockschmidt, F. F., Hanneken, S., Eigelshoven, S., Steffens, M., Flaquer, A., ... & Nothen, M. M. (2008). Susceptibility variants for male-pattern baldness on chromosome 20p11. Nature Genetics, 40(11), 1279-1281.

Richards, J. B., Yuan, X., Geller, F., Waterworth, D. M., Bataille, V., Glass, D., ... & Mooser, V. (2008). Male-pattern baldness susceptibility locus at 20p11. Nature Genetics, 40(11), 1282-1284.

曹若湘, & 吕若然. (2008). 北京市学生身高体重发育现状及发展趋势分析. 中国学校卫生, 29(8), 712-714.

Eriksson, N., Benton, G. M., Do, C. B., Kiefer, A. K., Mountain, J. L., Hinds, D. A., ... & Tung, J. Y. (2012). Genetic variants associated with breast size also influence breast cancer risk.. BMC Medical Genetics, 13(1), 53-53.

Wade, T. D., Zhu, G., & Martin, N. G. (2010). Body Mass Index and Breast Size in Women: Same or Different Genes?. Twin Research and Human Genetics, 13(5), 450-454.

Kolata,Gina (2007). Rethinking thin: The new science of weight loss - and the myths and realities of dieting. Picador. p. 122. ISBN 0-312-42785-9

Dina, C., Meyre, D., Gallina, S., Durand, E., Korner, A., Jacobson, P., ... & Froguel, P. (2007). Variation in FTO contributes to childhood obesity and severe adult obesity. Nature Genetics, 39(6), 724-726.

Sniekers, S., Stringer, S., Watanabe, K., Jansen, P. R., Coleman, J. R. I., & Krapohl, E., et al. (2017). Genome-wide association meta-analysis of 78,308 individuals identifies new loci and genes influencing human intelligence. Nature Genetics.