基因与环境的相互作用

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为什么有些人更容易在气候变化时生病，而另一些人在极端条件下也能保持健康？或者您是否想过为什么同卵双胞胎的性格差异如此之大？这是由于基因与环境的相互作用造成的。这就是著名的“先天与后天”的争论。

基因与环境相互作用包含什么？

基因-环境相互作用是指基因型对疾病风险的影响取决于环境暴露，反之亦然，基因型对疾病风险的影响取决于基因型和环境暴露的情况。对基因-环境相互作用的研究可以阐明疾病的基本原因，并可能对公共卫生产生影响。NAT2基因、吸烟作为环境因素以及膀胱癌是基因-环境相互作用的三个例子。

吸烟是膀胱癌已知的危险因素。根据美国癌症协会的数据，吸烟者患膀胱癌的可能性是非吸烟者的至少三倍。与具有不同NAT2变异的吸烟者相比，具有某种变异的吸烟者患膀胱癌的风险要高得多。换句话说，膀胱癌的风险是由遗传因素——NAT2变异——和环境因素——吸烟行为——之间的相互作用决定的。

不同的视角

基因并非独立存在。即使我们都是生物体，我们所生活的环境也会显著影响我们的基因如何以及何时表达，以及它们如何组合。每个人都是遗传和环境之间独特相互作用的结果。以下是研究基因与环境之间这种相互作用的一些视角：

反应范围

根据反应范围理论，我们的环境影响我们的基因，决定我们在该范围内的位置，而我们的基因设定我们能够发挥作用的范围。例如，如果一个人的基因构成使其具有高智力潜能，并且她在富裕、刺激的环境中长大，那么她更有可能充分发挥自己的潜能，而不是在相当匮乏的条件下长大。反应范围理论认为，基因对潜能设定了明确的界限，而环境则控制着有多少潜能能够实现。

基因-环境相关性

从这个角度来看，基因影响我们的环境，而我们的环境影响我们的基因表达方式。我们的基因和环境相互作用，就像在反应范围内一样，它们也具有双向影响。例如，NBA球员的孩子很可能会从小就打篮球，而孩子也可能因为这种接触而能够达到他们的最大遗传和运动潜能。因此，由于父母基因（孩子也共享这些基因）的影响，孩子的环境非常适合支持孩子的遗传潜能。

表观遗传学

表观遗传学领域的研究超越了基因型，研究的是相同基因型如何以多种方式表达。换句话说，科学家研究的是如何从相同的基因产生截然不同的表型。正如前面提到的，环境的背景经常以细微的方式影响基因表达。例如，同卵双胞胎共享相同的遗传信息（同卵双胞胎来自一个分裂的受精卵，因此每个双胞胎的遗传物质相同；而异卵双胞胎则来自两个不同的卵子，分别受精于不同的精子，因此遗传物质与非双胞胎兄弟姐妹一样有所不同）。然而，即使双胞胎具有相同的基因，在每个双胞胎的一生中，基因表达的方式仍然存在巨大差异。

有时，一个双胞胎会患病，而另一个双胞胎则不会。在一个例子中，蒂芙尼的同卵双胞胎姐妹在7岁时死于癌症，但蒂芙尼的双胞胎姐妹现在19岁了，从未患过这种疾病。尽管基因型相同，但由于这些遗传信息随着时间的推移而表达的方式不同，因此这些人具有不同的表型。由于在表观遗传学的视角中，基因型不是固定和受限的，因此它与反应范围的视角大相径庭。

各种属性的基因-环境相互作用

迄今为止的研究表明，行为是遗传和环境相互作用的结果，例如气质。气质被定义为唤醒和情绪化的模式，是人格的一个持久方面。研究表明，有些孩子从出生起就比其他孩子更喜欢体育活动。此外，父母给予孩子的机会可能使一些孩子克服害羞，变得更加活跃。研究清楚地表明，在充满压力的环境中长大的孩子，例如家庭中存在婚姻冲突或长期疾病的环境中长大的孩子，可能会继续保持内向。

由于基因-环境的相互作用，心理学中经常研究智力、人格和心理障碍。在这种情况下，这些相互作用通常被认为反映了多因素遗传。多因素遗传体现在由遗传和环境因素决定的性状中。在多因素遗传中，基因型定义了表型的范围。

因此，基因型描述了孩子从父母那里继承的基本基因组合。表型是真实的、可观察到的性状，是遗传和环境因素的结果。例如，即使一个人的智力基因型平均，但其智商也会根据其所处的环境而有所不同。在这种情况下，环境控制着特定基因型的表型表达。

同样，并非所有行为和属性都受环境的影响，并且不可能断言环境或遗传原因单独导致特定行为。相反，正是这些因素的相互作用导致了某些性状的表达。

研究方法

用于研究遗传和环境因素相对重要性的方法如下。

动物研究

一种研究环境和遗传相对影响的方法。将具有相似基因组成的动物交配在一起，以研究环境因素的影响。通过这种方式，通常可以研究不同环境的影响，例如，在刺激性环境中饲养一些基因相似的动物，而在相对恶劣的环境中饲养另一些动物。同样，通过使基因不同的动物处于相同的环境中，研究人员可以评估遗传特征的影响。动物研究提供了足够的数据来形成结论，但仍然需要确定这些结果在多大程度上可以推广到人类。

收养和双胞胎研究

研究人员无法影响人类的遗传或环境起源。研究单卵双胞胎，或来自同一个受精卵的同卵双胞胎，是了解遗传和环境之间相互作用的最佳方法。由于它们的基因构成相同，因此它们行为上的任何差异都只能是由外部因素造成的。研究人员可以使用在出生时被收养并在不同环境中长大的同卵双胞胎来探索环境因素的影响。

家族研究

这是一种额外的策略，其中研究的是没有血缘关系但共享相似环境的个体。例如，一个家庭收养两个年幼、没有血缘关系的孩子，通常会给他们提供类似的环境。这些孩子所表现出的相似之处可以用类似的环境条件来解释。当某种性状在孩子与他们的亲生父母之间有很强的关联性，而在孩子与他们的养父母之间有较弱的关联性时，就足以证明遗传因素在决定该性状方面的重要性，反之亦然。这是由研究个体基于其遗传相似程度的发育心理学家完成的。

结论

基因本身并不能决定个体的特征，环境也起着重要的作用。然而，两者对不同性状的贡献程度有所不同，还需要进一步了解。通过发育研究，心理学家和生物学家旨在解答这些多学科问题。