天生我材：大脑构筑如何塑造人的个性_[爱尔兰]凯文·J.米切尔(Kevin J.Mitchell)_9787313227782

是什么让你成为现在的你?是什么让我们每个人都与众不同?著名的神经科学家和科普博主KevinJ.Mitchell将人类的多样性和个体差异追溯至最深层次:我们大脑的构造。他巧妙地指导我们进行重要的新研究，包括他自己开创性的工作，他解释了我们的大脑在出生前的发育方式如何强烈地影响我们一生的心理和行为，塑造我们的个性、智力、性，甚至我们感知世界的方式。我们都有一个制造人类大脑的基因程序，而制造像你这样的大脑的程序是专门编码在你的DNA中的。但是，正如Mitchell解释的那样，程序运行的方式受到每个人独有的随机发展过程的影响。发育和遗传变异的结合在我们大脑的连接方式上创造了先天的差异——这些差异影响着我们心理的各个方面——这种洞见有望改变我们看待先天和后天相互作用的方式。

一颗滚石
许多年前，著名的发育生物学家康纳德沃丁顿曾经发明了一个视觉隐喻，用以描述这类发育中的随机过程（即那些服从随机概率分布的过程）与它们导致高度可变的结果的方式（见图4.6）。在这个图景中，一个小球在类似于山坡的起伏不平的地形上滚落。小球代表着在发育历程中的生物，坡顶代表最初受精时，坡脚代表发育的可能结果。山坡上分布着各种凹陷和谷地，小球可能会沿着不同路径到达不同的终点。

图4.6发育中的随机性［从“表观遗传势能斜坡”上滚落的小球所代表的是正在发育的生物。这个斜坡的形状由生物个体的遗传组成所决定。在特定阶段，内部条件的微小变化（噪声）可以把小球从一条发育轨道拐入另一条，有时这会导致最终表型的巨大差异，即使在遗传上完全相同的个体之间（A相对于B）］
当小球滚落时，每当遇到峡谷的起始点，微小的随机变异就能影响它是向左还是向右滚动。如果让小球滚落100次来观察结果，可能70次会进入某个左边的假想峡谷，30次进入右边。但是这些概率在不同人中会存在差异，因为每个人“地形”的精确形状体现的是各自拥有的基因组。
假设向左或向右滚动这两种可能结果代表的是某个人是左撇子还是右撇子。对于某个人而言，通向右撇子的峡谷也许特别深，并且拥有宽阔的入口，因此小球从顶部滚入这个峡谷的可能性就非常高。如果让小球滚落100次，可能只有一两次会落到另一条代表左撇子的峡谷。而对于另外一个实际上就是左撇子的人，他的地形很可能非常不一样，代表左撇子的峡谷可能更容易进入，每100次中小球可能落入10~20次。
除了考虑左右撇子，我们也可以用类似的方式来考虑临床上的结果，例如某个人是否会得癫痫、孤独症或精神分裂症。这些疾病的遗传也是概率性的。个体所遗传的是一种遗传风险或者说患病体质，但是否发病受到非遗传因素的影响，发育变异很可能对此起关键作用。例如，如果同卵双胞胎中的一个患有精神分裂症，另一个也患病的可能性大概是50%。尽管两者所遗传的患病风险应该是一样的，临床结果则可能一个比另一个糟糕得多。但是，如果对这对双胞胎各自的后代进行观察，发病者的后代与未发病者的后代患精神分裂症的比例是一样的。也就是说，无论发病与否，风险都会被后代继承。
对于大脑的体积或者结构连接这类定量变异（而非具备多种截然不同的发育结果）的性状，也可以使用同样的隐喻。你可以把它们想象为小球滑落的山脚是一片较为平缓的平原，它代表着在一定范围中的连续结果。
基于亚里士多德学派的术语，沃丁顿将这个隐喻命名为“表观遗传势能斜坡”，它指的是某一个体的涌现或发育过程。（请勿将其与现代生物学中的“表观遗传学”相混淆，后者指的是一种调控基因表达的特定机制。）表观遗传势能斜坡很好地抓住了这个过程的两个特点：首先，个体间存在遗传变异；其次，随机变异有机会影响每一次发育过程。除此之外，更重要的是它还说明了一个关于发育工作机制的重要概念——它是一个自组织过程。
原则上讲，发育能够走的路径有无限多条——任何细胞的基因表达状态有无限多个，在生物体中组织这些细胞的方式也有无限多种。但是，对于任何生物而言，实际上开放的发育路径高度受限于各种反馈互作和基因组中编码的控制系统。由于这些相互作用，仅有有限的总体基因表达状态或者说表达谱是稳定的。细胞能分化成皮肤或肌肉细胞，但不会变成介于两者之间的某种状态。细胞能形成心脏或肝脏等器官，却不会变成奇奇怪怪无可名状的一团。（在癌症中，这些相互调控和反馈的系统以某种方式被扰乱或短路，从而解除了对细胞命运和组织命运的正常限制。）
数百万年间，这些发育机制都朝向一个目标进化——产生能够生存下来的生物（并且孕育能够继续生存下去的子代）。内含于基因组之内的自组织规则与指导程序确保生物发育的表型会沿着一系列可预测的阶段达成预期结果。沃丁顿把这个过程叫作“渠化”，并构思出表观遗传势能斜坡上的凹陷和峡谷来说明它。

你还可能感兴趣

我要评论