分享嘉宾 李英睿碳云智能首席科学家、联合创始人。曾主导和参与人类基因组基础研究、复杂疾病和肿瘤研究的多项重大科研计划。2016年2月25日入选《福布斯》杂志“30位30岁以下亚洲人物榜”（Forbes 30 Under 30 Asia）生命科学榜。以下是小觅根据李老师上期的直播话题《揭秘孩子长相智商的遗传密码》整理的内容下半部分——智力与遗传的关系。智力的定义我们来看一个相当争议的领域——智力。什么是智力？一直以来，人类的智力主要是从认知心理学角度定义的，智力包括了知觉、意识、自我感知和意志等等。智力使得我们可以记住东西，并应用于认知、学习、建立概念、理解、推理、抽象、去做计划、去解决问题、语言沟通等等，都是智力的部分。实际上，从动物智能和人工智能的角度来看，感性、直觉等都属于我们智力的部分。可以看出来，智商测试只是人类智力中比较便于解释和量化的一部分。 我相信大家都会同意，像爱因斯坦这样的科学家，贝多芬这样的艺术家，或者像达芬奇这样的“杂家”、“外星人”，都是智力高峰的代表，对吧？不过，虽然认知心理学的发展有不少，但对于智力的生物学基础目前还很不清楚，和人类基因组计划媲美的脑科学计划也才刚刚开始。只能说有证据表明，像脑容量、神经元的堆积密度，神经元的传导速度，神经元的类型及连接的拓扑结构等等都与智力有关系。最近，也有多项研究表明，大脑神经元尽管都是来自于受精卵（理论上它们的基因组大部分是一样的），但是实际通过单细胞测试的方法发现：大脑的神经元与神经元之间的基因组竟然是不同的！ 那些沉睡在我们人类基因组当中的远古病毒转座子序列（转座子：一类在很多后生动物中发现的可移动的遗传因子）在大脑当中十分活跃，它们跳来跳去，促进了神经元基因组的突变，这些突变一定程度上还受到了所谓的“正向选择”（也就是说神经元本身也倾向于有很多的遗传突变），进一步增加了研究的难度。人类为什么聪明？Anyway，不管研究有多么困难，争议有多么大，但是我想大家基本上还是有共识的：人类比其他灵长类，哪怕是最接近的猩猩，还是要聪明不少的。 这里就有一个有意思的现象。其实如果大家以前关注与基因相关的科普，可能知道，相对于其他灵长类，我们的基因并不多，甚至差不多数量，而且大部分基因都是同源，在蛋白质的编码序列上是高度相似的。那么是什么造成了我们和它们有这么大的差异呢？ 2013年的一项研究，通过对人类和非人灵长类基因表达的比较，科学家发现了许多“跨物种表观遗传学差异”，表观遗传学和遗传学有一点区别，遗传学主要关注的是DNA的序列，而表观遗传学关注的是在DNA序列相似的时候，它们的一些DNA修饰（如DNA甲基化和组蛋白甲基化等）的变化。所以，我们和他们的差异不在蛋白质序列上，而是在整个发育相关的调控网络上，也就是说，是我们的基因表达网络、调控网络的复杂度让人类成为“天子骄子”。一种假说认为，人类的社会交往和劳动分工对与大脑发育相关的基因造成了正选择压力，使得这些非编码区域的表观遗传学差异最终被突变稳定下来。（Hernando-Herraez I， Prado-Martinez J， Garg P， Fernandez-Callejo M， Heyn H， Hvilsom C， et al. (2013) Dynamics of DNA Methylation in Recent Human and Great Ape Evolution. PLoS Genet 9(9): e1003763. doi:10.1371/journal.pgen.1003763）智力与遗传的关系智力的遗传度接下来我们看看智力的遗传度。智力和长相一样，也是有遗传度的。目前有充分证据表明：我们已经研究过的所有可以定义智力的性状都显著地受到遗传的影响。但是！但是！没有任何一个智力性状的遗传度达到100%！尽管智力受遗传影响显著，但是其影响因子非常非常分散，也就是说它是有非常多的单个极小因子的造成的影响。智力相关的遗传因子比以往研究过的任何一个主要人类表型都要多，要更复杂。一个有意思的现象：智力的遗传度在人类成年过程中逐步上升，在婴儿时期大概只有0.2左右，在青年时期是0.4，在成年时期有0.6左右。也就是说，小孩的智力主要不是由遗传决定的，而成年人的智力差异，过半要归咎于遗传。有假说认为，环境因素似乎“逼迫”小朋友利用这些基因来快速发展自己的认知能力。还有一个不知道是好是坏的现象：极高智力人群的数量遗传分布和组合与普通人似乎有较大差异。他们是一种组合系统，我们是另一种组合系统。也许那些参加”最强大脑“的嘉宾，真的是另一类人吧。（Molecular Psychiatry (2015) 20， 98–108; doi:10.1038/mp.2014.105） 我们来看看诺贝尔奖吧，大家总是觉得爸爸亚瑟·科恩伯格和儿子罗杰·科恩伯格能够跨几十年获得诺贝尔奖，是一件很牛的事情。但是我们刚刚讲完了极高智力人群的故事，所以在诺贝尔科学奖的领奖台上能够看见父子同台，并不应该那么惊讶，因为天才相对而言都是相似的。下图这个2009年的研究总结了认知能力与综合智力的关系： （Davis OSP， Haworth CMA， Plomin R. Learning abilities and disabilities: Generalist genes in early adolescence. Cogn Neuropsychiatry2009; 14: 312–331.）这张图从左到右，g是综合智力，Reading是阅读，Math是数学，Language是语言。其中红色的A是遗传因素，E是环境因素，C是相互作用。可以看到，综合智力、阅读、数学和语言能力相互之间的关联性是非常强的。综合智力刚刚过半由遗传决定，其中数学与遗传关系最大，语言与遗传关系最小。智力与社会上面的研究似乎在说，遗传对于智力的影响是比环境更大的。不过我们应当认识到一个问题，人作为一个社会的动物，智力本身已经深入到我们社会文明当中了，与许多所谓的“环境因子”深度关联。比如说，在配偶选择偏好上，智力因素比长相和性格的相关性要更强，尤其是“语言智力”。这种“聪明人找聪明人”的本能，使得我们刚刚估计出来的遗传度会偏大。另外，社会经济学地位与智力有着不可否认的正向关联性。尽管这是关联，谁是因谁是果不清楚，但是这无疑也是值得考量的重要因素。2014年的研究表明，教育程度与智力的相关性达到了0.9以上，与社会地位的相关性也有0.2，至少在统计上也是一个非常非常显著的结果。（Marioni RE， Davies G， Hayward C， Liewald D， Kerr SM， Campbell A et al. Molecular genetic contributions to socioeconomic status and intelligence. Behav Genet 2014）学业能力测试 所以，智力与遗传的基础研究一直是一个高度令人紧张，尤其是令外行紧张的话题。这是一个极其容易被毫无根据的想象力妖魔化，并且以莫须有的罪名封杀的科研分支。即使如此，科学家还是为了了解人类自身的关键付出了不懈的努力。刚才我们谈到，教育与智力高度相关。因此，一些伟大的研究在学业能力测试与遗传相关的名义之下，在自由民主国家，得到充分的开展。 （Genome-wide association study identifies 74 loci associated with educational attainment Nature 533， 539–542 (26 May 2016) doi:10.1038/nature17671）今年早些时候，《自然》杂志发表了美利坚合众国领衔的一项30万人的一个研究，目标是找到教育的履历时间（也就是学历）与遗传的关系，研究一共发现了74个统计显著的关联位点。这些位点当中，有许多与神经元生长，大脑发育和转录辅助因子活性相关的基因形成的核心网络，这个当然也是比较make sense的结果。遗传与环境对学科选择和成绩的影响 （Rimfeld， K. et al. Genetics affects choice of academic subjects as well as achievement. Sci. Rep. 6， 26373; doi: 10.1038/srep26373 .2016.）同时期，英国科学家做了一个关于10万高中毕业生的A-Level测试的研究，调查对于专业选择还有专业成绩中，遗传和环境起到的影响。左图是专业选择，右图是高考成绩。红色是遗传因素，深蓝是环境因素，浅蓝是遗传和环境相互作用。我们可以看到，不同学科，确实是有所不同，比如说，数学和物理学，遗传因素会更多一些。天赋基因检测为啥是骗局？那么，既然智力的遗传度这么高，甚至与我们的专业方向都有所关联，那么，我们是否可以通过基因检测，来预知我们的智力和天赋呢？当前市面上，上至某些上市公司，下至许多皮包公司，都在以市场需求为名疯狂地推广“天赋基因检测”。我们来看看这是个多么无节操的骗局！ 刚才我们谈到了三十万人的研究，才发现了74个基因位点和我们的学业能力有相关性，他们加在一起，一共解释了智力差异的多少呢？不到1%！第一，尽管智力的遗传度很高，但是我们所不知道的远远要多于我们知道的。“智力遗传度很高”和“做了基因检测就能预测智力”，这两个概念是完全不同的！第二，难道我们要根据这样一个远未成熟的科学问题，去决定后代的未来吗？再者，即使我们已经清晰地知道了所有的遗传因素，难道我们就有这个权利去控制下一代么？ 有时候我也在想，也许做这些天赋基因的“毒瘤企业”是对的，因为作为一个父母，不是把挣这数千数万块钱的时间拿出来培育孩子，而是去找控制孩子的方法，这本身就说明了很多问题！我们经常说网上的谣言的本质是一个智商测试，我觉得这个天赋基因的检测还真是一个智商测试，只不过这是对父母的一个智商测试！智力虽然明晰的位点很少，但是遗传度足够高。选择相信骗子，是不是确实在一定程度上预测了自己的下一代的未来呢？双亲对孩子智力的影响最后来看看父母对于孩子智力的影响。网上流行很多说法，比如说孩子智力由母亲决定，或者女孩的智力由父亲决定，男孩的智力由母亲决定。 实际上，认知能力测试当中，母亲的得分与孩子的相关性，确实也要比父亲得分与孩子相关性更高。不过，我个人认为这更多是因为母亲在养育孩子上通常花更大的功夫和更多的时间。当然我们前面分析过，可能对于男孩，单纯从信息传递角度来说，妈妈比爸爸多个5%，而女孩没有这个差异。父亲的反击：等位基因特异表达那么父亲对遗传的贡献真的要比母亲少一点吗？ （Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance doi:10.1038/ng.3222）也不是。最新的研究表明，虽然在性染色体上父亲“吃了一点亏”，但在常染色体上，同样一个基因位点，来自于父亲的等位基因表达略微高于母亲。也就是说，父亲传递的信息少一点，信息表达却多一点，综合起来，看来还是平衡的吧。总结最后，我想给今天的主题做个总结。希望大家今天参与了我们的讨论以后，能够理解到一个道理：我们每个父母并不仅仅是遗传给了孩子两套染色体。不管是长相、智力还是其他的性状，既有先天的因素，也有后天的因素。先天的因素不可改变，但是后天的因素我们可以努力。每个孩子需要的是父母的榜样、陪伴而非宠溺，需要的是父母的引导而非控制。这是我们真正的未来，是父母真正的责任。说实话，本人对这次主题并不是特别的满意，因为我认为：与其关注他像谁，不如关注他想成为谁。如此，孩子们才会成为我们真正的骄傲和人类文明未来的希望，他们能够最终回答我们今天尚且不能回答的问题。最后，谢谢大家！想重温《科学揭秘孩子的长相智商》的上半部分“长相的遗传秘密”请戳这里：是什么影响你的颜值？揭秘孩子长相的遗传密码 | 第1期微课分享（上）参考文献：Hernando-Herraez I， Prado-Martinez J， Garg P， Fernandez-Callejo M， Heyn H， Hvilsom C， et al. (2013) Dynamics of DNA Methylation in Recent Human and Great Ape Evolution. PLoS Genet 9(9): e1003763. doi:10.1371/journal.pgen.1003763Molecular Psychiatry (2015) 20， 98–108; doi:10.1038/mp.2014.105Davis OSP， Haworth CMA， Plomin R. Learning abilities and disabilities: Generalist genes in early adolescence. Cogn Neuropsychiatry2009; 14: 312–331.Marioni RE， Davies G， Hayward C， Liewald D， Kerr SM， Campbell A et al. Molecular genetic contributions to socioeconomic status and intelligence. Behav Genet 2014Genome-wide association study identifies 74 loci associated with educational attainment Nature 533， 539–542 (26 May 2016) doi:10.1038/nature17671Rimfeld， K. et al. Genetics affects choice of academic subjects as well as achievement. Sci. Rep. 6， 26373; doi: 10.1038/srep26373 .(2016).Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance doi:10.1038/ng.3222作者：李英睿编辑：Yogurt图片：部分来源于网络关注觅我微信公众号：meumlife觅我Meum，用科学有料的方式解读你的身体密码，帮你重塑更好的自己。