尋找智力基因
"雖然智力很容易測量，也反應了某種程度的真實，但是當科學家搜尋人類的基因組，卻找不到形塑智力的因子，進而發現這些因子遠比預期的難以捉摸。 "
撰文╱齊默（Carl Zimmer）
翻譯╱林雅玲
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重點提要
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英國倫敦精神病學研究所的行為遺傳學家普羅明（Robert Plomin）想了解智力的本質。做他這一行得要有耐心，因為研究工作之一就是要觀察數千名兒童的成長。普羅明會詢問他們一些問題，例如「水和牛奶有什麼共通的地方？」和「太陽從哪邊下山？」一開始他和同事打電話或親自對這些兒童進行測驗，現在這些兒童大多10幾歲了，所以他們利用網路進行測驗。
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就某種意義來說，這個研究的成功令人振奮。這些受試的兒童都是雙胞胎，研究顯示，同卵雙胞胎的智力分數比異卵雙胞胎的接近，而異卵雙胞胎的分數又比沒血緣的兒童更接近。這些結果和其他研究所得的結果相似，讓科學家更確定基因對於兒童的智力測驗分數有重要影響。
但是普羅明想要知道更多，他希望可以找到造成這些影響的特定基因。現在他已經有工具可以找出基因，這是他剛開始從事這個研究時不敢奢望的。普羅明和同事利用微陣列（microarray）來掃描受試者的基因，那是可以辨識50萬個不同DNA片段的晶片，這個強大的工具再加上數量龐大的兒童研究數據，代表他可以找出造成智力測驗分數微小差異的基因。
然而，當普羅明和同事揭開微陣列研究（這是有史以來最大型的智力相關基因搜尋實驗）的謎底時，結果卻不如預期。研究人員只發現六個遺傳標記對測驗成績有影響，當他們用更嚴謹的統計方法分析這些結果的可信度，只有一個基因通過考驗，不過它只對智力測驗造成0.4%的影響，更糟的是沒有人知道這個基因在身體有什麼功能。
普羅明說：「就某方面來說，這真是沒意思。」
普羅明的處境在研究智力的科學家中很常見，如同利用微陣列技術，他們以腦部掃描和其他精密的儀器來解讀基因和環境對智力發展複雜又巧妙的影響，並檢視智力差異如何呼應到大腦的結構和功能，有些科學家甚至從中得到新觀點，認為智力反應了資訊在大腦流動的方式。但是除了這些進展，智力仍然是深奧難解的謎。美國明尼蘇達大學的心理學家強生（Wendy Johnson）說：「我們對智力的了解，少得可憐。」
智力分數真的有意義？
某種意義上來說，智力並不複雜。美國維吉尼亞大學的特克海默（Eric Turkheimer）說：「我們在每個人身上都可以觀察得到智力。無論在專業上如何描述，每個人都知道有些人就是比較聰明，當你和對方交談，就可以感覺得到。」
但是這種直覺沒辦法簡單轉化成科學定義。1996年，美國心理學學會發表一份關於智力的報告，裡頭只陳述：「每個人對於了解複雜概念、有效適應環境、舉一反三、進行不同形式推理和利用思考克服困難的能力，是不同的。」
為了測量這些不同，心理學家在1900年代早期發展出針對不同思考能力的測驗，包括算術、空間推理和語文技巧，有些心理學家更建立了智力標準量表，可以比較不同測驗的成績。這些測驗中最廣為人知的就是智商（IQ）測驗，它的平均得分設為100。
然而IQ並不只是一個數字，心理學家大致上可以利用它來預測人們生活的其他層面。根據兒童時期的IQ分數，可能可以對人們在學校和工作場合的表現做出合理有效的預測。另一方面，IQ高的人甚至有長壽的傾向。
「如果你知道某人的IQ，就能洞悉這個人所有認知功能的長處和弱點嗎？」美國加州大學爾灣分校的海爾（Richard J. Haier）說：「那是不可能的！」但即使是個簡單的數字，也有可能讓你知道很多。「當你去看醫生，一開始會先做什麼？會有人先幫你量血壓和體溫，得到兩個數字。沒有人會用血壓和體溫來對你的健康下結論，但是它們是重要的指標。」
那麼，什麼是智力成績的基礎？美國國家精神衛生研究院（NIMH）的精神病學家蕭（Philip Shaw）指出：「它一定指涉某些東西」。說明「智力成績反應了什麼」最具影響力的理論，已經出現一個世紀了︰1904年，精神病學家斯皮爾曼（Charles Spearman）發現，如果有人在一項測驗裡表現得好，通常其他測驗也難不倒他們。雖然測驗成績之間的連結並不強烈，但是斯皮爾曼觀察足夠的數據後主張，這個連結是「g因素」（一般智力因素）所造成的。
斯皮爾曼無法說明普遍智力如何由大腦產生。近幾十年來，科學家一直試著在大批受試者的測驗成績裡尋找特定模式，希望得到答案︰他們發現造成這些差異的原因有兩個。環境是其中一個，包括父母養育兒童的方式到兒童發育過程中所罹患的疾病；基因則是另一個原因，它可能形塑大腦，進而影響智力測驗中的表現。
1960年代起，科學家從雙胞胎研究得到基因和環境如何影響智力的線索。雙胞胎對於智力研究如此重要是因為如果有一對同卵雙胞胎在嬰兒時期就由不同父母領養，那麼他們擁有相同的基因，卻會經歷不同的環境。如果基因對智力測驗沒有任何影響，可以預期他們成績的相似性會消失，而且關聯並性不會比沒血緣關係受試者來得高。如果基因在智力上扮演關鍵角色，同卵雙胞胎間的成績會比較相近。
普羅明說：「同卵雙胞胎間測驗成績的相關性，如同自己和一年後的自己；分開撫育和一起撫育的同卵雙胞胎之間，差異並不大。」但是這個相似度需要時間才會顯現，普羅明補充說明：「被領養的雙胞胎在16歲時的IQ比較像親生父母的IQ，一如由親生父母養育長大的雙胞胎。」
這類的研究結果說服普羅明基因在智力上扮演重要的角色，雖然它顯然不是唯一的。他表示：「這些結果讓我不得不說：我們需要做的就是尋找那些基因。」
找尋影響智力的基因
當普羅明在1990年代早期開始搜尋這些基因，幾乎沒有同伴。他說：「我知道除了我以外，沒有人會這麼瘋狂。」
因為那時人類基因圖譜還沒完成，普羅明無法輕易地掃描人類基因組。但是遺傳學家已經鑑定出一些基因的突變型和智能障礙有關。普羅明推論，這些基因的其他變異，也許會導致細微的智力差異。他和同事將受試兒童分成智力測驗成績「很好」和「很差」的兩組，試著在100個基因裡尋找經常在某一組出現的變異。他說：「老實說我們什麼也沒找到。」
所以普羅明擴大研究範圍。他捨棄檢視預先選定的基因，反而定位出數千個散佈於染色體的遺傳標記。如果一個標記在成績高或低的學生經常出現，這個標記附近可能有與智力相關的基因。他和同事增加受試兒童的人數，以找出影響比較小的基因。在這個研究的某一刻，普羅明覺得已經發現智力和一個已知基因之間有可靠的連結，這個基因是在大腦中活躍的IGF2R（生長因子受體）。但是當他和其他人嘗試要重複這個結果，卻失敗了，他表示：「這個策略還是沒有成功。」
普羅明推測需要更多的遺傳標記才能找到智力基因。產生卵和精子的過程中，細胞的染色體會交換DNA片段，兩個片段之間越靠近，就越可能一起遺傳下去。但是在普羅明早期的研究中，遺傳標記之間相距數百萬個DNA鹼基，智力基因在染色體的位置可能離得很遠，所以有時一起遺傳、有時則否。他需要一組間距更短的遺傳標記來降低這些情況發生的機率。
【本文轉載自《科學人雜誌》2008年11月號】
