正如我们所知，这是基因的终结

W公司我们都看到了赤裸裸的头条新闻：“富有和成功是你的DNA”(守护者7月12日）；“一种新的基因测试可以帮助确定儿童的成功”(新闻周刊7月10日）；“我们的算命基因“让我们(《华尔街日报》11月16日）；等等。

问题是，许多头条新闻根本没有讨论真正的基因，而是一个粗略的基因统计模型，涉及数十种不太可能的假设。现在，基因的整个概念模型正缓慢但肯定地受到挑战。

我们已经达到了基因峰值，并且已经超过了它。

我当然，这是一个令人印象深刻的故事。今天，大多数人都知道19世纪50年代格雷戈·孟德尔（Gregor Mendel）用豌豆植物进行的育种实验。他专注于具有明确、易于计数的变异的简单性状：紫色或白色的花；长茎或短茎；光滑或起皱的种子；杂交后后代的变异模式表明与单个“遗传单位”的变异相关

迄今为止，孟德尔的遗传因素被认为是基因，但尚未确定。在20世纪初，人们很容易将它们等同于用于整个后代身心全面发展的信息和指示。

1911年，威廉·约翰森（Wilhelm Johannsen）在一篇著名的论文中警告不要这样做。他说，我们不知道这些推断但看不见的因素是如何携带如此复杂的信息的。但事实证明，约翰森被忽视的原因与其说是生物学，不如说是意识形态。

生物的复杂性与它们拥有的基因数量之间没有相关性。

20世纪20年代，偏爱的教条开始出现在不同版本中。1943年，著名物理学家埃尔文·薛定谔（Erwin Schrödinger）在都柏林的一次著名演讲中恰当地总结了这一点。他告诉他的听众，染色体“以某种代码脚本的形式，包含了个体未来发展的整个模式及其在成熟状态下的功能。”

围绕着这一代码形象，整个世界的等级和特权秩序很快得到加强。我们被告知，这些基因具有不同的“优势”，不同的排列形成了等级，决定了不同“种族”和阶级结构社会中不同阶级的价值。整个智力测试运动都是围绕着这种先入为主的观念建立起来的，测试也相应地建立起来。

这一形象助长了20世纪30年代的优生学和纳粹运动，带来了悲惨的后果。1938年，英国一个著名的教育委员会宣布，“基因不平等的事实是我们无法逃避的”，“不同的孩子……需要在某些重要方面有所不同的教育类型。”

战后的研究明智地更多地关注生物化学，但也有类似的先入之见。1953年，沃森和克里克发现了DNA的结构，这似乎证实了强大密码的存在。他们揭示了DNA中的组分序列（称为核苷酸）如何充当模板——蛋白质的编码，就像打字机将字母序列排列成单词一样。因此，公认的“中心法则”可以被认为是来自基因中代码的单向信息流：

DNA模板→ 蛋白质→ 发展特征；

似乎单单是文字的产生就等于是写一个复杂存在的整个“书”。

然后出现了在整个基因组中对基因（DNA中的成分或“字母”）进行测序的卓越技术。它的应用在人类基因组项目我们被告知，这将揭示“人类的本质”。人们做出了巨大的承诺，即很快就会发现控制人类智力、社会行为和复杂疾病的基因。

现在，在低成本、高度机械化的程序中，搜索变得更加容易。DNA成分——单词中的字母——因人而异，被称为单核苷酸多态性或SNP。对人类定义的基因搜索归结为寻找这种变异与智商、教育、疾病或其他方面的差异之间的统计关联。

多年来，失望接踵而至：在SNP和可观察到的人类特征之间，只发现了极为微弱的联系。然后又是一次想象。为什么不把最强的弱关联加在一起，直到获得与个体差异的统计显著关联？正是这种“多基因评分”，结合了成百上千个SNP，因人而异，并与诸如智商或教育分数等特质得分相关（尽管较弱），形成了我们现在所看到的跳跃式说法的依据。

如今，20世纪30年代风格的政策含义再次被人们所理解。建议包括出生时进行基因测试以进行教育干预，为所需性状选择胚胎，确定哪个阶级或“种族”比其他人更适合，等等。聪明的市场化现在看到数百万人在DNA自测工具中学习自己的基因占星术。

因此，大众媒体现在的炒作正在普及一直潜藏在科学中的东西：基因作为一个几乎具有超自然力量的实体。今天，用英国圣公会赞美诗的话来说，正是这种基因“使我们地位高低，并支配我们的庄园。”

在她1984年的书中，信息的本体论科学哲学家苏珊·奥亚马警告说：“正如传统思维将生物形态置于上帝的头脑中一样，现代思维也找到了赋予基因最终形成能力的方法。”

在科学和当今流行的描述中，基因“行动”、“行为”、“直接”、“控制”、“设计”、“影响”、“有效果”、“负责”、“自私”等等，就好像他们自己的大脑有设计和意图一样。

但与此同时，一种反指责正在形成，不是来自媒体，而是来自科学本身。

T型他长期压抑约翰森的逻辑，几十年来一直困扰着基因库，现在他终于找到了归宿。科学家现在明白DNA密码中的信息可以只有作为蛋白质的模板。它不可能像打字机上的字符一样，为更复杂的任务提供指令，将蛋白质组合成一个功能齐全的生物。

对于我们这些被灌输了在发育之前必须有一套基因指令的思想的人来说，这似乎令人困惑：如果不是在DNA代码中，那么在哪里呢？到了20世纪80年代，研究结果开始颠覆这一观念。

首先，实验室实验表明，早在基因存在之前，生物就可能以“分子汤”的形式蓬勃发展。他们自组织合成聚合物（如RNA和DNA），通过数百种成分之间的相互作用进行适应和繁殖。这意味着他们在没有总体控制人的情况下，根据当前条件，遵循组件之间关系产生的“指示”：成分信息正如遗传学家Doron Lancet所说。

从这个角度来看，基因进化较晚，是先前系统的产物，而不是它们的最初设计者和控制者。更可能是在需要时作为组件的模板：一种定期“及时”提供所需部件的设施。

后来人们慢慢意识到，我们从父母那里继承了这样的动力系统，而不仅仅是我们的基因。卵子和精子含有多种因素：酶和其他蛋白质；氨基酸；维生素、矿物质；脂肪；RNA（DNA以外的核酸）；数百个细胞信号因子；以及父母基因的其他产物，而不是基因本身。

分子生物学家一直在描述这些因素如何形成复杂的相互作用网络。他们一起根据周围不断变化的条件进行自我组织。由于对变化中的统计模式很敏感，他们预测未来的状态，通常会创造新的、突发的特性来满足这些状态。

因此，即使是单个细胞也会改变它们的代谢途径，以及它们使用基因来适应这些模式的方式。也就是说，他们“学习”，并在活着的时候创造指令。当然，基因被用作制造重要资源的模板。但这个系统的方向和结果不受基因控制。就像蚂蚁或蜜蜂的聚居地一样，在形态和变异的发展过程中也存在着更深层次的动力学规律。

一些人把这个过程比作没有指挥的管弦乐队。生理学家丹尼斯·诺布尔将其描述为随着生活的旋律起舞（他最近的书的标题）。它在早期发展中表现得最为惊人。在几个小时内，受精卵变成了一个由相同细胞组成的球，当然，所有细胞都有相同的基因组。但是，这些细胞已经通过风暴般的化学信号相互交流。通过风暴中的统计模式，再次生成指令从头开始这些细胞都有相同的基因，繁殖成数百种完全不同的类型，以一种华丽的芭蕾舞姿在正确的时间找到正确的位置。这不可能在DNA的固定线性串中指定。

因此，我们开始意识到，没有事先的发展计划或蓝图：指令是在活着的时候创造的，比从愚蠢的DNA中创造的要聪明得多。这就是为什么今天的分子生物学家报告细胞中的“认知资源”；“生物信息智能”；“细胞智能”；“代谢记忆”；以及“细胞知识”，这些术语都出现在最近的文献中。^1,2《细胞会思考吗？》是该杂志2007年一篇论文的标题细胞和分子生命科学.^三另一方面，基因型中编码的假定发育“程序”从未被描述过。

另一个阻碍因素是发现基因产品在投入使用之前通常会经历重排。

正是这些发现彻底改变了我们对遗传因果关系的看法。我们传统上认为细胞内容物是DNA指令的仆人。但是，正如英国生物学家丹尼斯·诺布尔坚持的那样对作家苏珊·玛祖尔的采访,¹“现代合成错误地理解了生物学中的因果关系……DNA在被系统的其他部分激活之前，其本身完全不起任何作用……DNA不是一种主动意义上的原因。我认为最好将其描述为一个被动的数据库，由生物体使用它来制造它所需要的蛋白质。”

当然，很容易看出直接遗传指令的印象是如何产生的。父母在一定程度上“传递”了他们的身体特征：头发和眼睛的颜色、身高、面部特征等；在统计上，有数百种疾病与单基因突变有关。众所周知，这些肯定反映了预先决定发展和个体差异的遗传密码？

但这并不是那么简单。想想孟德尔的甜豌豆。有些花是紫色或白色的，遗传模式似乎反映了单个“遗传单位”的变异，如上所述。然而，它并不依赖于单个基因。这种统计关系掩盖了染料（花青素）的几个化学合成流，这些化学合成流由整个细胞控制和调节，包括许多基因的产物。一个成分（“转录因子”）的微小改变会破坏这种配器。没有它，花是白色的。

这很好地说明了Noble所说的“被动因果关系”。类似的观点也适用于许多“遗传疾病”以及家族遗传疾病。但更多进化的功能和相关疾病依赖于上述巨大的调控网络和数千个基因。基因远非一心一意的执行者，在DNA序列上通常由十几个或更多的“调控”序列组成，这些序列被更广泛的细胞信号及其动力学用来控制基因转录。

这就解释了为什么人类的基因似乎只比苍蝇或老鼠（约20000个）多一点，而胡萝卜的基因却有45000个！生物的复杂性与它们拥有的基因数量之间没有相关性。但这与监管网络不断演变的复杂性有关。计算基因来理解整体就像通过计算字母来判断一组文献。这是不可能的。

A类这一切为现代基因关联研究提供了一个令人担忧的背景。此外，推动这些研究的统计分析本身就充满了陷阱。首先，计算多基因评分的方法通过统计操作分析了数百万个变量，为假阳性提供了巨大的机会。非常大的数据库——甚至是随机生成的数据库——可能包含大量无意义的相关性；无效假设可能会大大夸大统计显著性值。

例如，在多基因评分估计中，假设SNP关联可以简单地加在一起，就像袋子里的豆子一样，互不影响，也不受环境的影响。然后，正如国家卫生研究所网站提醒我们的那样，大多数SNP在功能上无论如何都是无关的。⁴

更重要的是，所有现代社会都是由基因背景不同、功能无关的人的移民浪潮造成的。不同的浪潮往往以随机不同的水平进入阶级结构，形成所谓的遗传群体分层。但不同的社会阶层在学习机会上也存在差异，智商测试、教育等的设计在很大程度上反映了这些差异，而不考虑学习能力的差异。因此，一些虚假的相关性也是不可避免的。

令人惊讶的是，普遍认为的基因并不真正存在。

正如杰里米·J·伯格及其同事今年12月在在线杂志上警告的那样生物Rxiv多基因评分“受到分层偏见的严重影响，因为即使是血统上的微小差异也会无意中转化为预测表型上的巨大差异。”⁵

另一个阻碍因素是发现基因产品在投入使用之前通常会经历重排。这意味着同一基因可以产生具有潜在广泛不同功能的不同蛋白质：正如中心法则告诉我们的那样，不是一对一的。同样，这种重排的指令不在基因本身。

更令人惊讶的是，人们意识到基因组中用于制造蛋白质的不到5%。大多数基因通过网络产生大量不同的因子（RNA）来调节其他基因的使用方式。

我们越来越多地发现，在复杂进化的叛徒式人类思维中，从DNA变异到发育到个体差异几乎没有预测。当然，基因是至关重要的，但几乎所有的基因变异都是以你可以改变你从A到B的旅程的方式来处理的：通过构建替代路线。杂志上的一篇论文报道说：“多种替代途径……是规则而非例外”生物系统2007年。⁶

相反，现在众所周知，在与纯种实验室动物相同的环境中饲养的一群基因相同的个体不会成为完全相同的成年人。相反，它们发展成展示在正常、遗传变异群体中发现的所有身体和功能变异。在中的报告中科学类2013年，Julia Fruend及其同事在大脑结构发育的差异中观察到了这种影响。

同样，我们现在可以理解为什么相同的遗传资源可以在不同的器官和组织中以多种不同的方式使用。基因现在用于我们手臂和腿部的发育，最初出现在既没有手臂也没有腿部的生物体中。果蝇用于性腺发育的基因现在被用于人类大脑的发育。大多数基因同时用于几个不同的组织，用于不同的目的。

我n收纸生命物理学评论2013年，詹姆斯·夏皮罗（James Shapiro）描述了细胞和有机体如何能够进行“自然基因工程”。也就是说，他们经常改变自己的DNA序列，在一生中重写自己的基因组。令人惊讶的是，基因就像人们普遍想象的那样，是DNA链上的蓝图，决定着发育及其变异-并不真正存在.

的确如此，在杂志的一篇评论中遗传学2017年，遗传学家彼得·波廷（Petter Portin）和亚当·威尔金斯（Adam Wilkins）质疑“基本‘遗传单位’概念的效用以及长期以来隐含的基因是自主因素的信念”。他们表明“经典的分子定义已经过时了。”

这些对基因概念的彻底修改需要在过去的社会政策错误重演之前尽快达到公众的要求。

Ken Richardson曾任英国开放大学人类发展高级讲师。他是基因、大脑和人类潜能：智能的科学和意识形态。

工具书类

1.Marijuán，P.C.、Navarro，J.和del Moral，R.关于原核生物智能：感知环境的策略。生物系统,99, 94–103 (2010).

2.里昂，P.认知细胞：重新考虑细菌行为。微生物学前沿 6, 264 (2015).

3.Ramanathan，S.&Broach，J.R.细胞会思考吗？细胞和分子生命科学 64, 1801-1804 (2007).

4.国家卫生研究所。什么是单核苷酸多态性？网址：https://ghr.nlm.nih.gov

5.伯格·J·J。，等。英国生物银行高度的多基因适应信号减少。生物Rxiv(2018). 检索自doi.org/10.101/1354951

6.Wagner，A.和Wright，J.复杂监管网络中的替代路线和突变稳健性。生物系统 88, 163–172 (2007).

主要图片：Supanut Piyakanont/Shutterstock