2013年3月1日

都是邪惡基因惹的禍?

作者/黃貞祥(作者任職於中央研究院生物多樣性研究中心)

美國康乃狄克州費爾菲爾德郡紐敦鎮小學槍擊血案震驚全球,20歲的槍手藍札( Adam Lanza)在家開槍弒母不久後, 開車至桑迪胡克小學槍殺20名兒童和6名教職員,最後飲彈自盡。這是美國歷史上死亡人數第二多的校園槍擊案,僅次於2007年維吉尼亞理工大學槍擊案。這讓連任成功的美國總統歐巴馬下定決心,在第二任期就職演說中強調槍械管制的政策,引起右翼的全國槍枝協會的強力反彈。

在科學界,這起重大槍擊案也引起另一場爭議,因為有遺傳學家將破天荒地試圖把槍手藍札的DNA作全基因體定序,找出血液中是否含有「邪惡基因」,導致他犯下這起慘無人道的大屠殺。

負責為槍擊案死者驗屍的康州法醫卡佛( H.Wayne Carver),委託康乃狄克大學( University of Connecticut)的遺傳學者進行這項研究。康乃狄克大學的遺傳學家表示,他們將會研究分析藍札的基因體,找出是否有異常或突變,增加攻擊性或暴力行為的風險。

貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)分子與人類遺傳學系系主任包德( Arthur Beaudet) 表示, 康乃狄克大學的遺傳學家可能試著偵測出明顯基因異常,或試著找出與攻擊性行為相關的基因異常。包德也認為,遺傳學家應該能夠進行這類研究,因為已知有部分突變會導致暴力或侵略性行為。

將在康乃狄克大學進行的研究之可行, 還要拜第二代定序技術(Second generation sequencing technologies,或稱次世代定序技術Next generation sequencing technologies)的成熟發展, 讓人類基因體的定序工作不再是耗費上百億美元、上千個博士級研究人力,還有十幾年時間的困難研究。應用這個新技術,遺傳學家能夠在幾個月內完成人類全基因體定序和分析的工作。

即使科學家現在能用相對低廉的價格,在短時間內把槍手藍札的DNA作完整的定序和分析,這就能夠協助科學家尋找到讓他成為冷血殺人狂的基因突變嗎?究竟是否真的存在導致暴力事件的「邪惡基因」呢?全基因體定序究竟能夠回答多少問題?

研究人類侵略性( aggression)的心理學,已經受到遺傳學研究的影響。科學家發現,環境和遺傳的因素在人類和動物的行為上扮演重要的角色。「侵略性」並非是萬惡的,在演化中甚至能夠在個體爭奪資源時,帶來一定的優勢。可是人類的侵略性在文明社會卻會帶來不必要的傷亡。

在過去,曾有遺傳學家認為染色體異常,是導致暴力犯罪的原因之一,尤其是帶有XYY性染色體的人,被認為特別容易犯罪。科學家曾認定,帶有XYY性染色體的人,會有特別高的身高和暴力傾向。這個觀點曾被教科書廣泛引用,可是事實上卻缺乏科學證據,基本上就是標準的以訛傳訛。愈來愈多的證據反而顯示,XYY性染色體的男人確實長得較高,可是卻沒有
特別具暴力傾向。當學界漸漸認識到這個對染色體異常的認知偏見後,就把注意力轉移到基因突變上。

在利用動物和人類雙胞胎進行的遺傳學研究中,科學家發現侵略性行為在人類的「可遺傳性」( heritability)大概為0.5,意即對侵略性行為這個表現性性狀而言,遺傳因素可解釋大約百分之五十的變異數,而環境因素則可能為另外百分之五十。並且,侵略性行為這個性狀,也非單一基因或少數基因的變異就能夠完全解釋的,因為它是一個數量性狀遺傳,就像身高和體重一樣, 姑且不論環境的影響,其遺傳因素也是由好幾個,甚至大量的基因變異所決定的。

雖然在實驗鼠進行的研究發現了近廿個基因可能和侵略性行為有關,可是在人類的研究中,僅發現其中少數幾個基因變異可能和侵略性行為有關。在阿茲海默症病人中曾發現載脂蛋白E( alipoprotein E)的ε4對偶基因和侵略性行為有關, 其他的研究也發現色氨酸羥化酶( trypto phan hydroxylase)、血清素5HT-2A和5HT-2C受器以及血清素轉運蛋白( serotonin transporter)等基因的多型性和侵略性行為有關; 兒茶酚-O-甲基轉移酶( Catechol-O-methyl
transferase,簡稱COMT)的一個突變也被認為和精神分裂病人的侵略性行為有關。不過以上研究皆因調查的族群太小或者無法排除其他因素干擾,而仍存在爭議性。

儘管上述例子差強人意, 但是科學家也發現了一些和侵略性行為有明確關連的基因突變。在研究一個大型荷蘭家族的遺傳後, 科學家在九十年代發現,該家族有暴力、縱火、性侵等犯罪記錄的男性中, 皆找到一個突變, 導致單胺氧化酶( Monoamine oxidase,簡稱MAOA)活性的缺失, 這也顯示了生物胺(Bioamines)的代謝,和侵略性行為息息相關。後來的研究也發現MAOA的多型性和人類、老鼠、恆河猴的侵略性行為有關。這些發現讓科學家聚焦到神經傳導物質,除此之外科學家也發現,血清素轉運蛋白SLC6A4和各種精神疾病的侵略性行
為有關。後來,多巴胺( Dopamine)、去甲腎上腺素( Norepinephrine)和γ -丁氨基酪酸( γ - aminobutyricacid,簡稱GABA)等神經傳導物質也被陸續發現和侵略性行為的遺傳相關。

雖然這些基因的多型性或突變和侵略性行為有關,可是在遺傳上,這些基因之間也存在著複雜的交互作用,稱作「上位效應」( Epistasis),例如有研究發現血清素受器基因對侵略性行為的影響,也受到多巴胺受器D4基因(DRD4)的控制。而且, 環境的因素也決定了基因型的表現。

科學家發現, 血清素受器和MAOA基因對侵略性行為的影響,是受到童年的經驗決定的。有研究顯示,MAOA基因的一個多型性對暴力行為的關連,取決於帶有該多型性的個人,童年時是否遭到虐待。帶該多型性的受虐兒童會比一般兒童更容易發展出反社會行為。更進一步的研究也發現,這樣的基因型-環境互動和性別有關。

也有研究顯示, 飲食以及血糖濃度也和侵略性行為有關, 因此造成「血糖過低」( hypoglycemia)的基因,例如葡萄糖轉運蛋白, 以及一個會影響血糖濃度的血清素轉運蛋白連鎖區域(5-HTTLPR),也被認為可能和侵略性行為有關。

事實上,以上提到的遺傳因素,僅是冰山一角。藉由這些遺傳學研究發現,康乃狄克大學的遺傳學者可以在為槍手藍札的DNA作全基因體定序以後,研究比對他是否帶有已知的多型性或突變,來判斷他暴力行為的遺傳基礎。然而,康乃狄克大學的遺傳學家不能做到的,是去完整地解釋為何他會犯下弒母及連續瘋狂殺人的心態,因為已知許多基因型的表現和生活經驗息息相關,也有成千上萬帶有同樣基因型的人們過著正常的社交生活,遺傳學頂多也只能夠解釋部分因素。

或許藍札之所以會成為那樣的瘋狂殺人犯,並非是因為他遺傳上注定要弒母和瘋狂殺害弱者,而是他的成長經驗讓他養成反社會人格,讓自己放棄成為一個時常會抓狂,可是卻不願傷害弱小的好人,並且在美國法律許可下擁有具強殺傷力的槍械,才成為一個令人髮指的殺人兇手!


延伸閱讀:
1. Anholt R.R. and Mackay T.F., Genetics of  aggression, Annu Rev Genet., Vol. 46:145-64, 2012.
2. Craig I.W. and Halton K.E., Genetics of human aggressive behaviour,  Hum Genet., Vol.126: 101-13, 2009.

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