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2013年2月24日星期日

寻找天才的基因密码


香港一处曾经是纸品印刷工厂的场所,20岁的天才少年赵博文正致力于一项富有挑战性且可能会引起争议的任务:解开智力的基因之谜。


赵博文在中学时辍学,人称中国的比尔•盖茨(Bill Gates)。他在华大基因(BGI)负责监管认知基因组实验室。华大基因是一家部分由中国政府出资的私有企业。

在香港的这个场所,100多台强大的基因排序机器正在破译约2,200个DNA样本,从它们的32亿个化学硷基对中一个字母一个字母地读取数据。这儿的DNA样本都不是普通的样本,其中大多数取自美国最聪明的一些人──一些智力绝对超群的人。

这些DNA样本多数来自那些智商在160以上的人。相比之下,设定主体人口的平均智商值是100。诺贝尔奖得主的平均智商大约是145。香港项目中多数被研究者的智商在每三万人中才能挑出一个──找到他们本身就是一项艰巨的任务。

赵博文希望能在今年夏天发表他这个团队的初步研究成果。他说:"人类长期以来忽视了智力基因。人们认为这是一个有争议的话题,尤其是在西方。在中国情况不是这样。"智商研究在中国更多地被视为一种科学挑战,因此更容易获得资金支持。

智慧的根源是一个谜。研究表明,智商变异中至少有一半来自遗传。尽管科学家已经找到了一些能大大降低智商的基因──比如在那些智力迟钝的人身上──但是真正能够影响到正常基因变异的重要基因还没有找到。

Alex Nabaum
研究表明,智商变异中至少有一半来自遗传。
香港的研究人员希望通过对超高智商个体基因组和普通人群基因组进行比对来解决这个问题。通过对两组人群的变异研究,他们希望能够将隐藏在智商背后的遗传因素分离出来。

他们的研究成果可以为一项基因测试打下基础,该测试可以预测一个人遗传而来的认知能力。这样的工具会十分有用,但也可能引起分歧。

伦敦国王学院(King's College)的行为遗传学教授罗伯特•普罗敏(Robert Plomin)也参加了华大基因的项目,他说:"如果你能识别哪些孩子未来会有学习问题,你可以"在他们的人生早期通过特殊教育或者其它项目进行干涉。

但是批评者担心与智商相关的基因数据很容易被人曲解──或者被人滥用。杰里米•格鲁伯(Jeremy Gruber)是位于马萨诸塞州剑桥(Cambridge)的监督组织"负责任遗传学理事会"(Council for Responsible Genetics)的主席,他说,智慧科学方面的研究过去曾被人用来"针对特定的种族群体或个体并剥夺他们的合法地位。遗传学界广泛存在的还原论和命运注定论思潮在这样一个项目中露出苗头,对此我深表关注"。

赵博文本身就是一个奇才。除了遗传学方面的才华外,他说他近乎流利的英语是自学的。他作为遗传学家的生涯始于一项很不起眼的工作──与黄瓜打交道。2007年,他还在北京上学,下午他从学校逃课,去中国农业科学院(Chinese Academy of Agricultural Sciences)做实习工作。

他干的是清洗试管及其它简单的工作。作为回报,研究生们让他借阅遗传学教科书并参加实验,包括给黄瓜基因组排序。当时赵博文15岁。当黄瓜基因组的研究2009年在《自然遗传学》(Nature Genetics)上发表的时候,他名列合着者之一。

受基因组学的感召,赵博文退了学,开始在全世界最大基因组研究中心之一的华大基因全职工作。该机构总部位于毗邻香港的深圳。第二年,华大基因成立了认知基因组研究部门,任命赵博文为主任。

赵博文进军智力遗传领域的第一把火是计划采集当地中学高分学生的DNA,这把火没能点起来。

赵博文说:"家长们不敢(同意采集工作),因为要抽孩子们的血。"血样是采集DNA样本的最有效途径。

2010年春天,来自俄勒冈大学(University of Oregon)的理论物理学家Stephen Hsu到访华大基因,Hsu博士对认知能力基因也很感兴趣,因此两人与其他同事一道发起了华大基因智力项目。

该项目的一部分工作要求从具有数学天赋的人身上获得唾液DNA样本,其中包括参加了奥数或科学奥林匹克训练营的中国人。

项目的另一部分工作是采集美国和其它一些国家高智商个体的DNA样本,包括在美国学术能力评估测试(SAT)中获得极端高分的人,以及从精英大学获得物理学或数学博士学位的人。此外,任何满足条件的人也可以通过华大基因的网站报名参加样本采集。

赵博文说,深圳政府同意为该项目支付一半费用,华大基因说它会投入另一半资金。

到目前为止,大部分样本来自中国以外的地方。主要来源是国王学院的普罗敏博士,他在自己的研究中从智商特高的约1,600名个体那儿采集了DNA样本。这些样本都是通过一个名为"数学早慧少年研究"(Study of Mathematically Precocious Youth)的美国项目获得的,这个项目现在已经进入第40个年头了。

普罗敏博士对儿童时代就登记入册数学早慧少年研究项目(项目基地目前位于范德比尔特大学(Vanderbilt University))的1,600名成年人进行了跟踪研究。他们的DNA资料占了华大基因样本的大多数。

Hsu博士有自己的推广方式。当他在包括加州理工学院(California Institute of Technology)、台湾科学院(Taiwan's Academy of Science)和谷歌(Google)在内的各个机构举办科学会谈时,他都力劝听众报名参加研究。

华大基因的网站迄今已经吸引了大约500名符合条件的志愿者。

这是一项巨大的科学挑战。想想身高遗传学吧,它就像智力遗传一样,是由许多不同基因控制的复杂性状,每个基因都具有细微的影响。

寻找身高相关基因的努力要到DNA样本数量超过10,000个时才会构成可靠的采样数。通过对越来越多的DNA样本进行研究,科学家现在已经识别出了约1,000个基因变异,这可以部分地解释有些人长得比别人高的原因。那些结果都是可以复现的──不管一个人来自冰岛还是日本,结果都是一样。

相比之下,迄今最大规模之一的智商基因组调查工作只牵涉了普通人口群中的大约5,000人。科学家说要找到首个有用的智商基因,需要对数以万计的普通人进行研究。

这就是华大基因深入研究基因组的原因之所在。华大基因团队将把2,200名高智商个体的基因组拿来与从普通人群中随机抽取的几千人的基因组进行比对。Hsu博士说,由于接受研究的大多数超级聪明的参与者在认知能力上相当于"身高6英尺9英寸的人",在他们的基因组中找到诸多关键的、与智商相关的因素应该容易得多。(Hsu博士现在是密歇根州立大学(Michigan State University)主管研究和研究生学习的副校长。)

赵博文说:"智力的基因基础已经被人忽视了太长时间了。我们的数据三个月后就可以面世。"

GAUTAM NAIK

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