影探| Harry Potter裡的遺傳學①

2020-12-16 澎湃新聞

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先來個簡單的自我介紹:筆者為霍格沃茨魔法學校[i] - 赫奇帕奇學院17屆非著名畢業生,目前在麻瓜[ii]大學世一大,攻讀生命科學專業博士學位。

本文靈感源自筆者掙扎於神經生物學文獻閱讀報告時,腦子裡突然的胡思亂想(suddenly,I got I flash of inspiration):擁有魔法到底是隱性還是顯性性狀?(隱性和顯性是指不同的遺傳類型,詳細解釋見後文)

上pubmed隨手一搜,amazing!竟然發現了三篇相關文獻,其中兩篇甚至發表在著名期刊Nature上!這引發了筆者的強烈興趣,故參考了大量巫師和麻瓜前輩的著作、評論後寫下此文。

在Web of Science上檢索發現,Harry Potter相關的研究不勝其數。除了文學、藝術、電影等領域,在一些生物醫學學術期刊中也發現了這位大難不死的男孩的身影。

life science相關的部分研究統計

2011年,據小耿總結(巫師有魔法,麻瓜講科學:哈利·波特與科研| 果殼 科技有意思, n.d.),刨去「作者名字恰好叫哈利·波特」等烏龍情況,這些研究包括有:討論「『魔法』是否是一種可以遺傳的性狀」、「哈利·波特所罹患的頭疼症狀背後的病理機制」、「從認知科學角度討論哈利·波特小說的文學與文化價值」等等,甚至還有肥胖(弗農姨父躺槍)、飲酒(黃油啤酒賽高)相關的論文。

其實正如韋斯萊先生痴迷於麻瓜的科技,麻瓜科學家對魔法感興趣也不奇怪。

亞瑟改造的會飛的福特牌汽車(Car, n.d.)

此文將重點關注Harry Potter裡的遺傳學,以期對Harry Potter涉及的遺傳學進行更為完整的討論與總結,從而增強麻瓜界與巫師界的互相了解,並促進友好相處。

本文所討論內容的設定以及背景,主要來自英國女巫J·K·羅琳(J. K. Rowling)於1997-2007年創作的7部《哈利·波特》(Harry Potter)系列小說,也參考了美國華納兄弟電影公司根據這7部小說改編的8部電影,還有部分例子來源於羅琳擔任編劇創作的《神奇動物在哪裡》(Fantastic Beasts and Where to Find Them)系列電影。

遺傳學,從麻瓜到巫師

1865年,奧地利的一位麻瓜遺傳學家孟德爾,發現了遺傳學的兩個基本定律——分離定律和自由組合定律,被後人統稱為孟德爾遺傳定律。此內容在麻瓜的高中教科書上有詳細描述,在此做簡要回顧:

根據孟德爾遺傳規律,遺傳性狀由一對「等位基因」控制,等位基因有顯性和隱性之分。決定生物體遺傳性狀的一對等位基因在配子形成時彼此分開,隨機分別進入一個配子中。

當具有兩對(或更多對)相對性狀的親本雜交,子一代產生配子、等位基因分離時,非等位基因(位於非同源染色體上基因)自由組合(一對染色體上的等位基因與另一對染色體上的等位基因的分離或組合彼此間互不幹擾)(孟德爾遺傳規律_百度百科, n.d.)。

簡單了解麻瓜的遺傳學,後面就看得懂啦(Benutzer:Magnus Manske, n.d.)

為什麼韋斯萊家都是紅髮?

在麻瓜世界,我們所熟悉的發色、眼睛眼色(虹膜顏色)的遺傳是解釋這一定律很好的例子。在巫師世界中也是如此,比如韋斯萊家族(Weasley Family - Harry Potter Wiki, n.d.)標誌性的一頭紅髮。

發色受多基因影響,這裡僅簡單考慮紅髮的產生是由於MC1R基因發生突變。因此紅髮是一個隱形性狀,意味著只有當子代從親本遺傳的兩組DNA中均有這一突變才能出現紅髮表型。

亞瑟·韋斯萊(Arthur)和莫莉·韋斯萊(Molly Weasley)均為紅髮,這說明他們都是隱性純合子。我們記他們的發色基因型為mm,那么子代基因型均為mm,這也就不奇怪韋斯萊家「一家七個娃,個個都紅髮」。

韋斯萊一家在埃及旅遊

(Weasley Family - Harry Potter Wiki, n.d.)

我們知道,金妮是紅髮而哈利是一頭黑髮,那為什麼金妮·韋斯萊(Ginny Weasley)與哈利·波特(Harry Potter)所生的女兒莉莉·盧娜·波特(Lily Luna Potter)也是一頭紅髮呢?

原來儘管哈利是黑髮,但他攜帶有來自母親的突變基因。莉莉·波特(Lily Potter)可是在親世代[iii]有著天生紅髮的格蘭芬多校花啊!據此我們合理判斷莉莉·波特的基因型為mm,哈利的基因型為Mm,所以莉莉·盧娜·波特繼承了來自祖母以及韋斯萊家族的紅髮基因,她的基因型為mm(Genetics of Wizardry, n.d.)。(嚴謹,實在是太嚴謹了!)

幼年時期的莉莉·波特和西弗勒斯·斯內普

(Lily J. Potter, n.d.)

右二為莉莉·盧娜·波特(Lily L. Potter, n.d.)

順帶一提,為什麼哈利有一雙綠得像剛醃過的癩蛤蟆般的眼睛(笑,金妮的情書寫得針不戳)呢?

眼睛顏色的遺傳同樣是一種多基因遺傳特徵。已知3個基因座(Locus)上的基因與眼睛的色彩有關,分別是EYCL1(藍/綠(EYCL1 Eye Color 1 (Green/Blue) [Homo Sapiens (Human)] - Gene - NCBI, n.d.))、EYCL2/3(也稱為OCA2,編碼轉運黑色素前體酪氨酸的跨膜蛋白(OCA2 OCA2 Melanosomal Transmembrane Protein [Homo Sapiens (Human)] - Gene - NCBI, n.d., p. 2))。

深棕、淺棕和灰色都是由黑色素的濃淡而引起,藍色因為散射而產生,當淺棕與藍色混合,成為了綠色(人種學小筆記——關於眼睛, n.d.)。

被斯教盯住綠眼睛的哈利(Harry Potter, n.d.)

魔法與遺傳有關嗎?

魔法能力表型的背後有著非常豐富的組合。

從巫師的組成來看,不僅有純血巫師(如韋斯萊家族、馬爾福(Malfoy)家族),也有來自巫師麻瓜混合家庭的巫師(如哈利的室友西莫·斐尼甘(Seamus Finnigan))還有來自麻瓜家庭的巫師(如赫敏·簡·格蘭傑(Hermione Jane Granger))。

當然魔法世界中也存在一部分人沒有魔法能力,他們被稱為啞炮(squib)。比如霍格沃茨看門大爺阿格斯·費爾奇(Argus Filch),儘管他試圖通過快速念咒函授課程(Kwikspell)學習魔法,但從結果上看,他失敗了。

一封曾給予費大爺希望卻最後令他心碎的信

(Kwikspell, n.d.)

早有麻瓜學者進行過魔法與遺傳關係的研究。來自澳大利亞JM. Craig是該領域研究的先驅,他於2005年8月在頂級麻瓜期刊Nature上發表了題為Harry Potter and the recessive allele的通信文章,這位麻瓜教授認為魔法是隱性遺傳的(Harry Potter and the Recessive Allele | Nature, n.d.)。

他將麻瓜等位基因記為M,巫師等位基因記為W,在這對相對性狀中M為顯性,而W為隱性。只有具有兩個隱性基因,即基因型為WW才能擁有魔法能力。這解釋了麻瓜家庭出身的巫師魔法能力的來源,他們的父母是MW雜合子。

而納威·隆巴頓(Neville Longbottom)不夠精湛的魔法能力可能是由於不完全顯性(incomplete penetrance),至於啞炮的產生,則可能是由於基因突變。

正在分院的納威(Neville Longbottom, n.d.)

然而麻瓜教授JM. Craig的觀點很快受到了來自劍橋大學植物學系的另一位麻瓜教授Antony N. Dodd的質疑。2015年9月,Nature發表了他的批評意見(Harry Potter and the Prisoner of Presumption | Nature, n.d.),Dodd逐個分析Craig列舉的例子並作出反駁:

按照Craig的理論,赫敏的父母基因型應該是MW,但我們知道赫敏父母是牙醫,家族歷史上沒有任何有關魔法的記錄。雖然存在巫師基因經過很多代才顯現出來的可能性,但這種可能性微乎其微。

另外,按不完全顯性解釋納威的魔法能力也不盡合理。因為不完全顯性指由於修飾基因或環境因素的影響,某基因的預期性狀沒有表現出來。這會造成有或無的差別,並不導致程度差異。而且不完全顯性針對顯性基因,這與Craig「巫師基因呈隱性」的假說自相矛盾。

Dodd接著提出了差異基因表達(Variable expressivity)觀點,但遺憾的是,這依然針對顯性基因。因此Dodd得出結論,現有證據不足以證明魔法是一種遺傳特性。

赫敏,我願稱之為最強(Hermione Granger, n.d.)

事實上Dodd差異基因表達的觀點具有很好的前瞻性,已初步涉及表觀遺傳學領域()。

關於表觀遺傳學,請見下回分解。

文中注釋:

[i] 霍格沃茨魔法學校是英國的魔法學校,位於蘇格蘭高地。這是一所國立學校,由魔法部資助。(Hogwarts School of Witchcraft and Wizardry, n.d.)

[ii] 麻瓜指不會魔法的人。

[iii] 親世代指哈利·波特父母所處的時代。

參考資料

Car. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Car

EYCL1 eye color 1 (green/blue) [Homo sapiens (human)]—Gene—NCBI. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2141

Genetics of Wizardry: Were Harry Potter’s Magical Powers Written in His DNA? (n.d.). livescience.com. Retrieved November 22, 2020, from https://www.livescience.com/59542-harry-potter-wizard-genetics.html

Harry Potter. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Harry_Potter

Harry Potter and the prisoner of presumption | Nature. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.nature.com/articles/437318d

Harry Potter and the recessive allele | Nature. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.nature.com/articles/436776a

Hermione Granger. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Hermione_Granger

Hogwarts School of Witchcraft and Wizardry. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Hogwarts_School_of_Witchcraft_and_Wizardry

Kwikspell. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Kwikspell

Lily J. Potter. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Lily_J._Potter

Lily L. Potter. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Lily_L._Potter

Neville Longbottom. (n.d.). Harry Potter Wiki. Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Neville_Longbottom

OCA2 OCA2 melanosomal transmembrane protein [Homo sapiens (human)]—Gene—NCBI. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4948

Weasley family—Harry Potter Wiki. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://harrypotter.fandom.com/wiki/Weasley_family

人種學小筆記——關於眼睛. (n.d.). 豆瓣. Retrieved November 22, 2020, from https://www.douban.com/note/232753555/

孟德爾遺傳規律_百度百科. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://baike.baidu.com/item/%E5%AD%9F%E5%BE%B7%E5%B0%94%E9%81%97%E4%BC%A0%E8%A7%84%E5%BE%8B/4282972?fromtitle=%E5%AD%9F%E5%BE%B7%E5%B0%94%E5%AE%9A%E5%BE%8B&fromid=4133997&fr=aladdin

巫師有魔法,麻瓜講科學:哈利·波特與科研| 果殼 科技有意思. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.guokr.com/article/57315/

魔法可以遺傳嗎?| 果殼 科技有意思. (n.d.). Retrieved November 22, 2020, from https://www.guokr.com/article/57318/

原標題:《Harry Potter裡的遺傳學(一)》

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