「同性戀基因」是否存在?50萬人新研究給出回答

撰文 | 夏志堅

責編 | 陳曉雪 王承志

迄今為止規模最大的同性性行為研究顯示，同性性行為受到基因和環境的共同影響，而且這個基因並非指的是單個基因，也不是幾個，而是很多基因，因此想預測個體同性性行為的發生是不可能的。2019年8月30日出版的《科學》雜誌發表了這一結果[1]。 此前已有科學家提出基因影響性取向（sex orientation）的理論，證據包括有觀察發現同性性行為具有家族特徵，而且同卵雙胞胎的性取向比異卵雙胞胎或者兄妹更為一致。 但是，由於這些與性取向有關的遺傳變異（genetic variants）研究往往樣本較小，與同性性取向和性行為有關的遺傳變異位點過去一直沒有被發現。儘管基於雙胞胎和家族的研究發現同性性取向的確存在基因基礎，但這些都是非直接、推測性的證據 [1,2]。 為了找到與同性性行為有關的遺傳變異，研究同性性行為的遺傳結構和潛在的生物學基礎，由美國、英國、瑞典、荷蘭、丹麥、澳大利亞等國的科學家組成的國際研究團隊，進行了迄今為止參與人數最多的同性性行為全基因組關聯研究（genome-wide association study, GWAS）。 在遺傳學領域，GWAS 是一種通過比較不同個體全基因組的遺傳變異，以發現是否存在與某一特徵相關的變異（variants）的研究 [3]。簡言之，GWAS 研究將某一特徵不同表型（phenotypes）——例如身高正常和身高偏矮——的受試者的 DNA 序列進行比較，如果在身高偏矮的人群中發現某一種變異出現的頻率更高，那麼該變異就被認為與身高偏矮有關。 在實際應用中，GWAS主要聚焦於單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）和某一特徵之間的關係。所謂 SNPs 是指在基因組中的某一特定位置發生的單核苷酸替換（例如G變為T）[4]。核苷酸是 DNA 的基本組成單元，在人類的 DNA 中，平均每一千個核苷酸就會有一個核苷酸發生替換。換句話說，在一個人的基因組中存在大約400萬-500萬個SNPs。科學家們已經在全世界的人群中發現超過一億個SNPs，其中絕大多數對健康和發育沒有影響[5]。

回到這項覆蓋人數史無前例的同性性行為研究中來。之所以說史無前例，是因為此前類似的研究受試者大多為幾千人，而這項研究的有效受試者達到了477522人，其中絕大部分基因樣本來自 UK Biobank（408995人），剩下的則來自美國的基因技術公司 23andMe（68527人）。 「這不是探索同性性行為遺傳學的首次研究，但是之前的研究規模小而且缺乏說服力。那些研究的結論絕大部分不可重複。因此，我們決定組建一支國際合作的團隊，搜集了超過50萬人的數據。利用這些數據，我們比對了 DNA 和自我報告的性行為。」 論文的第一作者、來自美國麻省總醫院和麻省理工-哈佛博德研究所的安德裡·甘納（Andrea Ganna）在北京時間本周二晚的媒體電話會議上說。 為了研究的方便，研究人員將性行為認定為一種表型，並將該表型分為兩類——有同性性行為（nonheterosexuals）和無同性性行為（heterosexuals）。受試者屬於哪種表型取決於受試者的自我報告，其中有26827人報告有過同性性行為，佔受試者總數的5.6%。參與研究受試者年齡在40-70歲之間。 經過 GWAS 分析，研究人員共發現了5個與同性性行為顯著相關的 SNPs，其中2個在男性和女性中均存在（下圖中的紅色菱形），2個只在男性中存在（下圖中的淺綠倒三角形），1個只在女性中存在（下圖中的深綠三角形）。相比於絕大多數已被研究過的特徵來說，與同性性行為相關的 SNPs 存在明顯的性別差異，跨性別的基因關聯度（across-sex genetic correlation）只有0.63。基因關聯度為1表示基因在兩性的遺傳變異中的作用是一樣的，0則表示基因在兩性的遺傳變異中所起的作用不一樣 [2]。

同性性行為GWAS的曼哈頓圖 圖源：Science 儘管這5個 SNPs 與同性性行為相關，但它們對於發生同性性行為的影響非常有限。例如在 UK Biobank 中，rs34730029位點上基因型為 GT 的男性中有過同性性行為的人數佔比為4%，只比TT基因型多出0.4%。即使把5個 SNPs 結合起來考慮，它們能解釋的同性性行為變異也不到1%，因此，研究者強調並不存在所謂的 「同性戀基因」（gay gene）可以對一個人的性取向做出預測。 當把所有的 SNPs 綜合起來考慮，而非僅限於以上所發現的5個SNPs時，研究人員估計在人群中，女性和男性同性性行為基於SNP的遺傳度（SNP-based heritability）——即遺傳因素所決定的比例——為8-25%。 為什麼與同性性行為顯著相關的 SNPs 對同性性行為影響非常有限，而將所有的SNPs 結合起來卻會對同性性行為產生不可忽略的影響呢？ 「顯著的SNPs造成的變異和所有普通的 SNPs 造成的變異之間的差異表明，同性性行為和大部分複雜的人類特徵一樣，受到許多遺傳變異的微小的累加效應的影響，其中的大多數在現在樣本規模下無法被檢測到。」 甘納等人在論文中寫道，他們認為這樣的差別表明基因對同性性性為的影響是受眾多基因共同決定的。他們強調，基因對性傾向影響的結論是針對人群而非個體的，無法對個體的性取向做出預測。 「因為甘納等人的研究發現他們找到的基因位點對於個體同性性行為的預測準確度不足1%，因此利用這些結果來預測、幹預或者進行想像中的 『治療』 是根本不可能的。」 牛津大學社學會系教授梅琳達·米爾斯（Melinda Mills）在同一期的《科學》評論文章中寫道 [2]。

與之前的同性性行為生理基礎研究結論不同的是，甘納等人並沒有在X染色體上發現與性取向有關的遺傳變異。1990年代的研究認為同性性行為與X染色體上的Xq28區遺傳變異有關[2]。 23andMe的高級科學家，同時也是一名同性戀的薩塞拉龐薩蘇提（Fah Sathirapongsasuti）博士在媒體電話會議上打趣道：「（我）本可以輕鬆地怪我媽，因為她給了我X染色體。不過幸運地是，對她來說這項研究已經從根本上反駁了我的理論，現在我爸我媽都有責任。」 此外，研究人員還發現了一個有趣的現象。與男性同性性行為有關的一個 SNP 同時與男性型脫髮（male pattern balding）有關，此外，在該 SNP 附近有著與性別形成有關的基因TCF12。研究人員認為這一發現強化了性激素有可能參與同性性行為形成的觀點。 基因之外，環境對於同性性行為的影響也不可忽視。需要指出的是，這裡的環境（environment）是一個與基因相對的寬泛概念，並沒有特指的自然或社會環境因素。 「環境對我們來說很難量化，它可能是子宮裡的任何東西，也可能是早上地鐵站裡碰巧站在你身旁的人，是所有可能會對複雜特徵產生影響的潛在環境因素。我們無法確定這些環境因素是什麼，我們能確定的是環境因素是存在的，因為我們給出了遺傳對這一特徵的影響程度。」 博德研究所副教授本·尼爾（Ben Neale）在媒體會議上說。 儘管這項研究沒有對環境的影響做詳細討論，但論文中的一張插圖或許能幫助我們理解社會環境對同性性行為的影響。研究人員發現1960年代出生的人中報告同性性行為的比例遠高於1940年代以前出生的人，這一現象在英國諾丁漢大學媒介與文化研究副教授包宏偉看來，與近幾十年西方社會對同性戀的包容度提高有關。

UK Biobank中報告曾至少有過一名同性性伴侶的受試者佔比隨著受試者出生年份的增加而增加 圖源：Science

「寬容的社會氛圍勢必會給性和性別少數的表達創造機會。我認為這是一件好事，這是社會的進步，說明人類對生物多元性認識的提高和對個體生命的尊重。」 從事同性戀身份研究的包宏偉在接受《知識分子》採訪時表示。 值得注意的是作者在論文中並沒有使用「同性戀」這一字眼，而始終將研究界定為 「同性性行為」，作者強調，這項研究關注的是 「行為」（behavior）而非 「身份」（identity）——同性戀是一種身份，取決於自我認同。 「研究並沒有問人們自我身份是否是酷兒（queer），而是報告是否有同性性伴侶，這是一個重要的區別，這對於理解我們是如何思考這些問題是一個非常重要的方面。」 尼爾在媒體電話會議上說。 儘管並不針對特定身份人群，但是這項研究的結論無疑會對包括同性戀在內的性少數群體帶來影響——可能會是積極的影響。 「我認為這項研究會對人們理解同性戀群體產生積極的影響。它駁斥了 『同性戀天生所以性傾向不可改變』 的陳舊說法。也就是說同性戀和異性戀一樣都是基因和文化共同決定的結果，因而就沒有孰優孰劣的比較依據。」 包宏偉表示。 在回復《知識分子》的郵件中，他繼續寫道：「一個人不必因為自己是同性戀而自卑，也不必因為自己是異性戀而自豪。人們對性少數的歧視其實是社會文化作用的結果。在一個異性戀佔據霸權的社會裡，很多人會以異性戀作為規範來評判他人的性行為，這樣的做法很有問題。一個開明的社會會對性和性別多元接受度比較高，一個保守和閉塞的社會對性少數接納度較低。」 需要注意的是，研究人員表示他們目前只研究了歐洲血統的受試者，而且只來自於幾個西方國家，這只是初步的研究，需要 「更大和更加多元的樣本以更加深入了解這些發現在不同社會文化中的適應程度」。

「未來的研究工作應當研究遺傳傾向（genetic predisposition）是如何被環境因素改變的，這需要一種多學科的社會基因組學（sociogenomic）方法。」 米爾斯在評論文章的最後如此寫道 [2]。

對於這項關於同性性行為的研究，用雙生子和GWAS兩種方法研究過人類認知、也曾對老鼠做過遺傳學研究的分子神經生物學家饒毅認為：1）有無基因參與，基因參與多大程度，都是科學問題；2）通過雙生子研究遺傳參與的程度，其可靠性遠高於GWAS；3）「很多基因參與、一個基因參與程度不大」，這種結論不能區分以下兩種情況：a. 是在很多人裡面有很多基因，每個基因有很小的貢獻 b.是很多基因在人群裡參與不同人、但一個基因可以對一家人影響很大；4）自我報告是否有同性性行為的差異可以很大，不客觀。人不是老鼠，不能通過錄像來觀察，研究老鼠可以把老鼠24小時的行為記錄下來、不依賴自我報告；5）這項研究不可能是終結，不妨等待以後更多研究。

感謝西湖大學生命科學學院鄭厚峰教授對於文章的討論。

參考資料

1. A. Ganna et al., Science 365, eaat7693 (2019). DOI:10.1126/science. aat7693

2. M. Millis, How dogenes affect same-sex behavior? Science 365 (2019) https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aay2726

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Genome-wide_association_study

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Single-nucleotide_polymorphism

5. https://ghr.nlm.nih.gov/primer/genomicresearch/snp