妈妈的一个基因没用后,他们成了欢乐的智商缺陷儿童
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撰文 | 七君
43岁的新加坡妈妈 Irene Wong 为孩子操碎了心。十几年来,为了孩子她辞去了工作,全身心地投入到育儿这件事中。她认为,这件事她要做一辈子,因为她的儿子比别的孩子更不让人省心。
Irene 和儿子(图片来源:Our Grandfather Story 阿公故事)
实际上,她的儿子不会说话,智力远远低于一般儿童,动作很不协调,还时常犯癫痫。所幸的是,儿子虽然无法用语言表达爱,但是却常常拥抱自己,而且常常露出微笑,态度友善。
她的其他两个孩子都很正常,为什么偏偏小儿子不对劲呢?在孩子两三岁时,她才明白,孩子身上这古怪的一切,是因为小朋友大脑发育所需的一个关键基因完全靠妈妈,但自己的这个基因却在儿子身上失灵了。
Irene 和儿子(图片来源:Our Grandfather Story 阿公故事)
她的孩子,患上了每两万人才出一例的天使症候群(Angelman Syndrome)。
Irene 的儿子表现出来的是天使症候群的典型特质。此外,天使症候群患者还有一些特别的面貌:他们往往后脑勺比较扁平、头也比较小;他们面色苍白、头发颜色也比较浅、牙缝较大。
但是,天使症候群患者却天性开朗,很容易开怀大笑,很容易激动,对水有很特殊的偏爱,这就是“天使”为什么会出现在中文病名中。
一位墨西哥的天使综合症儿童(图片来源:wikimedia)
天使症候群患者需要终身看护,对于患者家庭来说是非常不幸的。不过天使症候群却让人类意外地发现,原来在大脑发育这件事上,爸爸妈妈的贡献并不相同。
这一点显然打破了孟德尔遗传学,突破了许多人的认知。根据中学教授的孟德尔遗传学,爸爸和妈妈的基因在你身上的地位几乎相同,因为除了性染色体,其他染色体上来自父母的基因互相匹配,有爸爸的一份就有妈妈的一份,它们都会起作用。
为了不把事情搞复杂,孟德尔遗传学的词条一般不会告诉你上面这句话的限制性:一些基因只随你爸或只随你妈,这种基因的不对称性在生物学上叫做基因印记(Imprinting)。
(图片来源:pxhere)
生物学家们和我们一样,一直以来也想知道,两个爸爸或两个妈妈的孩子是什么样的。20世纪80年代的实验总是失败,因为如果实验小鼠胚胎的基因组全部来自雄性或雌性,那么这个胚胎肯定会流产。
他们最终找到了让这种有两个爸爸或两个妈妈的小鼠出生的技巧:混入正常细胞,双雄/双雌胚胎就能成活并分娩。
精彩的后续来了,如果小鼠宝宝的基因组全部来自雄性,那么它的身体就会更大,而头更小。反之如果来自双雌,那么小鼠宝宝身体更小,但是头更大。也就是说,来自小鼠父母的基因对身体和头的大小有相反的作用,妈妈的基因让宝宝变成“大头儿子”的形态,爸爸的基因让宝宝变成“小头爸爸”的形态。
(图片来源:pxhere)
这个基因后来被发现是胰岛素样生长因子2(IGF-2),活跃的IGF-2基因能让胚胎身体相对脑袋长得更大。只有来自爸爸的IGF-2基因是有用的,来自妈妈的IGF-2基因虽然也在孩子的DNA里,但是却被关掉了,不能读取,因此双雄的后代“四肢发达,而头脑简单”。
实际上后来的研究发现,人类基因组中大约1%的基因只有双亲一方的起作用,而目前已知会发生基因印记现象的只有少部分哺乳动物、昆虫和植物。
可是,为什么一些基因只听爹妈一方呢?
这个问题并没有定论。目前以哈佛大学生物研究者 David Haig 为代表的主流理论是,基因印记来自双亲之间的竞争,这个理论被称为亲属理论(the Kinship Theory)。
具体来说,爸爸希望自己的孩子多从母亲的子宫里获取营养,长得更大更壮,这样有利于自己血统的扩散和延续;但是对于妈妈来说,不管是这一胎还是下一胎,肚子里的孩子都是自己的,谁多抢了营养那以后的孩子的营养可能就跟不上了,因此她希望资源在兄弟姐妹间平均分配。
换言之,妈妈的深谋远虑和爸爸的短期利益产生了冲突,Haig 认为这就是基因印记出现的原因。
这个理论能够解释为什么只有爸爸给的 IGF-2 基因才会被激活。实际上后来的研究发现,包括人类在内的许多哺乳动物身上都存在 IGF-2 基因印记现象。
不过,天使症候群的问题基因却不是 IGF-2,而是第15号染色体上的UBE3A 基因。UBE3A 基因管的是(表达的是)泛素连接酶这种蛋白质,它对学习和记忆非常重要。
(图片来源:wikimedia)
虽然每个孩子都会从父母那里分别获得 UBE3A 基因的一个拷贝,但是在胚胎大脑发育时,父亲的那一份被关掉了,只有来自母亲的 UBE3A 基因会起作用。
更有趣的是,UBE3A 基因在身体的其他地方却并不会发生基因印记现象。实际上,UBE3A 名字里的 U 是 Ubiquitin 的缩写,而Ubiquitin的词根和ubiquitous(无所不在的)同源,因为在大多数真核细胞里都有这种蛋白质。可唯独在大脑神经元里,只有来自妈妈的 UBE3A 基因管事儿。
对母亲 UBE3A 基因的依赖也是天使症候群的病因:在天使症候群患者身上,来自母亲的 UBE3A 基因受损,无法执行正常功能,因此大脑无法正常发育。这个关键基因失灵的直接后果就是,天使综合症患者的智商不到60分(一般认为70分以下属于智力障碍),超过一半的天使综合症患者智商不到40分。
(图片来源:pexels)
可是问题来了,妈妈的 UBE3A 基因和爸爸的到底有什么冲突呢,为什么爸爸的 UBE3A 基因在孩子脑子里要被关掉呢?
Haig 本人没有给出直接答案,不过一些支持他理论的研究者提出了一种可能:爸爸的 UBE3A 基因是来挤兑妈妈资源的。
这种理论指出,天使综合症的孩子虽智商有缺陷但欢乐多,很亲人,常常会大笑,不容易表现出不良情绪,看起来很“社会”,这种智商不够情商凑的表现让他们更依赖别人,也可以同时获得更多的积极社会接触,从而可以从照料者,也就是母亲那里获取更多关注和资源。
反过来说,如果母亲的 UBE3A 基因起作用,那么孩子就不会这么“社会人”,不会这样寻求关注,夺取的资源也就更少。因此,母亲的 UBE3A 基因激活时会抑制孩子的“社会性”,而父亲的 UBE3A 基因则是希望孩子别那么聪明独立,多“社会人”一点,多啃啃老妈。
不过这并不意味着孩子的智商完全取决于母亲。
2017年剑桥大学的研究者发表在 Nature Genetics 上的一项研究指出,至少有22个基因和智商相关。实际上天使症候群的“姐妹病”——普瑞德威利症候群,也叫小胖威利症(Prader-Willi syndrome)就是爸爸的基因掉链子导致的。
一位小胖威利症患者(图片来源:wikimedia)
顾名思义,小胖威利症患者都是胖子,因为他们永远也吃不饱。小胖威利症和天使综合症的问题都是出在人类第15条染色体上。更具体来说,这两个症候群都是因为第15号染色体上的一个特定区域(15q11-q13)出了问题,因为这个位置有大量的基因印记。
不过,小胖威利症牵涉的基因更多,而且大部分是爸爸的管事儿。相对而言,除了控制食量以外,小胖威利症患者所需的照顾较少;他们虽然也有学习障碍,智商平均只有65分,但是生活能够自理,一些患者甚至能出门工作。
那么,对于孩子的智商来说,到底来自爸爸的基因重要,还是妈妈的基因更胜一筹呢?
有研究者指出,就印记基因而言,妈妈和爸爸的基因的工作阶段可能是不同的。比如2010年哈佛大学的研究者 Catherine Dulac 的团队发表在 Science 上的研究发现,小鼠妈妈的基因主要在胚胎的大脑中表达,爸爸的基因则是在后代成年后更为活跃。
不管怎么说,夫妻闹矛盾,最后还是孩子受苦啊。
这就是DNA层面的丧偶式育儿吧。
封面来源:Our Grandfather Story 阿公故事
参考资料:
https://docs.qq.com/doc/DVFdVY2R4amZjckpx
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