2008/6/18

天性與養育之一遺傳與環境對行為與基因表現的影響

「天性與養育」之一
遺傳與環境對行為與基因表現的影響

吳佳錚、蘇冠賓*

當談論到「行為」是「天性」(nature)或「教養」(nurture)的影響時總易引起熱烈討論。社會大眾對基因影響行為表現更甚於環境或自由意志的說法也大多存疑,即便是生物學家也不見得贊同「基因即宿命」的說法.現代的生物學家、社會和行為學者比較傾向基因與環境皆會對行為的表現產生影響。由於對基因研究的方法更加進步,我們可以更清楚地了解,基因的表現可以同時被遺傳與環境所影響。Robinson發表在2004416號的Science文中,就舉出了三個相當經典的例子 (1)

在田鼠(votes)的社交行為中,表現vasopressin V1a receptor的基因扮演了一個重要的角色 (2)。遺傳導致不同種的田鼠腦中V1a receptors 的分佈有差異,這也造成了田鼠交配行為的差異性,例如草原田鼠(prairie vole)是一夫一妻制(單配,monogamous),不同於其他田鼠大部分是多妻制(多配,polygamous),植入草原田鼠基因的雄鼠(transgenic male)就會和草原田鼠產生類似的交配行為,這說明了基因遺傳對行為的直接影響。

另一項發現是針對foraging gene (for) 與覓食行為的關係。研究發現,含有較高量for mRNAPKGguanosine 3,5-monophosphate-dependent protein kinase)活性的果蠅,會有較多的覓食行為 (3)。這也可以在蜜蜂的覓食行為中發現。另外,蜜蜂隨著年齡增長轉變成覓食者的角色時,也會增加for基因在腦中的表現,進而增加的覓食行為。更有趣的是,若是族群中覓食需求增加,例如出生率突然升高,蜂群腦中for基因的表現就會提早增加,產生早熟的覓食蜂。因此,for基因說明了遺傳和環境都會對基因功能產生影響,並且造成了不同的行為表現。

還有一項研究曾經在精神醫學通訊中介紹過 (4),母鼠撫養行為中的舔/拭行為(licking/grooming, LG)與弓身-主動哺育行為(arched-back nursing, ABG)頻率越高時,幼鼠成年後在陌生環境的探索(exploration)行為較多,而且可以較「從容地」在陌生環境「享受」食物 (5)。在「抗壓」方面,而這些幼鼠受舔/拭的頻率越低,其成年後面臨壓力時,HPA的反應則愈敏感,且CRF mRNA下降合併GR mRNA上升。利用cross-fostering(交叉撫養)的方式繁殖到第三代時 (6),竟然發現抗壓的基因表現可以透過母鼠撫養的行為來影響,而且進一步影響到子代的撫養的行為。因此,環境的影響可以造成基因的變化,甚至把行為再遺傳給下一代。

基因的表現會決定大腦的功能,進而調整行為表現。所以,要分析「行為」是緣自「天性」或「教養」,就必須了解遺傳及環境如何影響基因的表現。隨著越來越多研究「行為與基因」的文章發表,大家可以抦棄傳統對天性與教養的二分法,善用分子生物學、行為科學、神經科學、進化生物學,及社會科學等多元觀點作較完整的闡述。


延伸閱讀
1. Robinson GE. Genomics. Beyond nature and nurture. Science 2004;304(5669):397-9.
2. Insel TR, Young LJ. The neurobiology of attachment. Nat Rev Neurosci 2001;2(2):129-36.
3. Osborne KA, Robichon A, Burgess E, et al. Natural behavior polymorphism due to a cGMP-dependent protein kinase of Drosophila. Science 1997;277(5327):834-6.
4. 許珮珊, 蘇冠賓. 從理性架構談情感疾患系列之一:撫養及成長過程導致行為及大腦之改變. 精神醫學通訊 2003;22(4):7-8.
5. Caldji C, Tannenbaum B, Sharma S, Francis D, Plotsky PM, Meaney MJ. Maternal care during infancy regulates the development of neural systems mediating the expression of fearfulness in the rat. Proc Natl Acad Sci U S A 1998;95(9):5335-40.
6. Francis D, Diorio J, Liu D, Meaney MJ. Nongenomic transmission across generations of maternal behavior and stress responses in the rat. Science 1999;286(5442):1155-8.
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