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被誇大的基因檢測

時間:2024-10-27 05:30:08

核心觀點:通過基因測序的手段進行預測還不達到期望的結果,不僅僅是樣本數據量問題,更多是由于缺乏對DNA代碼系統性的全局化理解,從基因到病症之間的穩定可靠對應關系非常難以建立。

1996年,世界上第一隻使用已經分化的成熟體細胞的克隆羊多莉培育成功了。接下來的一年,一部商業上不算成功的科幻電影《Gattaca》問世。影片描述了這樣的一個未來世界:隻用通過基因工程優選加工出生的人才是正常人,而未經優選自然分娩的孩子都是從初始就被邊緣化的瑕疵人。影片的男主角就是這樣的一個瑕疵人,而最終通過自己的努力以及身邊人的幫助實現了成為太空人的夢想。

電影很勵志,話題很深刻,強烈推薦大家有機會觀看欣賞。但是我們真正想引用的是當男主角出生的時候基因檢測的結果:神經性疾病可能性60%,狂躁症可能性42%,注意力無法集中可能性89%,心髒病概率99%,有過早死亡可能性,預期壽命:30.2年。這份清單是不是很像今天的我們花上幾百上千元從基因檢測公司得到的結果?

DNA與本能的遺傳關系

自然界中的本能行為呈現非常廣泛,從普适性的捕獵、求偶到物種特定的蜜蜂築巢、蜘蛛織網。普遍接受的生物理論認為,本能行為是特定基因表達形式的行為體現,其形成是基因突變的對應産物,和生物進化遵循同樣的規律。但是這樣的理論很難完美解釋與環境強相關的,以及需要物種種群大規模協同的本能行為成因。

另一種生物理論認為,本能行為是特定物種經過長時間的進化作用,将特殊性行為形成可遺傳的基因表現産生的。那麼關于本能行為一個非常自然的問題就是,什麼樣的行為有可能通過進化作用而演變成為可遺傳的本能行為呢?同樣的邏輯,什麼樣的特殊技能是可以遺傳的?我們可否可靠地通過基因測序鑒别出個體擁有的特殊技能?

首先讓我們先搞清楚和基因相關概念的具體含義:DNA是脫氧核糖核酸(英語:DeoxyribonucleicAcid,縮寫為DNA),由含氮的堿基+脫氧核糖+磷酸組成。因為核糖和磷酸做為結構性成分,在分子層面的構成都是一樣的,而其中堿基又可以分為四種(腺嘌呤A,鳥嘌呤G,胸腺嘧啶T,胞嘧啶C),我們可以使用堿基标識順序來描述DNA。染色體:細胞内具有遺傳性質的遺傳物質深度壓縮形成的聚合體,易被堿性染料染成深色,所以叫染色體。染色體是由DNA和蛋白質構成的,DNA分子相互連接形成DNA雙鍊,然後雙鍊中繼續螺旋形成複雜結構,在形成複雜結構時有蛋白質(組蛋白)的參入形成染色體。

基因是邏輯概念,是遺傳的基本單元,指的是産生一條多肽鍊或功能RNA所必需的DNA片段所攜帶的信息,物理上可以簡單理解為一長段DNA鍊中比較特殊的某一段序列。

細胞機體信息并非對應功能性信息

毫無疑問,染色體中DNA鍊條所承載的信息,是以AGTC為基礎編碼元素的代碼序列。這其中大約有1.5%的代碼,負責闡述人體内所有蛋白質的組成和結構信息,其他的代碼負責闡述人體作為一個複雜機體的構建和生命周期的信息。這樣的一個邏輯上的闡述自然地會引起将染色體中DNA信息,以及我們日常所熟悉的計算機程序的類比:兩者都是由一長串編碼元素構成的代碼序列來闡述複雜任務的構成和執行。

在這樣的類比中,我們可檢測和序列化的DNA信息對應的是計算機體系内的可執行機器代碼。這也非常真實闡述了DNA代碼的純粹描述性的特性:我們很難從DNA信息中讀取到除了蛋白質組成和構建信息外的其他原理性、規則性和架構性的系統信息。正如在源代碼缺失的情況下,對計算機機器代碼的解讀通常需要分片隔離,通過試運行的方式來達成,我們也嘗試用同樣的方式來系統性理解DNA代碼的含義。

一方面,我們在系統化地理解不同蛋白質在人體生理活動中的作用;另一方面,我們也深入構建基因與蛋白質生産的對應關系。結合這兩方面的信息,我們可以嘗試構建對DNA信息系統化的理解。但是,這些嘗試都面臨着非常大的挑戰,蛋白質的生物機理特性面臨着缺乏“單一性”(功能唯一)和“唯一性”(作用體唯一)的特質,這兩方面信息的結合沒有想象的簡單。同時,人類基因組DNA信息實際上描述的是,人體分子構成以及細胞機體構成的信息,邏輯上是人體生理的元描述,并非直接對應的人體生物機理和功能性信息。這也給我們嘗試DNA代碼的“試運行”帶來更大的挑戰。

被誇大的基因檢測

到目前為止,通過基因測序來預測人體生理機能病變的成果應該還是處于初級階段。我們目前所做的工作大範圍的是在單元測試的“debug”(調試)範疇。我們可以通過比較基因學的手段來甄别基因在遺傳和複制中的錯誤,并以此對應到特定蛋白質缺陷導緻的疾病上。而對于複雜和多因化的系統性病征,通過基因測序的手段進行預測還不能達到大家期望的結果。這裡面不僅僅是樣本數據量的問題,更多是由于缺乏對DNA代碼系統性的全局化理解,從基因到病症之間的穩定可靠對應關系非常難以建立。

最近被廣泛傳播的基因測序預測某些遺傳病的失敗,以及大家對于某些基因測序機構過分誇大的市場宣傳的诟病,都是這一理想和現實的較大落差造成的。

另一個相當有趣卻被忽視的事實是,所有人體細胞在細胞核内都有一份完全相同的全量染色體組,但是不同器官和組織的細胞在形态上卻表現出非常大的差距。根據信息科學的理論,如果個體承載的信息完全相同,其表征上的差距一定是由于外部因素影響決定的。

同卵雙胞胎的兩個個體擁有完全相同的染色體,但是在成長過程中可能在性格、能力特長以及偏好上形成顯著的差異,這些差異的體現至少有一部分是表征遺傳的結果。

據不完全統計,我國目前至少有二三十家機構,無論規模大小、檢測水平優劣,都号稱能進行天賦基因檢測。這些天賦基因檢測是針對少年兒童進行的基因檢測,分析某些特定的基因位點,以找到孩子的先天天賦。

用統計學的方法将特定的基因點位和特殊能力關聯起來,看起來是符合邏輯的推演,但是這個推演的假設完全忽略了表征遺傳學的作用,忽略了外部因素,特别是環境因素對于特定能力表征的影響。再加上這些統計學的研究所引用的文獻,通常都存在樣本量過小、樣本類型單一、缺少大數據支撐的問題,相當程度上缺乏實踐上的普适性。同時這些所謂的天賦基因檢測在論證上混淆了統計學上的關聯關系與因果關系,将基因點位與天賦潛在的關聯關系表達為明确的因果關系,往往具有誤導的嫌疑,是經不起嚴謹的科學推敲的。

張矩

現為峰瑞資本董事,曾負責Google和YouTube數據中心的構建與運維,并于2006年作為Google中國創始團隊成員和首位運維人員。曾任Joyent中國區首席代表、友友系統首席運營官,以及光速安振執行董事。國内最早一批投身雲計算産業的人,現在是投資人,也是一位搖滾音樂迷。
   

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