基因科学01：基因是生命舞台上的绝对主角
基因，是生命世界最底层的规律。基因的秘密已经被人类逐渐发现。
这门基因科学课的任务，就是要带你了解关于基因的一切，把握生命世界的秘密。 课程的第一讲，我们要回答一个最关键、最核心的问题，也是每个想了解基因的人最想知道的问题。
那就是，基因对生命的作用，到底有多大？
你可能会说，我知道，基因是遗传物质，父母的特征可以通过基因传给后代，比如说茶花的种子种下去长出来还是茶花。鸡蛋孵出来的是小鸡，不会是小鸭子。
那我再问你，人类的特质有多少是基因决定的？基因会决定我们的长相、智商、性格，甚至命运吗？
人类是万物之灵，有自我意识，可以认为已经脱离了通常意义上的动物界，那么，基因对人类的影响会不会不一样？
在回答这些问题之前，我们得先搞清楚基因和DNA是什么，以及它们是干什么的。
1.基因是编码蛋白质的DNA片段现在我就给你一个DNA和基因的极简定义。
所有生物都是由细胞组成，DNA就是细胞核里的一团酸性化学物质，是双螺旋结构，我们把DNA叫做“遗传物质”。
DNA是一部用4个字符写成的书。
这4个字符是ATGC，代表着DNA的四种化学成分，学名叫碱基，我们不妨就叫它们为字符。 不管DNA这本书里有多少字词、多少句子，翻来覆去就是这4个字符，就像无限不循环的圆周率一样。
不过DNA不是无限的，人类的DNA总长度是30亿个。
基因，是DNA这本书中有特殊意义的一些片段。少则几百个字符，多则数千个字符。
有特殊意义的意思是，这些DNA片段可以编码蛋白质的信息，一个基因编码一个蛋白质。
蛋白质我们很熟悉，它们是帮我们完成生理功能的重要生物分子。
比如，肌肉里有肌原纤维蛋白，皮肤里有胶原蛋白。因为蛋白质是基因编码的，所以我们的很多性状是天生的。
举个例子。有人酒量好，喝多了脸不红，那是因为他们体内乙醛脱氢酶活性很高，这个乙醛脱氢酶就是蛋白质。
活性高与活性低的差别，就在编码乙醛脱氢酶基因的一个字符上，酒量好的人这个点是G，而酒量差的人这个点则是A。
所以，酒量是天生的，后天可练不出来。
我再重复一遍这两个极简定义：
DNA是我们的遗传物质；
基因是编码了蛋白质信息的DNA片段。
很多人认为，基因是生命的建筑蓝图。但我觉得不准确。
没错，基因的核心是信息，而且是一维的ATGC排列组合形成的信息。这些信息会展开成为活生生的三维生命体，就像根据图纸修成的建筑一样。
但是，这还不够。
基因还会指导生命的第四个维度，也就是行为认知能力。
没有任何一个生物体只会傻站在那里，不会对外界事物的变化作出反应。
就算是植物，也可以运用基因来对抗环境的变化。
所以基因里必定还有第四个维度的信息。
这不是物理学的四维空间概念，而是一种应对外界变化，产生认知，作出从简单到复杂的行为反应的能力。
图纸只有固定的二维或三维的结构图，没有路线图和时间表。
而基因是生物体四维信息的集合。这样看来，基因可不是一个建筑蓝图，更恰当的比喻应该是剧本。
生物体从一个受精卵开始，就按照基因事先写好的剧本上演着生命这出大戏。 剧本里一般都交代了时间、地点、人物、事件，写好了结局，也写好了演员们是通过什么过程到达结局的。
请注意，最关键的问题来了：人生这场大戏，究竟是我们按照剧本演出的？还是我们瞄了一眼剧本，然后即兴创作的？用科学的话说，我们的人生是由基因还是环境决定的呢？
大部分人认为，小孩子吃得特别好，那就长得高一点，小时候营养不好，那就矮一点。
也就是说，人的最终身高，既有基因的作用，也有环境的作用。
用科学的语言来讲，这种观点叫“基因与环境共同决定论”，认为生物体的最终结果，是基因与环境共同决定的。
但是，这其实是一个和稀泥的说法。它并没有指出真相，根本没有告诉我们，这两者的作用，谁更重要。
想象一下，给你一支毛笔，让你在宣纸上写几个字，估计你能写得很有毛笔字的韵味。但是，让你在玻璃上写呢？玻璃上的毛笔字会像钢笔字吗？不会，还是像毛笔字，只不过韵味差了点。
这个例子里，书写材料必须存在，不过它只是辅助的角色。毛笔和纸张好像都对书法的表现有贡献，但是我认为，对书法来说，毛笔绝对是主角。
真实的世界里，基因与环境，谁是毛笔，谁是纸张？
先说结论。
我的观点是，对当今的人类来说，基因是生命的绝对主角，环境是配角。
接下来，我会从三个方面来解释，为什么基因是生命的绝对主角，而环境是配角。
第一，环境对生物三维属性的影响非常有限。生物体的三维属性，就是那些可以被准确测量的物理指标，比如身高、体重、肤色等等。
2018年有一个最新研究，科学家用人工智能方法结合基因大数据训练出了一个算法，可以用一个人的基因数据预测他的身高（参考文献1）。
知道了这个研究之后，我特意贡献出我的基因数据，让一位做数据分析的同事算了一下。算出来的结果，跟我的实际身高相比，误差只有1.7%，可以说是相当准确！
同事对我开玩笑说，以后你孩子出生的时候，就可以把他一辈子的衣服买好了，因为已经知道他的准确身高了。
你仔细想想这个科学发现，会觉得细思极恐。
你的基因是从受精卵开始就定下来的事，一生都不会改变。你的身高是一个终点，成年之后也很少变化。
这件事恐怖的地方在于，科学家并没有问你，父母身高如何，家里富不富裕，喝不喝牛奶，爱不爱运动……什么都不问！什么都不需要知道！
换句话说，过去我们以为重要的因素，比如父母、营养、偏好、经历等等，统统都不重要！
对我来说，基因早就安排好了身高的终点，环境才造成了1.7%的误差。
就这个问题看，你还觉得生物体是基因和环境共同决定的吗？
所以，从身高这个最常见的身体指标可以看出，环境对生物三维结构的影响非常有限，起绝对主导作用的是基因。
第二，环境对生物体的第四个维度，也就是行为认知能力的影响也有限。行为认知能力就比较复杂了。
我们之前讲过，这是一种应对外界变化，作出行为反应的能力。
对在社会中的人来说，这些能力很复杂，比如说性格、与他人建立朋友或亲密关系，还有学习认知能力等等。这些能力是基因还是环境决定的呢？
接下来，我要给你讲一个发表在顶级学术期刊上的前沿发现。
2018年，美国和英国的科学家发现，只要分析基因，就能预测一个人能不能上大学（参考文献2）。
用来预测的基因是1200个ATGC字符，散落在我们30亿个字符的DNA里。我们可以把这1200个字符叫做教育基因。
科学家们发现，携带厉害版本教育基因的人，比携带较弱版本教育基因的人，上大学的可能性足足大了五倍。
横坐标是基因打分，从低到高；纵坐标是大学毕业的比例；两种不同颜色是在两个不同人群里的验证结果。
这个研究说明，美国和英国中产家庭出身的孩子能不能上大学，居然跟家庭有没有钱，父母重不重视教育没多大关系，纯粹看自身能力。
而且这个自身能力的强弱，可以通过分析这1200个基因字符来比较准确地判断。
这个结论太可怕了，你可能还会觉得有些反常识：环境明明会影响一个人上大学的概率，这也是为什么有人买高价学区房，削尖脑袋把孩子送进名校的原因。难道他们都错了吗？
这里，我需要说明一个非常重要的概念。
我们说的第四个维度，是行为认知的能力。请注意，我说的是能力。
运用这些能力，你会获得很多结果，比如完成高等教育，成为一个领域的领军人物，或者写出畅销书成为拥有千万粉丝的网红等等。
现实生活中，我们往往只能看到一个人运用能力的结果，却看不到能力本身。
比如说一朵花在温室中可以开5天，但是放到野外，风吹日晒，只开了3天。这两天的差别是环境的影响么？是环境的影响，但只是环境对结果的影响，并不是对这朵花能力的影响。
上大学其实是一个复杂的结果。
能不能上大学意味着你有没有能力通过超过15年的系统化教育，拿到大学学位。
这个结果不仅包含你自身的能力，还包括家庭条件怎么样，父母是不是重视教育，学校氛围好不好，等等复杂因素。
刚刚那个实验的研究对象，是美国和英国中产阶级的孩子，他们的家境比较富足，上不上得了大学就看自己的本事了。
所以，我们可以把他们是否上大学的结果看成是自身能力的体现。
但是，研究者也发现，对美国的非洲裔群体来说，基因的预测就不那么准确了。
研究者认为，非裔美国人往往住在环境比较糟糕的社区，这会影响孩子的教育。这些社区里的孩子，就有点像荒郊野外的花朵。就算自己有能耐，也没法尽情开放了。
所以，从这个研究你可以看出，行为认知的能力，是基因决定的，不过，环境确实会影响到最终的结果。
现在我们知道了，环境对个体的三维结构和第四维的行为认知能力影响都很小。
那么，对后代呢？环境对生物体遗传有多大影响呢？
这就更不用说了。俗话说“龙生龙，凤生凤”。上一代就是通过基因，把生命的信息遗传给下一代。所以，环境对生物体遗传的影响也非常有限。
可能你听说过，荷兰饥饿母亲的故事。在二战的荷兰，因为饥荒，怀孕的母亲生下的后代往往容易患有各种代谢疾病等等。
这是因为饥荒环境改变了基因么？其实不是。 这种遗传是短暂的，环境并没有改变传给下一代的基因。
关于这点，我会在后面的课程里详细讲解其中的科学原理。总之，环境对遗传的影响也非常有限。
好，我们回到最初的问题，基因对生命的作用有多大呢？现在答案应该已经很明显了。
基因是我们生命舞台上的绝对主角。基因不仅决定了我们的身体结构，决定着我们行为认知的能力，还决定着我们的后代。
基因事关我们每个人自身的命运，我们人类和基因的精彩故事也才刚刚开始。
最后，让我借用一句很喜欢的斯多葛学派的名言来结束这一讲：“给我胸怀接受我不能改变的基因，给我勇气改变我能改变的命运”。
希望我们的基因科学课能给你智慧分辨这两者的区别。