心理学家、精神病学家和神经科学家多年来一直在争论，我们的行为有多少是由基因驱动的，又有多少是由我们成长和生活的环境驱动的。争论持续不断，因为一直缺乏确凿的证据来回答基本问题：基因和环境究竟如何相互作用，以决定某人是否会患上抑郁症或精神分裂症？环境干预，如药物或心理疗法，真的能缓解很大程度上由基因决定的疾病吗？
一个名为表观遗传学的领域终于开始解决其中一些问题。该领域的从业者研究微小分子如何粘附或脱离细胞核中的两个主要目标：基因内部和周围的 DNA 以及组蛋白——染色体缠绕在其周围的蛋白质。这些微小分子被称为甲基和乙酰基，它们在目标位点的存在与否控制着特定基因是否能生成蛋白质，而蛋白质是大多数生理过程的主力。
直到几年前，生物学界的普遍观点认为，这种分子变化发生在原始细胞中，通常是在胚胎和胎儿发育期间，而不是在成熟细胞中，例如儿童或成人的神经元。然后，研究人员证明表观遗传变化确实在成熟细胞中起作用。现在的研究开始表明，环境线索如何刺激表观遗传变化，而这些变化可能导致多种精神疾病。系统地测量这些变化最终可能表明环境如何影响许多人类行为背后的遗传化学。
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精神分裂症和抑郁症
一种已经开始揭示其表观遗传秘密的疾病是精神分裂症，它通常在人们十几岁末或二十几岁时出现。“青春期期间发生了一些事情，导致基因表达发生变化，”伊利诺伊大学芝加哥分校精神病学副教授丹尼斯·R·格雷森指出。
那个“事情”仍然未知。精神分裂症尚未明确与突变基因联系起来，尽管它往往在家族中遗传，而且环境因素与该疾病的发生率仅显示出微弱的统计联系。但越来越清楚的是，表观遗传改变——可能是由微妙影响的汇合触发的——可能发挥作用。格雷森及其同事亚历山德罗·圭多蒂和埃尔米尼奥·科斯塔对精神分裂症患者的大脑进行了尸检，发现甲基基团附着在一种有助于形成神经元之间连接的基因上。早期的尸检研究表明，该基因的活性急剧下降，而促进甲基基团附着在 DNA 上的基因的活性则增加。
实验证据也表明表观遗传变化与抑郁症有关。德克萨斯大学西南医学中心达拉斯分校精神病学系主任埃里克·J·内斯特勒提出了该疾病的潜在动物模型，其中包括海马体中的表观遗传变化，海马体是一个存储记忆的大脑区域，在某些人类抑郁症病例中实际上会萎缩。
为了开发这个模型，内斯特勒和他的同事将一只小的成年雄性小鼠放入一只大得多的具有攻击性的小鼠的笼子里，这只大鼠很快袭击了新来的小鼠。十分钟后，他们在两只小鼠之间放置了一个塑料屏障，这阻止了攻击，但并没有阻止这只小啮齿动物看到、听到和闻到它的克星。一只在这种情况下放置 10 天的小鼠通常表现出类似抑郁症的社交回避行为。
研究人员发现，这种治疗也导致甲基基团粘附在海马体的组蛋白（DNA 缠绕蛋白）上。这种作用抑制了一个基因，结果，该基因未能生成一种被怀疑有助于大脑适应压力的蛋白质。更重要的是，当小鼠接受抗抑郁药时，它停止表现出社交回避行为，抗抑郁药恢复了该基因的活性。
内斯特勒说，他目前还不知道恶劣的环境如何促使甲基基团粘附在组蛋白上，但他的研究表明了抗抑郁药起作用的原因：它导致乙酰基团附着在组蛋白上，从而抵消了甲基基团的作用。内斯特勒和其他科学家现在正试图创造能够修饰特定表观遗传机制的化合物。
母亲的影响
恐惧是另一种可能由环境影响的表观遗传效应引起的心理状态。麦吉尔大学精神病学教授迈克尔·J·米尼发现，当幼鼠从母亲那里得到的舔舐和梳理较少时，它在成熟时会更加恐惧，对压力源也更加敏感。
该团队发现，如果幼鼠的母亲是“高舔舐者”，则海马体基因会在幼鼠生命的第一周脱落甲基分子。低舔舐者的幼鼠不会修剪分子。一项收养实验证明，舔舐会触发这些事件：当团队将出生于一种舔舐类型母亲的幼鼠委托给另一种类型的母亲时，基因的甲基状态反映了养母的舔舐类型。据信，舔舐通过提高幼鼠的甲状腺激素产生和神经递质血清素的活性来发挥作用。
米尼说，当他第一次展示他的研究结果时，他遇到了“相当强烈的怀疑”，因为这些结果暗示表观遗传变化可能发生在成熟细胞中，而不仅仅是发生在胚胎或胎儿中存在的未成熟细胞中。他的工作的社会意义也令人不安。研究结果表明，母亲的养育方式可能对孩子基因的活动产生非常不同的影响。米尼和其他人现在也在研究数百对人类母婴，以了解压力大的怀孕可能会如何影响婴儿后期的发育。
将表观遗传学应用于大脑才刚刚开始，但随着监测分子变化的技术不断改进，该领域正在迅速发展。然而，不要期望这些发现能为精神疾病带来快速的治疗方法。多年来，癌症研究人员一直在研究表观遗传对肿瘤形成的影响，但癌症仍然没有被征服。表观遗传学可能确实会揭示基因和环境之间——先天与后天之间——正在发生的事情，但在未来很长一段时间内，我们仍将依赖精神病学家和心理学家。