本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
1990年,《纽约时报》在头版刊登了拥有医学学位的记者劳伦斯·奥尔特曼的文章,宣布科学家们发现了“酒精中毒与特定基因之间的联系”。
这仅仅是《泰晤士报》和其他主要媒体炒作的一系列报道中的一篇,结果证明这些报道是错误的,声称复杂特征和疾病——从同性恋和高智商到精神分裂症和双相情感障碍——与特定基因有关。
我以为那些日子已经过去了,科学家和媒体已经学会怀疑对复杂特征和行为的极端还原论基因解释。我错了。上周日,《泰晤士报》的“观点”版块发表了一篇文章,“感觉良好基因”,其中指出
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“科学家们首次证明,大脑中的基因变异使某些人天生就不那么焦虑,并且更容易忘记恐惧和不愉快的经历。这种幸运的基因突变会在我们的大脑中产生更高水平的anandamide——所谓的幸福分子和我们的天然大麻。简而言之,有些人天生就不那么焦虑,仅仅是因为他们在基因彩票中获胜,并随机获得了一种与性格坚强无关的基因突变。”
这篇文章,就像25年前宣传酒精中毒基因的文章一样,是由威尔康奈尔医学院精神病学教授理查德·弗里德曼医生撰写的。我强调这个事实,因为科学炒作通常归咎于像我这样据称无知的记者,而不是医生和其他所谓的专家。
这是科学背景。“感觉良好基因”是一种基因的变体或等位基因,该基因产生一种叫做脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)的酶。FAAH被认为调节神经递质anandamide的水平,anandamide是一种内源性大麻素,其结构与四氢大麻酚(THC)相似,THC是大麻的主要精神活性成分。FAAH基因的一个等位基因,有时称为385A,与较低水平的FAAH有关,这导致较高水平的anandamide。据估计,20%的美国人携带385A基因。
实际上,弗里德曼的文章是对Nature Communications上16位研究人员(包括弗里德曼在威尔康奈尔医学院的两位同事伊娃·丁切娃和弗朗西斯·李)撰写的一篇高度技术性文章的极其简化、耸人听闻的新闻稿。
文章的大部分内容“FAAH基因变异增强小鼠和人类的前额杏仁核功能”描述了对插入了385A等位基因的小鼠进行的详细实验。文章还描述了对人类进行的实验。我专注于这项人类研究,这也是弗里德曼泰晤士报文章的主要焦点。
丁切娃和李的团队对40名人类(包括18名385A等位基因携带者)进行了分为两个部分的实验。在实验的第一阶段,称为“恐惧习得”,受试者被展示各种中性图像,例如彩色方块。特定的颜色,例如黄色,会反复伴随着“厌恶”刺激——例如响亮的噪音或可怕的图像,如咆哮的狗——从而使受试者习惯于将第一种刺激与第二种刺激联系起来。
在实验的第二部分,称为“恐惧消退”,受试者被展示彩色方块,但随后没有暴露于“厌恶”刺激。在实验过程中,研究人员通过连接在受试者手指上的电极来测量受试者的皮肤电导。高皮肤电导表明出汗更多,这据推测表明对厌恶刺激的“恐惧”更多。
那么丁切娃和李等人的实验结果是什么?在“恐惧消退”试验中,385A受试者对先前与噪音相关的颜色表现出更持久的皮肤电导反应。研究人员还报告说,385A携带者在探究其焦虑水平的问卷调查中得分更高。
这些后来的发现是弗里德曼声称研究人员“证明”——请注意该词语中没有限定——385A携带者“天生就不那么焦虑,并且更容易忘记恐惧和不愉快的经历”的基础。
弗里德曼没有质疑恐惧习得和消退实验的假设:首先,某人在实验室环境中对噪音或狗的图像的反应可以作为“焦虑”的所有各种表现形式的代表;其次,皮肤电导测量焦虑。(有趣的事实:商业测谎仪,众所周知不可靠,测量皮肤电导,山达基教会用来“审计”人的“电子表”也是如此。)
弗里德曼只是简要地提到,研究人员发现385A受试者与其他受试者在对“厌恶”刺激的初始反应中没有显着差异,即使这一发现削弱了385A赋予抗焦虑能力的说法。
这是另一个对“感觉良好基因”持怀疑态度的理由。2009年发表在Biological Psychiatry上的一项针对82名受试者的研究发现385A与先前与焦虑相关的神经活动之间存在相关性,但作者补充了一个警告:“重要的是要注意,在我们的研究中,FAAH基因型与行为表型(即焦虑或冲动)之间没有直接关联。”
弗里德曼的文章不仅涉及焦虑,还涉及药物滥用。他推测,携带感觉良好基因的人可能“不太可能对大麻和其他药物上瘾”,因为他们体内内源性大麻素anandamide的水平更高。
2002年Proceedings of the National Academy of Sciences上的一篇文章,“内源性大麻素信号传导中的基因变异对人类威胁和奖励相关脑功能的不同影响”,得出了截然相反的结论。《PNAS》文章报告称,385A等位基因“与街头毒品使用和问题药物/酒精使用密切相关”。作者甚至认为,385A等位基因“可能被证明是识别药物相关疾病风险人群的有用诊断预测指标”。
弗里德曼预测,对感觉良好基因的研究可能会带来更好的焦虑症药物治疗方法。我预测,感觉良好基因将遭受与“酒精中毒基因”相同的命运,“酒精中毒基因”是一种与多巴胺相关的基因,称为DRD2。
在他1990年关于酒精中毒基因的泰晤士报文章中,劳伦斯·奥尔特曼指出研究人员希望这一发现将“为预防和治疗酒精中毒开辟新的研究途径”。在接下来的十年中,科学家们不断宣布他们发现了更多证据表明DRD2基因与酒精中毒有关,但1999年Neuropsychopharmacology上的一篇综述发现“DRD2多态性对与酒精依赖相关的行为表型没有影响”。
去年秋天,我引用了2012年Behavior Genetics上的一篇社论:“关于候选基因关联的文献充满了未经严格重复验证的报告。直线主效应和候选基因与环境的相互作用都是如此……结果,精神病学和行为遗传学文献变得令人困惑,现在看来过去十年发表的许多研究结果是错误的或具有误导性的,并没有为知识的真正进步做出贡献。”
该警告应附加到所有关于行为遗传学的报道中。人们渴望在理解和治疗药物滥用和病理性焦虑等疾病方面取得真正进展。像理查德·弗里德曼这样的著名科学家和像纽约时报这样的媒体通过基于脆弱科学提供虚假的希望,对这些人造成了损害。
延伸阅读(另请参阅下面来自从事与上述工作相关的科学家的评论)
来自石溪大学生物化学和细胞生物学教授戴尔·德意志的评论:
我阅读了您关于“感觉良好基因”的博客。做得好。我是1993年鉴定出这种酶(现在称为FAAH)的人,我们称之为anandamide酰胺酶。本·克拉瓦特在1996年对其进行了克隆,并鉴定了人类基因,然后在与西普博士合作后,他们鉴定了人类群体中的P129T突变。正如您所提到的,一些人体研究表明存在药物滥用的趋势,但大麻使用的情况除外,据报道,大麻使用的情况恰恰相反。最初的论文显示这种多态性与肥胖有关,但在更大规模的研究中似乎没有成功。我同意《纽约时报》的文章不够平衡。它应该提到那些显示与药物滥用有关的研究。《纽约时报》的编辑应该将其通常高水平的新闻标准应用于他们的科学文章,即使这些文章是由“特约评论员”撰写的。应该有人至少搜索一下PubMed。FAAH的大部分历史现在都在维基百科上:https://en.wikipedia.org/wiki/Fatty_acid_amide_hydrolase。
来自纽约大学神经科学中心约瑟夫·勒杜的评论,他是恐惧生物学领域的著名研究者(以及我校最近的演讲者):
在我7月14日出版的书《焦虑》中,我对这种从行为发现推断到有意识感觉的做法持非常批判的态度。该研究表明,携带该基因的人表现出某些与基因变异相关的行为和大脑反应,但并未表明该基因是有意识感觉的原因。作者确实在图表中展示了自我报告的焦虑感略有下降,但在文中一次也没有提及这一发现。此外,即使该基因与较低的自我报告焦虑感相关,较低的焦虑感并不意味着“感觉良好”基因所暗示的含义。这类似于将多巴胺与快乐等同起来的普遍且不恰当的做法。
来自国家酒精滥用和酒精中毒研究所神经遗传学实验室主任、代理临床主任戴维·戈德曼的评论
我不赞同霍根文章的总体基调。有许多经过充分验证的基因/行为发现,尤其是在基于神经科学的测量层面。包括上面建议的免责声明将是奇怪的。人们不妨建议所有实验物理学论文都附带免责声明,因为存在明显的、令人震惊的错误,例如重力测量错误、“发现”光速不如预期、引力波测量、冷聚变……这样的例子不胜枚举,其中一些错误在发表时就显而易见了。任何特定发现的有效性都是独立的,这就是为什么我偶尔被允许在Nature等期刊上报告此类发现。行为是可遗传的。如果没有人发现改变行为的功能位点,那将是非常奇怪的。然而,那也是一个与我们所处的世界不同的平行宇宙。感谢西格米勒和其他人,我们半个世纪以来一直了解HPRT与自残之间的关系。通过基因关联,也就是全基因组关联的最终目的,已经发现了许多这样的位点,并得到了验证(这是一个比重复更高的标准)。与行为牢固相关的常见变异的例子,以及我们理解其机制的例子,包括COMT Val158Met多态性,它在执行认知功能(Egan等人)和焦虑/情绪性(Zubieta等人)中发挥作用;FKBP5,其功能位点导致细胞皮质醇反应的超短反馈回路阻尼受损,并增加PTSD的风险(Binder等人);以及血清素转运蛋白(SLC6A4)多态性,它改变了这种蛋白质的表达,并导致焦虑以及对大脑结构和连接的更强影响(Hariri等人)。提及遗传学家应该意识到的众多其他经过验证的例子,以及辩论那些证据模棱两可的例子,将使这种反驳变成一篇评论,并且没有必要削弱对候选基因研究的过度夸大的批评。剔除假阳性至关重要,但检测这些假阳性通常比将研究识别为候选基因研究需要更多的洞察力。此外,我们可以从成功的事例中,以及从积累的失败事例中,学到同样多甚至更多的东西。我为一些人在这个领域工作了一辈子,但从未像西格米勒和他的学生莱施那样发现基因的人感到遗憾,但他们应该努力保持客观性。当他们坚持认为只有一两种假设检验框架——即全基因组关联或对粗略测量的行为进行关联的荟萃分析,以及生成p值——足以进行验证时,我对他们感到更少的遗憾。他们应该拓宽思路,了解其他类型的科学。即使荟萃分析是积极的,例如当血清素转运蛋白的阴性荟萃分析之后是阳性荟萃分析时(这并不使荟萃分析作为一种科学活动无效),这些反对者中的一些人仍然坚持全盘否定主义。这是思想封闭。