互动科普

影响男子同性恋的生物学证据

   Simom LeVay*，  Dean H.Hamer

人脑内的结构和遗传连锁这两项证据指明了男子同性恋的生物学组分。

大多数男人受女人性的吸引，大多数女人受男人性的吸引。对许多人来说，这似乎是很自然的事情——这是由教育、宗教和法律所强化了的最适当的生物学表现。可是，有极少数的男人和女人（估计占1～5％）只被其同性所吸引。另外还有许多人对男女都有不同程度的兴趣。

我们怎样了解性取向的这类多样性呢？这种多样性是来自我们的基因或生理的变异，还是来自个人历史的错综复杂性，乃至来自上述因素的共同影响呢？就性取向这一情况来说，这是否是一种选择而不是无法抗拒的冲动？

也许没有一种因子可以单独用来解释性取向这类复杂而又易变的特性。但是最新的实验室实验（包括我们自己的）证明，基因和脑的发育起着显著的作用。但我们现在还不知是怎样起作用的。可能是基因影响脑的性分化及其与外部世界的相互作用，从而改变着它的业已存在的大范围的对性刺激的应答。

探索性取向的生物学基础已沿着两条广阔的路线展开。第一种方法是对又一个探索的对象，即男人和女人的大脑之间的生理差异进行观察。正如我们将要看到的，“同性恋”和“异性恋”的大脑可能在其非常类似的构造上有细微的差别。第二种方法是通过研究家族中发生同性恋的模型和直接检验遗传物质DNA的方法来找出基因。

长期以来，研究人员一直在寻找人脑内把我们分成男人和女人的最明显的一些原因。这种被称为性别二形性的脑结构的性别分化是很难确定的。就平均而论，男人的脑和他较大的体躯相适应，其体积稍大；除此之外，随机检查并未揭示出性别之间有何明显的不同。甚至于在显微镜下，男人和女人的脑的结构也是非常相似的。毫不奇怪，性别二形性的最明显的观察最初是在实验动物身上进行的。

其中最重要的要数加利福尼亚大学硌杉矶分校的Roger A．Gorski对大鼠所做的研究。1978年Gorski在检查大鼠的下丘脑（大脑下部的这一区域含有鉴别行为和调节代谢的功能）时，他发现邻近下丘脑前部的一群细胞，雄性大鼠的要比雌性大鼠的大几倍。尽管即使在雄性大鼠中这一细胞群的直径也不足—毫米，是非常小的，但该组织的染色薄片甚至不用显微镜也可看到性别之间的差异显然是十分明显的。

Gorski的发现是特别重要的，因为出现这一细胞群的被称为中前视叶区的下丘脑整个区域对性行为的产生有影响，尤以雄性所显示的性行为最明显。例如，中前视叶区受伤害的雄猴显然对雌猴无性的要求，而用电刺激这一区域就能使性行为不活跃的雄性接近并爬到雌猴背上。可是，应该说我们在猴身上也找到了相同于出现在大鼠身上的性二形性的那类细胞群。

被称为大鼠的性二形细胞群的精确功能尚不清楚。从Gorski及其合作者的研究成果得知，雄激素（通称为雄性荷尔蒙）在发育过程中促成这种二形性方面起着关键性的作用。这类细胞群内的神经元富含雄激素（主要代表为睾酮）和雌激素这两类性激素的受体。尽管雄鼠和雌鼠在中前视叶区内的神经元数量最初是相同的，但在出生期前后雄鼠幼仔睾丸分泌的大量睾酮起着稳定它的神经元群体的作用。在雌鼠体内因为没有大量分泌睾酮，这类细胞群内的许多神经元就死亡，从而产生普遍较小的结构。令人感兴趣的是，只是在出生前后几天中前视叶神经元才对雄激素敏感：用阉割方法去掉成年大鼠的雄激素则不会造成神经元死亡。 

Gorskl及其在加州大学洛杉矶分校的同事，特别是他的研究生Laura S．Allen同时发现了人脑内的二形结构。男人的下丘脑中前视叶区中取名INAH3（产生于“前下丘脑第三间核）的细胞群，约为女人的三倍大小。（可是请注意，即使在—个性别内，INAH3细胞群的大小也有明显的变化。）

1990年，本文作者之一Le Vay决定检查中前视叶区INAH3或某些别的细胞群其大小随性取向以及随性别而变化的情况。这一假设有几分大胆的设想，因为最盛行的概念是：性取向是由环境和教育所塑造的个性之“高水平”状态。认为这种升华了的信息源主要是由大脑皮层加工的，而不是来自象下丘脑这类“低”中心。

Le Vay对l9具同性恋男尸（全部死于艾滋病并发症）和16具异性恋男尸（有6具死于艾滋病）的下丘脑进行了检验。（死于非艾滋病因者的性取向不能确定。但估计与一般平民的性取向分布状况相似，属于同性恋的似乎不超过1～2人。）LeVay还尸检了6具性取向不清楚的女尸。

将标本编码以捎除主观偏差。Le Vay将每个下丘脑切成一系列薄片，染色以标识这些神经元细胞群并在显微镜下测量出它们的横切面积。Levay得到有关面积的资料后，加上测量切片的厚度，就可以实际箅出每个细胞群的体积。除了Allen和Gorski的性二形核INAH3之外，Le Vay还检测了三个附近的其他细胞群——INAH1、INAH2和INAH4。

与A1len和Gorski的观察结果相似，Le Vay也观察到男人的INAH3比女人的大两倍。而且异性恋男子的INAH3亦比同性恋男子的大1～2倍。统计学分析指出，其概率大约是千分之一。事实上，同性恋男子与女人的INAH3的体积之间没有显著的差异。所以该研究暗示与雄性性取向有关的二形性大致与性别有关的二形性相当。

在这项研究中主要涉及的是，所观察到的结构差异是否由所研究的—些可变的其他因素而不是一种因素造成的。这里绝大多数受试者都是艾滋病患者。艾滋病病毒本身以及造成削弱免疫系统的其他传染病原都能对脑细胞带来严重的损伤。全部死于艾滋病的同性恋男子之较小体积的INAH3是否是脑损伤这个原因呢？

几方面的证据指出还有其他原因。首先，死于艾滋病的异性恋男子与死于其他病因的异性恋男子之INAH3体积没有差异。其次，具有较小的INAH3之患艾滋病死者与具有较大的INAH3的艾滋病死者没有病史方面的不同，例如，他们在死前均无较长的病史。第三，艾滋病死者的中前视叶区之其他三个细胞群——INAH1、INAH2和IN—AH4的体积原本也未变小。如果所患的病症具有非特异性破坏作用，人们也许会怀疑有其他原因。最后，在LeVay完成这项主要的研究之后，他获得了一例死于非艾滋病病因的同性恋男子之下丘脑标本。与一些相似年龄的异性恋男子的下丘脑标本一道填补了“空白”的这一同性恋男子的下丘脑标本，证实了这项主要的研究：同性恋男子的INAH3的体积不及异性恋男子的INAH3的一半。

Allen和Gorski报道了与性取向有关的另一个特征。他们发现，前连合（穿越于脑中线的一束纤维）以异性恋男子最小，女人较大，同性恋男子最大，对整个脑区大小进行矫正后，女人和同性恋男子的前连合之大小不相上下。

在性取向和脑结构之间的这些明显的相关关系后面可能存在些什么呢？从逻辑上讲，有三种可能性存在。第一种可能性是这种结构上的差异早就存在于生命中——也许甚至在出生之前——并有助于确立男人的性取向。第二种可能性是由于男子的性兴奋或性行为而导致成年男子所出现的差异。第三种可能性是不存在因果联系，但是所谈论的性取向和脑结构两者与某种第三变量，如在母体内或出生后的初期之发育状况有关。

我们不能决定这些可能性中应该肯定哪一种。可是，根据对动物的研究，我们发现不大像是第二种情况，即结构上的差异系来自成年生物体。例如，大鼠中前视叶区的性二形性细胞群在脑发育初期对雄激素的应答表现出可塑性，但后来对变化就大多具有抵抗性。我们偏向于第一种可能性，即脑结构的差异形成于脑发育过程中，并因此而影响性行为。由于猴子的下丘脑之中前视叶区影响着猴的性行为，所以男人的INAH3之大小确实很可能影响性取向。但在此点上的这种因果联系是推测的。

假定与性取向有关的一些结构上的差异在有些个体中在出生时就业已存在，那它们是如何产生的呢？一种选择是性甾类和正在发育的大脑之间的相互作用；这种相互作用是对雄性和雌性大脑结构上的差异负责的。一些科学家已猜测到一些幼儿中循环雄激素的不规则水平致使他们成长为同性恋成年人。他们指出，特别是男性幼儿中雄激素水平异常低的易变成男性同性恋者，而女性幼儿中雌性激素水平异常高的则易变成女性同性恋者。

显然更大的可能性是，在与发育期间雄激素有关的个人大脑方面确实存在着本质的差异，即便激素水平本身没有差别时也是如此。这种关系需要复杂的分子机构，首先是雄激素受体，也许还包括许多仍不清楚其自身和作用的蛋白质和基因。

乍看起来，真正的同性恋基因的概念似乎可能是愚蠢的。把男人和女人划到同—性别去的基因怎么可能在达尔文的生殖适应性筛选中继续存活下去呢？大多数同性恋男子和同性恋女子的双亲必然是异性恋吗？考虑到这种表观的不一致性，研究集中于影响而不是决定性取向的基因。寻找这类同性恋基因的两种主要方法是孪生和家族研究以及DNA连锁分析。

孪生和家族（系统）树研究是根据受遗传影响的性状发生于家族内的原理进行的。关于家族内同性恋模型的最新近的研究结果是1985年由波士顿大学的Richard C．Pillard和James D．Weinrich发表的。自此以后，已报道了关于同性恋男子和同性恋女子的孪生和同胞（兄弟姊妹）的其他五项系统的研究结果。

有关男子的贮存数据表明，同性恋男子同卵双生兄弟的57％、异卵双生兄弟的24％和兄弟的13％也同时是同性恋者。对于女子来说，同性恋女子同卵双生姐妹的50％、异卵双生姐妹的16％和姐妹的13％也同时是女子同性恋者。当把这些数据与同性恋的基数相比，两种性别的性取向的家族群的适当数量就显然明白了。事实上，西北大学的J．Michael Bailey和他的合作者估计陛取向的全部遗传力——由多基因产生的同性恋性状之方差比——对男子来说大约是53％，对女子来说约为52％。（对同性的亲缘关系来说，家族群是最明显的；但对男一女的配对来说家族群则较不明显。）

为估价性取向的遗传组成和解释它的遗传模式，我们需要系统的调查同性恋男子和同性恋女子的延伸家族。本文作者之一（Hamer）和国立健康研究所的Stella Hu、VictoriaL．Magnuson、Nan Hu和Angela M．L．Pattatucci已开始了这项研究。由国立癌症研究所唱主角，研究较为经常发生于一部分同性恋男子人群中的一些癌症的危险因子。

Hamer及其伙伴最新调查的男子同性恋者证实了Pillard和Weinrich的同胞结果。同性恋男子的兄弟成为同性恋者的可自性为14％，与之相比，没有同性恋兄弟之男子成为同性恋者的可能性为2％。（该研究使用了非常严格的同性恋定义，从而产生了低的平均率。）在较远的亲缘关系中，一种出乎意料的模型显现出来：舅父辈有7％的机会成为同性恋者，而姑（舅）母的儿子则有8％的机会成为同性恋者。父亲、叔叔以及其它三种类型的同辈全然没有相关关系。

尽管这项研究突出的是遗传组分，但在会显示出简单的孟德尔式单基因遗传方面，同性恋的出现就非常少见。此类同性恋基因在一些家族比另一些家族更重要之一种解释是发现它们由有两个同性恋兄弟的家族所带来的。用随机选择的家族来比较，舅父中的同性恋比率从7％增加到10％，在表兄弟中的同性恋比率从8％增加到13％。这种家族群，即使亲缘关系处于核心家庭之外，为性取向的遗传基础提出了补充的论点。

为什么同性恋男子的大多数同性恋雄性亲缘关系是在母亲家族一侧？一种可能性一参试者不知为何对他们的母系亲缘关系知道得更多——看来不象是由于同性恋男性和同性恋女性的对立性爱的同性恋亲缘关系在这种家族两侧之间呈均等分布。另一种解释是：由双亲传递而来的此种同性恋只在一种性别中表达——在本例中是男性。当表达时，该性状降低生育率，因此必然是不成比例地由母亲传递下去。这样一种效应可以部分地把同性恋男子的同性恋亲缘关系集中归因于亲的家族—侧。但这一假设的证据将需要在由双亲遗传下来的常染色体的染色体土去找到—个适当的基因。

第三种可能性是X染色体连锁。男子有两个性染色体：—个Y，由他的父亲遗传而来；一个X，是由他的母亲携带的两个X染色体剪贴而来。因此，受X染色体上基因影响的任何性状都将趋向于通过母亲一方遗传而来，而且将在兄弟、舅父和表兄弟中优先而准确地观察到这种模式。

为检测这一假说，Hamer和他的伙伴着手对同性恋男子的X染色体进行连锁研究。连锁研究是按照两个遗传原理进行的。如果一个是受遗传影响的，那么拥有该性状的亲缘关系也将比概率预期的有更多的机会拥有这种基因——即使这种基因只起着一小部分作用。事实也是为此。同时，在染色体上密切结合在一起的基因几乎总是一起遗传的。因此，如果存在着的是影响性取向的基因，那么它应该是与邻近的DNA标记相“关连”，而这种标记在家族内往往与基因一道传递。对于只受一个基因影响的性状来说，连锁能够把该基因精确地定位于染色体上。可是对于像性取向这样的复杂性状而言，连锁还可以帮助确定遗传组分是否真实存在。

要开始男性性取向的连锁分析，首先要求是要找到信息标志物——在染色体上标记位置的DNA的片段。幸运的是，人体基因组计划已经得到了跨越于全部X染色体上一大类标记物，最有用的标记是短的、重复的DNA顺序。这些顺序在不同个体中其长度略有差异。为检测这些标记物，研究人员应用聚合酶链式反应以制造染色体特定区域的几十亿个拷贝，然后用凝胶电泳法分离成不同的片段。

连锁分析的第二步是定位合适的家族。当科学家们研究象色盲或镰状细胞贫血症这样的简单性状时——含有—个简单基因——他们必然会分析大的、多代的家族，在这些家族中每个成员都十分清楚自己有无此种性状。这样一种方法用来研究性取向是不适合的。首先，把某些人鉴定为非同性恋者是困难的；每个人都可能隐瞒他（她）的真实的性取向或者可能不知道性取向。在过去由于同性恋是更易受到指责的，所以多代的家族在这方面是特别有问题的。而且，遗传模式表明，对于含有以不同水平表达的若干有差异的基因之性状来说，研究大家族实际上可能减少找到连锁基因的机会：这里包含着过多的期望。

由于这些原因，Hamer和他的合作者决定把研究重点集中于有两个同性恋儿子的核心家族。这种方法的一个优点是：每个同性恋者显然不会被误认。而且，此方法能够测定出简单连锁的基因，即便对于基因表达来说也需要其他基因或非遗传因子也是如此。例如，倘若要成为同性恋者需要X染色体的基因与常染色体上的其它基因结合在一起，那么还要加上某些适合的环境状况。研究同性恋兄弟也许会得到清晰的结果，原因是两兄弟都含有X染色体基因。相反，同性恋男子的异性恋兄弟则有时会拥有X染色体基因，而有时会没有这种基因，从而产生混乱的结果。

目前，遗传分析认为，调查同胞的兄弟姊妹是研究受许多因子影响的性状之关键。由于Hamer和他的合作者最有兴趣于找到只在男子中自身表达，但却是通过女性传递而来的基因，所以他们把他们的研究局限于有同性恋男子而无同性恋父亲、同性恋儿子对的家族。

补充了40个这样的家族。从同性恋兄弟，而且有可能还从他们的母亲或姊妹中制取了DNA样品。这些样品代表了X染色体上从短臂一端跨越到长臂一端的22个标记。在每个标记处，如果一对同性恋男子从其母亲处遗传了相同的标记，则可将他们划为相似的，反之则划为不相似的。可以期望50％的标记碰巧是相同的。相关性研究还增进了含有相同标记的2个拷贝的母亲的可能性。

这项研究的结果是引人注目的。在绝大多数X染色体上，这些标记在同性恋兄弟之间是随机分配的。但是在X染色体的长臂一端，在被称为Xq28的区域中，这些标层在相似的兄弟中异常大量的存在：33对拥有相同的标记，只有7对没有相同的标记。尽管样品的规模不大，但其结果在统计学上都是显著的：偶然单独出现这种斜率的几率不到1／200。在314个随机选择的兄弟对的对照组中，绝大多数兄弟对都可假定为异性恋，Xq28标记是随机分布的。

对这一结果的最直接了当的解释是X染色体的Xq28区含有影响男性性取向的基因。这项研究提供了迄今为止最有力的证据，人的性欲是受遗传性影响的。这是因为它是通过直接检测DNA的遗传信息所获得。但是与所有的最初的研究—样，也存在着一些要求中止的警告。

首先，该结果需要重复：找到与个性性状有关的基因的一些其他要求要得到承认已证明是有争论的。其次，基因本身仍未被分离出来。该研究要把基因定位到含有大约400万碱基对长度的X染色体区域内。这个区域代表着不到总的人体基因组的0.2％，但它仍大到足以包含几百个基因。这个海底捞针的做法将需要大量的家族或关于DNA顺序的更完整的信息，以鉴别所有可能的编码区。偏巧，Xq28的遗传位点异常丰富而且将有可能成为完整编序人体基因组的最早区域之一。

第三个警告是，研究人员还不知道如何定量Xq28在雄性性取向中所起的重要作用。在所研究的同性恋兄弟群体中，40个兄弟中有7个未拥有标记。假定20个同胞只偶然地应该遗传相同的标记，那么36％的同性恋兄弟未表现出同性恋和Xq28之间的联系。也许这些男子遗传了不同的基因或受非遗传的生理因子乃至环境的影响。在所有同性恋男子中——他们中的大多数都没有同性恋兄弟——Xq28的影响仍然是不太清楚的。在女性性取向中，Xq28的作用和其它遗传位点的情况也仍然不知遭。

在Xq28处的遗传位点为何可能影响性的选择呢？一种意见是，这种假定的基因是受激素合成或代谢的影响。作为这种基因的候选对象是雄激素受体位点，而此位点编码用于人大脑雄性化作用的一种重要蛋白质，而且也定位于X染色体上。为检测此种意见，约翰斯·霍普金斯大学的Jeremy Nathans、Jennifer P．Macke、Van L．King和Terry R．Brown与西北大学的Bailey以及国立健康研究所的Hamer、Hu和Hu一起协力进行了研究。他们比较了197个同性恋男子和213个主要从事异性恋的男子之雄激素受体的分子结构。可是发现蛋白质编码顺序方面没有明显的变异。同时，连锁研究也表明兄弟中的同性恋与雄激素受体位点的遗传之间没有相关性。全部最显著的位点原来是在远离Xq28区的Xq11处。这项研究排除了雄激素受体在男性性取向中起重要作用的看法。

第二种意见是这种假设的基因是通过个性或气质间接地起作用的，而不是对性对象的选择起直接的作用。例如，遗传上自我信任的人显然比依赖他人认可的人更易接受同性的感情并见之于行动。

最后，出现最令人感兴趣的可能性是，Xq28基因产物对像INAH3这样的性两形性脑区的发育具有直接的重大影响。简而言之，这样一种INAH3或许在子宫内可以通过刺激前异性恋（preheterosexual）男性的特定神经元的存活自发地起作用，或者可以通过促进女性和前同性恋（prehomosexual）男子的特定神经元之死亡自发地起作用。在比较复杂的模型中，这种基因产物可以改变下丘脑神经元线路的敏感性以接受环境信号的刺激——也许就发生在生命的头几年。这些基因在这里是起诱因的作用而不是先天决定。这种奇怪的概念是否包含了事实的本质仍有待于观察。实际上在实验上这是可以用分子遗传学和神经生物学的现代手段去试验的。

我们的研究已引起了公众极大的注意，这并非是由于概念上的任何突破——关于人的行为与基因和大脑有关的概念不能说是新的——而是由于它触及到现代美国社会中强烈争论的问题。我们相信，科学家们的研究能够帮助去除过去给男女同性恋者蒙上的某些神秘的面纱。不过，我们还要认识到，愈益增多的生物学知识最终可能以此去侵犯个人的天生权益和使世界失去人的多样性。最主要的是我们的社会应开展讨论应该怎样把新的科学信息全部用于为全人类谋利益上去。

                                             [赵裕卿译柯雪校]