行為與遺傳的關(guān)系

1、意義深入了解動(dòng)物行為的形成和發(fā)展的遺傳機(jī)制將會(huì)提高人類利用動(dòng)物資源的能力，推動(dòng)仿生學(xué)的發(fā)展。此外，在闡明基因-神經(jīng)（腦）-行為之間的關(guān)系之后，也將為防治行為異常的遺傳疾病提供理論依據(jù)。 發(fā)展歷史行為與遺傳的關(guān)系20世紀(jì)初期，遺傳學(xué)發(fā)展早期的一些遺傳學(xué)者曾注意到行為與遺傳的關(guān)系。但是在后來的遺傳學(xué)的迅速發(fā)展中，那些容易被識(shí)別的形態(tài)性狀（例如果蠅的體色、眼色、剛毛性狀等）成了主要的研究對(duì)象。50年代中期J·赫什和美國遺傳學(xué)家T·多布然斯基等曾一度從事果蠅趨光性的行為的遺傳學(xué)研究。他們通過多代的選擇得到了為多基因所控制的具有明顯正、負(fù)趨光性的群體，但是人工選擇一旦停止，差別就迅速

2、消失。 立的學(xué)科60年代后期，行為遺傳學(xué)逐漸發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。以美國的M·德爾布呂克和S·本澤、英國的S·布倫納為代表的一些分子遺傳學(xué)家陸續(xù)轉(zhuǎn)向行為遺傳學(xué)的研究。他們?cè)诙喾N生物中通過誘變處理得到影響許多行為（如趨光性、趨化性、回避運(yùn)動(dòng)、求偶行為等）的突變型。然后從神經(jīng)生理學(xué)、生物化學(xué)、組織胚胎學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)等學(xué)科的角度，運(yùn)用多種技術(shù)對(duì)這些突變型進(jìn)行分析，探尋行為遺傳的機(jī)理。20世紀(jì)末期，細(xì)胞與分子層次的系統(tǒng)生物學(xué)與系統(tǒng)遺傳學(xué)的興起，基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組學(xué)生物技術(shù)和計(jì)算生物學(xué)、計(jì)算神經(jīng)生物學(xué)等方法的進(jìn)展，神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生理生化功能、發(fā)育生物與遺傳學(xué)的研究

3、進(jìn)入了細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞通訊、神經(jīng)內(nèi)分泌與基因表達(dá)調(diào)控的發(fā)展時(shí)期。 主要研究對(duì)象大腸桿菌：大腸桿菌對(duì)于多種化合物具有趨向或趨避行為，這一行為過程涉及化合物識(shí)別、信號(hào)輸入和鞭毛運(yùn)動(dòng)三個(gè)環(huán)節(jié)。通過對(duì)失去趨向或趨避行為的大腸桿菌突變型的研究得知每一環(huán)節(jié)的生理活動(dòng)和一系列基因有關(guān)，這些基因的位置已經(jīng)測(cè)定。此外，大腸桿菌對(duì)于冷熱也有趨向或趨避行為。在同時(shí)存在使大腸桿菌趨向的化合物和使它趨避的溫差的情況下，大腸桿菌能對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析并做出趨向或趨避的反應(yīng)。 草履蟲：草履蟲是一種單細(xì)胞的真核生物，當(dāng)它碰到障礙物時(shí)能逆轉(zhuǎn)纖毛擺動(dòng)的方向而后退，然后再游向新的方向，這種行為稱為回避行為。已經(jīng)分離得到的突變型包括

4、不能后退的直進(jìn)突變型、超后退型、旋轉(zhuǎn)型、緩慢型等，涉及的基因也有若干個(gè)。草履蟲的鞭毛擺動(dòng)方向的改變與體內(nèi)外鈣離子濃度的改變和膜電位的改變有關(guān)，而這些改變又和高等動(dòng)物的神經(jīng)、肌肉動(dòng)作電位的改變極其相似。 秀麗隱桿線蟲：秀麗隱桿線蟲是一種細(xì)胞數(shù)目固定、雌雄同體、一世代只3.5天、腦僅由幾百個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成的無脊椎動(dòng)物。它的這些特點(diǎn)引起了行為遺傳學(xué)家的注目。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和線蟲趨化性有關(guān)的基因有十幾個(gè)，其中許多突變型有神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。用電子顯微鏡和電子計(jì)算機(jī)對(duì)突變型的神經(jīng)回路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究，有助于了解基因怎樣控制神經(jīng)元的復(fù)雜的聯(lián)絡(luò)樣式。 果蠅：果蠅是遺傳學(xué)資料積累得最多的動(dòng)物。它的行為也比較復(fù)雜，已經(jīng)獲得

5、影響趨光性、趨化性、趨地性、攝食、飛翔、求偶和交配、記憶等多種行為的突變型。在果蠅的行為遺傳學(xué)研究中，雌雄嵌合體方法發(fā)揮了重要作用。這種方法不僅可以用來確定控制性行為的基因的初級(jí)作用部位，而且還可以確定X染色體上其他行為基因的初級(jí)作用部位。例如日本的行為遺傳學(xué)家掘田凱樹等于1972年用這種方法發(fā)現(xiàn)了控制雄性求偶行為的初級(jí)作用部位并不存在于生殖器官或胸部神經(jīng)節(jié)內(nèi)，而至少有一對(duì)呈對(duì)稱關(guān)系的作用部位存在于腦中，從而否定了所謂單一作用部位模型。 蜜蜂：蜜蜂是一種社會(huì)性昆蟲，具有更為復(fù)雜的行為。有一種抗美洲臭巢病的品系，它的工蜂具有開啟巢室并將死在巢室中的幼蟲和蛹丟到遠(yuǎn)處的特殊行為，從而能夠避免臭巢病的

6、發(fā)生。這一行為受兩個(gè)隱性基因支配。 小鼠：在哺乳動(dòng)物中，小鼠是行為遺傳學(xué)研究的良好材料，已經(jīng)積累了許多行為突變型。例如有一種華爾茲舞蹈突變型便是由單基因隱性突變?cè)斐傻?。狗由于長期家養(yǎng)的結(jié)果育成了許多遺傳型顯然不同的品系，可以作為學(xué)習(xí)能力、情緒等行為的遺傳學(xué)研究材料。 人類：在人的行為遺傳研究中，雙生兒法占有重要的位置。暈車、暈船、夢(mèng)游、便秘、夜尿、睡眠中磨牙等行為在一卵雙生兒中有很高的一致性，說明它們有遺傳基礎(chǔ)，不過對(duì)這些行為的遺傳分析不容易進(jìn)行。關(guān)于智力的遺傳方面，一卵雙生兒研究、智商測(cè)定和系譜調(diào)查結(jié)果也都說明了遺傳因素的重要性。可是由于智力的發(fā)展與社會(huì)環(huán)境、個(gè)人的努力有極大的關(guān)系，而且智力

7、測(cè)定又不象其他性狀的測(cè)定那樣客觀，所以是一個(gè)更為復(fù)雜的問題。人類中也有一些由于單個(gè)基因發(fā)生突變或染色體數(shù)目發(fā)生改變而造成的行為異常。例如嚴(yán)重的苯丙酮尿癥（見先天性代謝缺陷）患者智能低下，腦電波異常，步行困難，這是單個(gè)基因突變的結(jié)果。自毀容貌綜合征患者也表現(xiàn)為智力發(fā)展遲緩，全身運(yùn)動(dòng)發(fā)生障礙，是伴性隱性突變所致?？耸暇C合征、特納氏綜合征（見染色體?。┗颊叩闹橇σ捕济黠@下降。有人認(rèn)為染色體組型為XYY的男人進(jìn)入青春期后性格易變得兇暴，犯罪率高。但近年來也有一些學(xué)者對(duì)此說持有異議。生命活動(dòng)是一系列行為的總合。一定的行為既是為了維持個(gè)體的生命，也是繁衍種族的需要。動(dòng)物具有求偶交配及照料后代的行為，說明自然選擇不但保留了對(duì)個(gè)體生存有利的行為模式和基因，而且還保留了保證種族繁衍的行為模式和基因。英國行為遺傳學(xué)家N廷伯根研究刺魚（Gasterosteus sp）的精細(xì)求偶行為和雄魚為撫育幼魚而犧牲自己的行為就是著名的例證。 與相關(guān)學(xué)科關(guān)系行為遺傳學(xué)與神經(jīng)科學(xué)關(guān)系密切。高等動(dòng)物的許多行為突變型是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不正常的結(jié)果。對(duì)這些