这是1977年10月20日“美国人类遗传学学会”年会上的新任会长就任演说。着重谈到了人类遗传学和医学遗传学之间的关系,医学院校开展遗传学教学和科研的必要性,以及吸引基础科学家参加这个领域工作的重要意义等。强调今后最应重视的是要运用基础科学的最尖端的概念和方法来研究人和病,并指出要重视行为遗传学的研究等。
在美国人类遗传学学会上作会长就任演说是项困难的任务,讲什么题目没有惯例可循。1950年,穆勒所作的第一次讲演《我们的突变负担》,已成了人类群体遗传学中一篇有争议的名作。1961年,邓恩的《人类遗传学史中的逆流》,对医学和人类遗传学作出了卓越贡献。六十年代和七十年代初,没有人再作会长就任演说。近年来,麦库西克综述了临床遗传学的演变,海默顿讨论了环绕XYY问题而展开的争论。蔡尔兹论述了公众和医务界缺乏遗传学知识的情况。
最近几年里,我们的这个领域已经成熟了,并且建立了一套组织机构。从医学角度来看,直到不久以前还把遗传学看成有点玄奥莫测、艰深费解,认为既同基础科学无关,又不能算是应用学科。由于有这种印象,所以医生和其他一些医学科学家还没有进入遗传学这个领域;已经进入的,还得要有些想象力和勇气。进行基础理论研究的遗传学家惋惜人类遗传学缺乏科学的精确性,因此大多数人转向更适合于他们研究的其他领域。优生学好像是人类遗传学的一门政治学科,这种感觉使人类遗传学在认真负责的科学界里声名不佳。这一切都已时过境迁了,人类遗传学已被公认为一门受人重视的基础学科和临床专业。
人类和医学遗传学中的概念和技术
遗传学的重要概念,早在被引入人类遗传学之前就已奠立了。但要把这些概念应用于人类,还有待于通过适当的方法。当我们为自己专业中的新发现而欣喜激动时,我们千万不要忘了从孟德尔到果蝇遗传学家、植物细胞遗传学家等早期遗传学家,我们是深受他们之惠的。值得注意的是,使人类遗传学苞绽葩放的方法学,通常是从其他学科引进的。例如,电泳和测定酶等生化方法,使我们认识了多态性和先天性代谢缺陷。细胞学方法使我们能清晰地看到人的染色体组,后来的染色体分带技术,更能分辨出人的每一条染色体。运用细胞杂交技术绘制出详细的遗传图,足以同果蝇和小鼠的遗传图相媲美。免疫学技术导致发现人体HLA(组织相容性白细胞抗原或人体白细胞抗原)的座位。科学的发展需要概念和方法。把通常不是遗传学的各种方法,成功地应用于遗传学概念,已使人类和医学遗传学成为如此活跃的一门学科。
人类遗传学的范围不是泾渭分明的。人们有时说,未来的科学进展,特别是与人类健康幸福有重大关系的学科的进展,将日益来自应用各门学科的概念和技术的边缘学科。人类和医学遗传学的成功史,已作为这种边缘学科研究的一个例子。因此,我们必须向物理科学和其他自然科学领域继续寻找方法,以便应用于我们所从事的学科。
人类遗传学与医学遗传学
我们的这个学科已变得“医学化”了。研究工作和研究对象,绝大多数是从医学兴趣出发的。遗传学已赋予医学以丰富的理论基础,并在医学上可能已有很多实际应用。因此,凡是医学界主办的,就最容易得到拨款和安排职务。这些情况也促进了我们这门学科的专业化。可是,人类遗传学对知识、对人类福利作出的总的贡献,并未因为它在医学上的应用而停止。
近年来,医学遗传学大部分已牢固地建立在孟德尔遗传模型和染色体模型的基础上,研究单个基因和可检出的染色体畸变的作用及其效应,已取得很大成功。因此,在本届和上届年会上提出的论文摘要,涉及生化遗传学、细胞遗传学或体细胞遗传学的几乎占三分之二。人类遗传学的进展,多半是通过在实验室里富有想象力地研究单基因性状和染色体性状而取得的。这些领域里的资料,大多数是无可争辩的且为所有观察者所接受。行为遗传学的研究,必然是以受到文化和环境的广泛影响、远离最初的基因效应的表型为依据;因此,这种依据是很靠不住的。遗传力是根据家系的相似性推算出来,再由此推论所研究的性状在多大程度上受遗传所决定。这不同于用孟德尔式的方法所做的研究,这是因为这些基因本身还是未知的,所以这些特定的基因的作用、染色体决定的性状,都无法直接进行研究。因此,不去考虑基因型如何决定表现型的途径,而只研究某一给定的表现型。因为行为的表现型受到环境的强烈影响,所以常常用养子和双生儿的资料,来推算出环境所起的作用。在作这种推算时,行为遗传学中的双生儿资料特别靠不住,因为遗传和环境的作用是难分难解的。统计学的一套方法是以简单化了的假设为出发点的,可是在作出结论时,却常常忘了这些假设是简单化了的。事实上,一位群体遗传学家已对用方差分析进行研究的整个逻辑根据提出了异议。根据同一份资料计算像智商这种性状的遗传力时,不同的研究人员会得出不同的结果,变化的范围可从0%—直到80%。智商的人种差异可能有遗传基础,这种说法使这个领域里更加议论纷纷。
社会生物学的普及是这个领域的又一发展,这门新学科用生物学和进化的概念来解释动物的社会行为。威尔逊创建这个学科是一大成就。可是,如把从研究低等动物得出的概念应用于人类时,社会生物学就有点普及得过头了。最近一期的《时代》杂志,用大量篇幅刊登社会生物学的主张,认为人类的行为大部分是在遗传上编成程序的。公众没有认识到大多数人类遗传学家同这种主张和做法是全然无关的。社会生物学家的这些主张,又一次使只从周围了解情况的公众对人类和医学遗传学心怀疑虑。我们不要忘记三十年代时,纳粹德国政府曾可怕地滥用过人类遗传学。稍后,从另一个政治极端,李森科一伙在苏联毁灭了人类遗传学。作为一个负责的人类遗传学家,我们一定要讲清楚哪些是一般公认的生物学现实,哪些是异想天开的解释和怪念,并把两者明确地区分开来。中枢神经系统无疑地同其他器官系统一样,遵循着相同的生物学基本定律。因此可以预期,受遗传控制的、一些性状的结构和功能中的变异,是受人体中枢神经系统控制的。因此,在正常范围内的智力性状和个性性状,完全可能有其遗传决定因素的;不过,这类遗传决定因素的性质和作用程度多半还一无所知。可是,像环境决定论者所说的智商的遗传力等于零,那也是完全不可能的。
在我们能够用神经生理学、生物化学或其他新技术,而不用生物统计方法处理这种遗传变异性以前,关于遗传力的程度和群体差异性的程度仍将继续争论下去。有意思的是参加这方面讨论的人,起先多半都没有被认为是人类遗传学家。
社会生物学认为,人类的某些行为可能是在许多代的进化过程中,由自然选择在遗传上编成程序的。人类的行为不可能是完全自主的,不可能完全无视人类中枢神经系统的遗传决定因素。可是,由于人类有自己的文化而有别于其他生物,所以人类的行为同其他生物相比,受到生物学上的控制预期要少些。为了更详细地了解这些问题,有必要设计一些实验,把人类行为的型式分解成一些亚成分,以便看出他们的生物学基础。因此,把社会生物学的主张应用于人类时,我们要审慎对待,不要横加指责。但我们也要正视对社会生物学的批判,因为智商和先天的行为型式有其遗传决定因素的说法,可被滥用替犯罪和社会不公平现象辩解。可是,可能存在被滥用的危险性,不应该成为谴责和停止研究行为遗传学的原因和理由。需要更多地进行这类研究。不过,目前的研究途径和方法,不大可能提供出必要的资料。在解释有关资料时,必须特别注意不抱政治偏见。显然很难做到这样客观,因为我们不可能完全脱离我们所处的社会和文化环境。
大多数遗传学家采用的孟德尔式遗传的范例,都强调染色体和单基因的作用;生物统计学方法所采用的高尔顿式的范例,则毫不注意单个基因的作用。这两种方法之间的鸿沟在加深。如果两个学派不进行接触交流,那将是不幸的。显然需要有一种机械论和生物学相结合的方法来研究行为遗传学。遗憾的是由于下述原因,看来不可能立即进行这类遗传学- 生物学研究:(1)哺乳动物的神经系统极其复杂;(2)至今还没有神经系统中的单基因作用的合适模型;(3)神经学家常常缺乏遗传学知识,遗传学家又只有极少数人熟悉神经科学;(4)大多数遗传学家只研究病,对正常的人类变异很少感兴趣。只要人类遗传学留给注重生物学的神经科学家和行为科学家的印象是搞生物统计的,那么,他们就不会对人类遗传学有多大兴趣。要想取得进展,需要他们的生物学研究方法和见地。对于富有进取心的人类遗传学家来说,大有机会去作出最能激动人心的发现!这门新的行为遗传学需要哺育和关怀。
常见病
当前研究常见病的遗传学工作,也能反映出人类遗传学研究中孟德尔式的方法同生物统计方法之间的对立。除了常见的新生儿疾患外,还有成人的常见病如冠心病、糖尿病、高血压,以及一些常见的精神病,如精神分裂症和情绪不稳定等。在西方和发达国家中,这些疾病对公众的冲击是相当大的。大部分遗传学工作是利用疾病的诊断,作为供遗传学研究的表现型。此外还研究在双生儿和一个家庭的各个成员中间,很多都生某种病的家族性集中发病情况。配偶的一方不是病人,研究螟蛉子等,都是为了排除共同的环境因子所起的作用,因为环境因子的作用可能很像遗传型式。不出所料,这类研究已表明大多数疾病的病因中都涉及遗传因子。遗传力通常是可以算出来的,但在理论和实践上都没有什么用处。
环绕这类研究正在兴起一门新学科——“遗传流行病学”。如同行为遗传学一样,它需要更多的在病理生理学基础上的实验室研究方法。这种学科比之研究正常行为变异的遗传学更有可能获得有用的知识,因为对于作为它的基础的生物学,已经有了比较深入的了解。
在这些病的病因中,遗传所起的作用涉及许多个基因;但我认为,在许多情况下,很可能只有几个基因在病因中起重要作用;其余的基因是提供“遗传背景”。因此,当务之急是先用实验室方法,再作适当的统计分析来探索这种重要的基因作用,这样可能更好地了解这些疾病和成功地进行治疗。对高血脂症进行遗传分析,看出它是动脉粥样硬化症、各种亚型的糖尿症的感病因子,就是这种研究方法的一个例证。
尼尔在1975年美国人类遗传学学会成立二十五周年大会上所作的讲演中指出,根据向大会提交的论文摘要来分析,医学遗传学家的工作只占整个人类遗传学的1%到2%。他问道,未来的科学史家将如何来看待这一现象?圈子搞得这么小的一个原因,是由于我们研究的领域过于“医学化”了。更重要的原因是,科学家尽想拣比较容易解决的问题加以研究。第一流科研的真谛在于选题,就是要选那些用现有的概念和方法就能解决并非无足轻重的问题。梅达沃称科学为“解决问题的艺术”。本世纪初,人类遗传学的许多工作都是研究社会上的重大争论问题,如犯罪、酗酒、智力呆滞和精神病等,但由于朴素的“唯遗传论”而很少去注意重要的环境因素,因而使人类遗传学失去了信誉。从长远来看,那时关于动植物的孟德尔式性状的基础研究,对低等生物染色体概念的反复推敲等工作,同研究与当时社会争论密切“有关”的问题相比,恰恰同人类和医学遗传学有更密切的关系。
同样,人类遗传学至今还有许多关键问题未能解决。许多研究人员已经指出,鉴于所涉及的遗传因子和环境因子的复杂性,试图在多因子的常见病和正常的行为性状中孤立地研究单个基因作用的孟德尔式研究方法,是过于简单化了。目前的生物统计方法是可行的,但无法全部解决问题。这样,争论更尖锐化了,并且更明确地提出了一些问题。我的看法是,运用现有的概念和生物学实验方法,去解决其中一些问题的时机已经成熟了。因为医学遗传学家以及同医学遗传学密切有关的科学家,已特别注意到了常见病。
还有哪些趋向造成了医学遗传学的狭隘眼界呢?当用基本的生化机制和病理生理学机制阐明各种疾病时,医学中的许多领域都取得了极大进展。血液学和内分泌学就是这些进展的最好例证。这些领域的进展是由于运用了生物学基本原理去防治疾病;例如,生理学、生物化学和遗传学的知识,大大有利于了解由于凝血机制的缺陷所引起的疾病。由于注意了基础科学的研究,也已弄清了甲状腺疾病。试图只根据症状描述和临床标准进行疾病分类,将只会取得部分成功。同样,如要进行新生儿疾病分类,却没有很好了解这些病的基础科学的依据,也还是搞不好的。可是,一旦与基础研究方法结合起来,对病因学的认识就会有惊人的进展。当麦库西克等人把诺伊非德开创的生化研究方法同临床遗传学研究结合起来后,就弄清楚了粘多糖症的各种酶的缺陷。
现在有许多医学遗传学家主张致力于鉴定综合症和异质性,很快注意到过去忽视的这一领域。还没有作出相应的努力去了解新生儿疾病的复杂机制。我对这种不平衡现象深表关切,因为需要通过多种途径,才能最后达到了解、预防和治疗疾病。可是,只有少数临床遗传学家研究发育生物学和发育生物化学;在美国,既懂得临床又熟悉实验室工作的临床研究人员也变得不可多得了。
渴望从事医学遗传工作的新的一代年轻医生认识到,儿科是医学遗传学中的广阔天地,是可大显身手的用武之地。儿科需要有受过遗传学训练的人去从事诊断、治疗已经报道过的各种遗传病和新生儿疾病。由于这些病的异质性和症状繁多,必将接触到大量的病例和文献资料。因此,要想成为一名学识渊博的儿科遗传学家,那得花很多时间。由于学习时间的限制,要精通实验室研究的一套,就更难了。另外,培养这方面的拔尖人才近来还有许多不利因素,如取得助学金问题,对临床研究限制过多等。当前医学界特别重视初步的对症治疗,而不太重视深入的探索。这种风气是使年轻医生对研究工作望而却步的一个重要因素。
取得医学博士学位的医学遗传学家,将日益成为儿童发育病、遗传病和细胞遗传学疾病的临床专家。这个领域需要最大量的人力从事工作和咨询。随着遗传咨询日益普遍,咨询机构的作用通过向出现遗传病的家庭提供意见而日益受人重视。这些疾病的形式遗传学常常是不清楚的,即使发现了染色体畸变,这些畸变也是新产生的缺陷,遗传传递并不遵循简单的遗传法则,遗传学的意见只能以经验证据为依据。由于广泛开展了遗传咨询,遗传病重新出现的危险减小了,这是因为在整个咨询群体里,散发的、容易再现的孟德尔式遗传病只占一小部分。因此,初露头角的医学遗传学家把大部分精力和时间,花在疾病分类、描述性的细胞遗传学和遗传咨询上。他们的工作始终没有触及医学和人类遗传学的广阔领域,所以不容易看清楚深入了解遗传学的必要性。我担心目前医学遗传学家全神贯注于临床上的描述性工作,未能集中精力从事研究,以阐明引起这些疾病的机制。临床研究人员在训练期间受到基础科学方面的良好教育,再加上直接参加实验工作,必能造就出一大批研究人员,完全有可能作出相应的发现。试图培养出在临床工作、实验室研究和教学三方面都很精通的人才,那是不明智的。学习计划应该有所区别:(1)医学博士的临床教学计划应有遗传学和有关学科的科研工作,这批医学博士主要应满足遗传学机构日益增长的需求;(2)临床和科研训练相结合,这是培养将来临床单位的理想的工作人员,这些人应主要从事科研;(3)哲学博士学位主要应是纯粹的科研训练,不涉及临床实践,把医学遗传学系同诸如细胞生物学、生物化学或基础遗传学等基础科学系的教学计划结合起来,就可能培养出这样的人才。
医学遗传学研究中的基础科学家
基础科学家中除少数人外,一般都不了解临床遗传学许多问题的详细情况。我们必须吸引最优秀的基础科学家从事这方面工作。粘多糖症这个例子表明,这样做收效可能是巨大的。了解多因子疾病的病因和治疗,绝不是轻而易举的,需要有最高度的科学创造性。培养哲学博士的计划已大大加码,近十年里,生物医学中哲学博士的人数已有很大增长。人力委员会现已劝说削减哲学博士的训练计划,以免取得哲学博士学位的科学家在生物医学科学界找不到工作。大多数基础科学家都接受了本专业的正规训练,但很少涉及作为人类遗传学家要解决的问题,我们的问题常是盘根错节十分复杂的,不是简单的解释所能解决的。因此,这就可理解为什么大多数基础科学家对与临床有关的问题持回避态度。但是,摆脱这种进退维谷的窘境的决定性步骤,很可能还是来自从事研究这些问题的基础科学家。由于受过医学训练、在临床研究中能够运用基础科学技术的研究人员减少了,我们就特别应该吸引基础科学家来研究现在还只停留在描述水平上的、难以解决的临床问题。
医学院更多地建立起人类和医学遗传学系(不是在儿科系或医疗系里建立遗传研究室),再对职务安排作出改进,就可在医学遗传学方面作更多的研究。医学遗传学系将专门为完全从事医学遗传学、不再为母系如儿科系克尽厥责的科学家安排工作。全力以赴地搞医学遗传学的基础科学家也可在这个系里工作。可是,如果这个系的活动,绝大部分是基础科学研究同疾病很少有关,那是不会受人欢迎的。特别需要重视的领域,将是用基础科学的最尖端的概念和方法去研究人和病。在大学里,基础遗传学的基础研究工作得到政府的大力支持,许多才能出众的科学家在这些领域里工作。
医学遗传学出现分科的结果
医学遗传学研究中,越来越多地从事疾病分类和遗传咨询的趋势还有另外几个标志。《美国医学遗传学杂志》是一本受人称赞的新杂志,它以大量篇幅刊登同医学有关的遗传学论文。我们这个学会的官方刊物《美国人类遗传学杂志》将会变成全部刊登形式遗传学、群体遗传学和生化遗传学的杂志吗?这样的趋势将是不幸的,因为这将使临床医学遗传学家同对其他方面感兴趣的医学遗传学家更快地进一步疏远。一个学科成长发展最后出现许多分科,从历史上看,常常会导致出版新的杂志、召开专业会议和组织新的学会,对临床感兴趣的医学遗传学家们一年一度的新生儿疾病会议的发展,就符合上述情况。临床医学遗传学这一分支的发展,必须十分谨慎小心,因为它的科学基础还不扎实。
医学院校以外的遗传诊治
发展的另一结果是我国医学院校之外增设了遗传诊治机构。医学院校一般是通过医疗活动来增辟经费来源的。在医学院校的赞助和支持下,已广泛开展了临床遗传学工作,如生化和细胞遗传学实验的诊断、遗传咨询、普查和其他种种计划。这样做占用了医学遗传学的时间,造成战线过长,使他们主要从事于名目繁多的各种活动。这种发展趋势进一步减少了深入研究的时间。医学院校发展医学遗传学的知识,那是没有问题的;但是在医学院校里做常规的医学诊治包括各种遗传诊治,则是效率低而花费大。主要应发展卫生部门的附属机构、城镇团体诊所或医院,由它们来承担遗传诊治的大量工作,这样是否会更好些?建立了这样的体制,我们就能把精力集中于医学院里少数几个高质量的临床遗传学机构,在那里只研究比较复杂的问题。创造性地运用各个新建的机构,可能在保证质量、降低费用的情况下,为更多的老百姓作遗传诊治。与此同时,我们的研究也将在深度和广度上得到发展,最后取得更好的实效。我们的非中央集权的医疗体制,得以进行各种模式的遗传诊治试验。由于遗传诊治机构还未形成一定的格局,所以仍有可能仔细地试验各种不同的体制。
医学遗传学的新学会和新部门
我们这个领域成长发展和日益广泛地涉及临床,由此而产生的另一问题就是一直吵嚷要在医学遗传学界建立专业部门。今年我任命了以里莫因博士为首的一个有广泛基础的委员会,它由非医学遗传学家、医学遗传学家和临床遗传学家所组成,让他们去考虑这一争论问题。1975年,麦库西克在会长就任演说中指出,建立专业部门是不足取的,因为(1)大多数遗传学家不搞临床实践;(2)当遗传学家成为最糟糕的“百事通”时,也就不成其为遗传学家了;(3)医学遗传学的各个部门不会适合于所有医学学科的专家;(4)还要冒这样的风险:这个领域将得不到源源补充的非医学博士学位的科学家。里莫因委员会已向理事会建议成立一个新的团体“美国临床遗传学学会”,让它去考虑有关医学遗传学的非研究性工作、服务性工作以及专业部门等问题。人们认为,美国人类遗传学会主要是一个研究团体和学术团体,不应关心各种病的标准和鉴定。
致力于我们这个学科的实践应用的新“学会”,是学科成长发展的另一基准标记。同大多数其他专业一样,在将来,大部分医学遗传学家可能都是开业医生而不是研究人员。但相对来说,人类和医学遗传学还是一个小学科,可能在机构上还要保留很长时间。我担心在自然演变和专业化的过程中,我们这个领域由于在现阶段就增辟分科,反而会失去它的所有分支学科。如果发展得慢些,反倒有可能完成重要的研究,这是一个悖理。
小结
我们的学科处在迅速演变的状态之中。常常是一些未受遗传学训练的不被看作是人类遗传学家的人,在研究同医疗没有直接关系的、人类遗传学上广泛关心的问题,如行为遗传学。当各种生物学技术应用于遗传学概念时,医学遗传学和人类遗传学一般都受益匪浅。探索新的生物学方法可能提出新的见解,并在研究行为和常见病的孟德尔遗传方法同生物统计方法之间架起桥梁。
医学遗传学家不能专注于儿科学,必须有广泛的兴趣,注意其他的学科。我们一定要吸引更多的基础科学家。我们的学科正从主要从事研究的科学,向主要为诊治的专科发展。这一合乎逻辑的发展,是学科日臻成熟的标志,并可使公众得以享用我们的成果。必须重视最后形成的重点和倾向,防止他们延缓我们科学发展的势头,我们的科学对于深入洞察行为、健康和疾病等问题是能作出贡献的。
[译自American Journal of Human Genetics1978年30卷2期。赵寿元译项维校]