From Genes to Social Behavior

在我们还是孩子的时候，当我们用那个阶段所特有的强烈好奇心观察这个新鲜的世界时，我们的脑海中总会蹦出许许多多的问号，比如“大狗熊为什么要冬眠呢？”“大雁秋天为什么要向南飞呢？”“一个蜂巢内住着成千上万只蜜蜂，它们怎么交流呢？怎么分工呢？”......随着我们的成长，我们学到了很多东西，但也同时或多或少的丢掉了很多东西，包括这些伴我们走过童年的好奇与疑惑。现在，当我们有机会从理性和科学的山巅出发，去追寻与重温儿时的那份好奇心，去探索那些或许有些稚气但却非常有趣的问题，怎能不感到开心和激动呢？：P

30多年前，Edward O. Wilson和他的同事们也正是怀着这种追问一切的童心，利用严谨的科学观察与分析，写出了著名的"Sociobiology: The New Synthesis"(《社会生物学──新综合理论》)(1975)。在这本书中，Wilson认为从蚂蚁到大猩猩的各种动物的社会行为都是建立在其内在的生物学基础之上的。他还把这个观点推广至人类：从战争到利他主义的许多人类行为，也有其生物基础，它们是动物特性的一部分。这本书当时无论在学术史上还是社会新闻史上都引起了不小的反响。支持的声音很多，但反对的也不少，因为这个观点或多或少颠覆了人类长久以来自以为是的优越感，一些人甚至将Wilson的理论夸大为基因决定论，视其为为种族主义张目。但不管怎么说，那本书的问世宣告了社会生物学的做为一门生物学分支学科的诞生，也激励了很多生物学家从此投身于对生物社会行为的探索之旅。

30年前，Wilson他们所做的开创性工作受当时技术条件的限制，还只能限于传统的宏观的观察、描述与分析。30年后的今天，生物学研究的面貌已经焕然一新，伴随着以分子生物学为代表的各分支学科的突飞猛进，让我们无论是在知识储备上还是技术能力上都感到前所未有的强大。我们现在对生物社会行为的认识已经融汇了微观与宏观，深入了时间与空间。

本文上方那张图是我从本期Science上的一篇综述中节选的。如图所示，一方面，从基因到社会行为（绿色箭头所示）。生物体内某些基因的调控和表达会形成输入信号并将这些信号通过神经系统传递给大脑，经过大脑的分析处理，再将输出信号通过神经系统传递给运动器官，从而形成生物的行为。也就是说，生物的行为源于它们体内相关的基因，这些基因就好比早已预制好的程序，而生物的所有行为（当然包括社会行为）在一定程度上只是这些程序被执行的结果。但如果仅仅认识的这个程度，就会陷入基因决定论的误区。大自然之所以如此迷人，就在于它是那么丰富，完善和精细，一切都趋于极致。因此，我们还必须同时认识到另一个方面的过程：社会信息会反作用于基因，从而调节生物的社会行为（红色箭头所示）。具体的说，生物所发出的各种特定行为会对它所在的生物社群中产生影响，而这种影响会通过生物的感官系统反馈其本身。该反馈信号经过大脑的分析处理，会通过神经系统传递出信号。从而指导引起生物特定行为的基因的表达开闭（包括转录调控和表观遗传调控），从而改善这种行为，以期获得更好的社会反馈。这样，两种途径结合起来，就形成了一个从基因到行为的网络，但它仍然是平面的，而大自然这个完美主义者是不允许这样的缺憾的：P。于是，在我们的讨论中需要增加时间尺度，而这又可以分为两个层次。第一个层次，以生物的一生为时间尺度。上面的那个从基因到行为的网络在生物一生中的各个生长发育阶段都会根据特定阶段的需求做相应的调整，某些行为被开启，某些行为被关闭，有序且精密。第二个层次，让我们把时间尺度再拉长，以这个物种的演化历史为尺度。漫漫演化路，沧海变桑田。一个物种要想在演化的长征中不被淘汰，就必须学会根据生存环境调整和自己的行为，使之更适应环境的要求。因此，迫于自然选择的压力，这个从基因到行为的网络必须与时俱进，推陈出新。至此，一个立体的，精致的，完善的从基因到行为的模型已经清晰的展现在了我们面前。其实，这仍然是一个简化模型，我们还没有考虑高等生物社群比如人类所形成的道德与文化认同相对于一般的社群反应的特殊性，更没有考虑不同物种间各自行为网络的互动与博弈，如此等等。其实，解析生物的社会行为之所以这么有趣，这么迷人，很大程度上也在于这种复杂度和深刻度。

正是因为这个问题如此迷人又如此有挑战性，现在，越来越多不同方向的生物学家都加入了解析生物社会行为的行列。比如，最近的很多重要进展都是综合借助比较基因组学，神经生物学，表观遗传学，系统生物学等生物学科的新兴力量做出来的。借助这种合力，我们有理由期待对生物社会行为的认识在不久的将来取得突破。正如本期Science上的那篇综述中最后指出的，“We have reasonably detailed knowledge of the two physical substrates responsible for behavior: the brain and the genome. We have a strong and growing arsenal of large-scale technologies and increasingly sophisticated methods of systems biology to profile changes in the brain during social behaviors. The time is ripe to combine this knowledge and these tools to aim for a comprehensive understanding of social behavior in molecular terms. ”

写在后面的话

我认为，上个世纪生物学的发展趋势可以概括为Diverge(分化），技术上的突飞猛进催生了众多新的生物分支学科的发展和繁荣，而以后生物学的发展趋势则应当是Converge(汇合），基于众多分支学科的新发现与新进展，我们逐渐有了将这些研究手段综合运用，从而解决生物学上的一些基本问题的能力。生物学的黄金时代并没有结束，生物学的研究曾经并且仍将是最激动人心的！

参考文献

1. E. O. Wilson (1975) Sociobiology: The New Synthesis. Harvard University Press. (Twenty-fifth Anniversary Edition, 2000 ISBN 0-674-00089-7)


2. G. E. Robinson, R. D. Fernald, D. F. Clayton (2008) Genes and Social Behavior. Science 322: 896 - 900