基因的藍圖:為什麼極端身高不會被完全複製?

更新 發佈閱讀 6 分鐘

要理解這個現象,我們必須先拋開「身高是由單一基因決定」的簡單想法。身高是一個典型的「多基因性狀」,由數百甚至數千個基因共同控制,每個基因貢獻微小的效果,並與環境因素(如營養、健康)相互作用。

近年的大規模基因體研究揭示了這一複雜性。例如,Yengo 等人(2022)發表於《Nature》的研究,在超過 500 萬人的資料中建立了一張「飽和地圖」(saturated map),鑑定出數以千計與人類身高相關的基因變異。他們證明,即便在這樣龐大的樣本下,身高仍然受到極為分散的小效應基因控制,單一基因或少數基因永遠無法完全解釋極端身高的表現。

另一方面,Lin 等人(2017)對台灣漢人族群的研究,則進一步驗證了這些與身高相關的基因變異對於「家族性矮小症」(familial short stature, FSS)的影響。他們發現,國際上已知的高個子相關基因位點,確實在台灣漢人中也發揮作用,影響家族矮小症的遺傳風險。這說明不論在全球大規模族群,還是特定的在地族群,身高的多基因控制模式都是一致的。


1. 多基因遺傳與「基因型」和「表現型」的分離

  • 基因型:一個人從父母那裡繼承的所有身高相關基因的總和。這是一個固定的潛在藍圖。
  • 表現型:我們實際測量到的身高。它是基因型在特定環境下表達的最終結果。

關鍵在於,一個個體的身高(表現型)是其「身高促進等位基因」總數量的一個粗略指標,但無法精確反映其完整的基因型。

  • 高個子父母的基因組成:一對身高非常高的父母,他們的表現型告訴我們,他們攜帶了大量的「高個子」等位基因。然而,這不意味著他們的所有基因都是「促進身高」的。正如 Yengo 等人(2022)的研究所指出,即使是極高的人,也仍攜帶一些「矮個子」相關的基因,只是這些效應被更多「高個子」基因的作用所掩蓋了。
  • 配子隨機組合與「平均化」:當父母產生精子和卵子時,會發生「減數分裂」,這是一個隨機抽樣的過程。每個配子只隨機獲得父母一半的基因。
    由於這種隨機性,子女極不可能剛好抽到父母雙方所有「最好的」促進身高基因。更可能的情況是,子女繼承了父母一部分高個子基因,但也繼承了一部分效果較弱的基因。因此,從基因型的潛力來看,子女的身高會「趨向於」其家族的平均潛力,而不是完全複製極端的父母。

2. 從群體遺傳學角度看:極端值與隱藏變異

讓我們從個別家庭擴大到整個族群來看。

  • 身高的常態分佈:在一個族群中,身高呈現常態分佈(鐘形曲線)。大多數人身高接近平均值,極高和極矮的人都是少數。
  • 極端身高者的基因特點:根據 Yengo 等人的「全基因變異地圖」,一個極高個體之所以能達到前 1%,並不是因為他「攜帶了所有高基因」,而是因為他的基因型恰巧組合出了「特別優化」的排列,加上理想的環境條件。換言之,他的極端表現型是基因隨機最佳組合 + 環境優勢的結果。
  • 隱藏的遺傳變異:如 Lin 等人(2017)在台灣族群中發現,即便高個子基因存在於家族內部,但很多「矮個子」基因仍然隱藏在基因庫裡,並未表現於父母本身。當子女誕生時,這些基因可能會重新組合並顯現,使得下一代難以複製父母的極端身高。

3. 「高子女有矮父母」的對稱解釋

這個邏輯反過來也完全適用。一個身高極高的子女,他的表現型同樣是基因隨機組合的幸運結果。

  • 父母可能身高普通,但攜帶了一些潛在的「高」基因,只是這些基因在他們身上沒有集中發揮作用。
  • 子女在減數分裂的隨機過程中,恰好繼承了更多「高」基因,因而形成了極端的高個子表現型。
  • 這也呼應了 Lin 等人的研究結果:在家族性矮小症中,即便父母不矮,某些隱藏基因的聚合,仍能顯著影響子女的表現。

結論:遺傳的本質是「隨機重組」而非「完美複製」

總結來說,這個看似矛盾的現象根源於:

  1. 性狀的多基因本質:Yengo 等人(2022)的研究顯示,身高由數千基因共同控制,沒有一對父母擁有「完美」的全部高個子基因。
  2. 減數分裂的隨機性:後代只能隨機獲得父母一半的基因,這是一個「平均化」的過程,極難複製父母極端的基因組合。
  3. 基因型與表現型的差異:Lin 等人(2017)的研究證明,在族群中基因的多樣性會導致相同基因型在不同人身上表現不同,極端的表現型往往只是隨機組合下的「幸運兒」。

因此,「迴歸趨中」不是統計幻覺,而是多基因遺傳在代際傳遞中的必然產物。它確保了族群的多樣性,避免性狀無限制地向極端發展。高個子父母的子女仍可能很高,但難以達到父母的極端;反之亦然。這正是生命在「穩定」與「變異」之間取得的平衡。


參考文獻

  1. Yengo, L., Vedantam, S., Maroulis, E. et al. (2022). A saturated map of common genetic variants associated with human height. Nature, 610, 705–714. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05275-y
  2. Lin, Y. J., et al. "Association of human height-related genetic variants with familial short stature in Han Chinese in Taiwan. Sci Rep 7: 6372." 2017 https://www.nature.com/articles/s41598-017-06766-z


留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
慵懶貓系的小墨魚:數據外的日常觀察
2會員
39內容數
小墨魚,一位白天擅長資料分析與統計建模的數據工作者,夜裡則沉浸在書本與文字裡,透過閱讀與寫作與世界對話。工作之餘,也兼職統計家教,協助學生理解複雜的統計概念與軟體操作。這裡記錄我的書評、生活觀察、科技碎念,有時也寫下關於時間與情緒的小片段。願這些文字,成為我們在日常中相遇的溫柔片刻。
2025/10/02
你是否常聽到「生男生女機率是50%」?本文透過生活化的例子,深入淺出地解析機率學與統計學的核心差異,解釋為何實際數據會出現偏差,以及兩者如何相輔相成,幫助我們更精準地理解世界。
Thumbnail
2025/10/02
你是否常聽到「生男生女機率是50%」?本文透過生活化的例子,深入淺出地解析機率學與統計學的核心差異,解釋為何實際數據會出現偏差,以及兩者如何相輔相成,幫助我們更精準地理解世界。
Thumbnail
2025/09/30
我們每天都在問:「這件事發生的機會有多大?」這個問題的答案,就是「機率」。它是一個介於0(絕不可能)與1(必然發生)之間的數字,是我們在未知中評估風險、做出決策的導航儀。然而,這個看似簡單的數字,背後卻有著豐富的哲學內涵與嚴謹的數學基礎。讓我們從它的思想源頭開始,逐步理解它的現代面貌。
Thumbnail
2025/09/30
我們每天都在問:「這件事發生的機會有多大?」這個問題的答案,就是「機率」。它是一個介於0(絕不可能)與1(必然發生)之間的數字,是我們在未知中評估風險、做出決策的導航儀。然而,這個看似簡單的數字,背後卻有著豐富的哲學內涵與嚴謹的數學基礎。讓我們從它的思想源頭開始,逐步理解它的現代面貌。
Thumbnail
2025/09/27
在閱讀統計報告或新聞民意調查時,你很可能看過這樣一句話:「本數據已經過加權處理」。你是否曾好奇,這個「加權」到底是什麼魔法?為什麼分析師要刻意去調整數據的影響力? 這篇文章將用生活化的例子,帶你徹底理解「權重」的奧妙。我們不僅會談它「是什麼」,更要談「何時用」以及「怎麼用」
Thumbnail
2025/09/27
在閱讀統計報告或新聞民意調查時,你很可能看過這樣一句話:「本數據已經過加權處理」。你是否曾好奇,這個「加權」到底是什麼魔法?為什麼分析師要刻意去調整數據的影響力? 這篇文章將用生活化的例子,帶你徹底理解「權重」的奧妙。我們不僅會談它「是什麼」,更要談「何時用」以及「怎麼用」
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
上一篇文章了解到了多肽的價值,這篇帶大家了解到多肽在人體裡是如何運作的。 人體的結構是由細胞、組織、器官、系統所組成的。 人體由60兆細胞所組成,細胞核中含有人體基因DNA,每個細胞又是由80億個蛋白質所構成。 因此,可以說沒有蛋白質等於沒有生命! 多肽:生物導彈、載體作用、激素平衡
Thumbnail
上一篇文章了解到了多肽的價值,這篇帶大家了解到多肽在人體裡是如何運作的。 人體的結構是由細胞、組織、器官、系統所組成的。 人體由60兆細胞所組成,細胞核中含有人體基因DNA,每個細胞又是由80億個蛋白質所構成。 因此,可以說沒有蛋白質等於沒有生命! 多肽:生物導彈、載體作用、激素平衡
Thumbnail
隨著基因定序的技術越來越成熟,我們也更有辦法完成具有複雜/大基因體生物的定序,所以大家大概都曾聽說過,哪個生物的基因體是目前已知最大的,打破了之前的另外一種生物的紀錄等等。 但是,基因體大未必就一定有什麼優勢。最近的一個研究,甚至認為基因體越大壞處越多...是真的嗎?
Thumbnail
隨著基因定序的技術越來越成熟,我們也更有辦法完成具有複雜/大基因體生物的定序,所以大家大概都曾聽說過,哪個生物的基因體是目前已知最大的,打破了之前的另外一種生物的紀錄等等。 但是,基因體大未必就一定有什麼優勢。最近的一個研究,甚至認為基因體越大壞處越多...是真的嗎?
Thumbnail
【一天一千字,進化每一次】第十六週回覆心得與感謝文
Thumbnail
【一天一千字,進化每一次】第十六週回覆心得與感謝文
Thumbnail
基因是什麼 最新基因圖譜公開後,市場上的大變革! 人體需求和自癒能力才釋放第一!不能再繼續治標不治本! 那麼人體的細胞需求到底是什麼? 如何給予基礎材料?且不造成人體負擔? 解碼指定部位到底是如何運作???
Thumbnail
基因是什麼 最新基因圖譜公開後,市場上的大變革! 人體需求和自癒能力才釋放第一!不能再繼續治標不治本! 那麼人體的細胞需求到底是什麼? 如何給予基礎材料?且不造成人體負擔? 解碼指定部位到底是如何運作???
Thumbnail
隨著全球少子化現象的日益嚴重,許多人開始探討其背後的原因。房價上漲常被認為是影響年輕人生育決策的重要因素之一,但這僅僅是冰山一角。本文將從多個角度來探討少子化的多重根源,幫助我們更全面地理解這一社會現象。
Thumbnail
隨著全球少子化現象的日益嚴重,許多人開始探討其背後的原因。房價上漲常被認為是影響年輕人生育決策的重要因素之一,但這僅僅是冰山一角。本文將從多個角度來探討少子化的多重根源,幫助我們更全面地理解這一社會現象。
Thumbnail
世界上,有著各式各樣思考和行為模式,都跟自己大相徑庭的人。對於這種常態,你是怎麼看的呢?
Thumbnail
世界上,有著各式各樣思考和行為模式,都跟自己大相徑庭的人。對於這種常態,你是怎麼看的呢?
Thumbnail
本書作者以自身參與基因檢測的過程,說明當代DNA檢測的最新應用、這些基因檢測包的準確度,並探討基因檢測在預防醫療與醫學倫理上有哪些問題,以及基因社交網路如何改變了「親戚」的定義和暴露了個人隱私的議題。最後並有實用資料,以及詳細的世界各國基因檢測公司列表,提供有心研究或做基因檢測的讀者參考。
Thumbnail
本書作者以自身參與基因檢測的過程,說明當代DNA檢測的最新應用、這些基因檢測包的準確度,並探討基因檢測在預防醫療與醫學倫理上有哪些問題,以及基因社交網路如何改變了「親戚」的定義和暴露了個人隱私的議題。最後並有實用資料,以及詳細的世界各國基因檢測公司列表,提供有心研究或做基因檢測的讀者參考。
Thumbnail
這本書主要介紹了基因科學的歷史發展以及基因倫理所涉及的議題,有趣的敘述方式引人入勝。
Thumbnail
這本書主要介紹了基因科學的歷史發展以及基因倫理所涉及的議題,有趣的敘述方式引人入勝。
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News