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:
- 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。
- 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。
- 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
- 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
- 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















