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哈佛大学研究称「生男生女并不随机,受到母亲年龄基因影响」,如何理解该研究的意义?

陈长庚
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    你的意思是说,这张生男生女清宫表是真的???

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    小城图夫
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    这问题谈及的研究为过去数十年间已经知道的结论提供了新的统计数据与分析、找到了可能相关的基因,可以做进一步研究。

    这项研究没提父亲的情况、没提环境因素·职业暴露什么的,是因为这项研究只用了来自美国护士的、关于母亲的数据,而不是说那些因素都没有影响。

    • 美国女性护士提供的数据在职业、种族等方面代表性有限(这项研究的参与者 95% 为白人)。
    • 上述数据的时间范围是 1956 年到 2015 年,在这期间,美国人的生活方式、美国的环境污染等发生了重大的改变。

    这问题的补充说明似乎来自网络上常见的垃圾科技新闻,对着早就知道的情报大惊小怪,廉价地派发“颠覆传统认知”。这问题里“并不随机”的叙述也有问题——随机性的核心是结果的非确定性,不要求出现各种结果的概率严格地均匀分布,不要求系统绝无偏倚,不要求每次出现的结果之间绝无关联。例如,抛市面上的正常硬币时出现正面的概率其实不是 50%. 在这项研究开篇,作者们就指出早就有前人做过这方面的研究,只是前人的假设尚未得到大规模流行病学研究支持、与人类子代性别有关的遗传因素有待深入探索,这项研究做了一些探索。

    这项研究考察的 58007 名生育 2 个以上孩子的母亲给出的后代出生性别比:

    • 生育 2 个孩子的 35221 人的后代出生性别比(男:女,下同)约 1.07;
    • 生育 3 个孩子的 17148 人的后代出生性别比约 1.09;
    • 生育 4 个孩子的 4469 人的后代出生性别比约 1.08;
    • 生育 5 个孩子的 891 人的后代出生性别比约 1.05;
    • 生育超过 5 个孩子的 278 人的后代出生性别比约 1.08;

    总体后代出生性别比约 1.08,具体而言,75786 / 70278 约 1.07837445573. 统计数据显示参与者的家庭规模随时间流逝缩小、参与者的后代出生性别比随时间流逝下降,数值范围在 1.13 到 1.03 间波动,以上趋势与美国总体人口历史数据一致。

    对于这问题的补充说明提到的“同性扎堆”现象,上述研究发现首次生育时母亲年龄较大可能是反复生育单一性别后代的风险因素,在考虑子女数量后该风险因素仍然存在。作者推测这和多种生理变化相关,例如年龄较大的母亲的卵泡期缩短(有利于 Y 精子)、阴道 pH 值下降(有利于 X 精子),具体的人在这方面的个体差异可以对 Y 精子或 X 精子相对稳定地有利,这推测需要更多数据来验证。激素调节、配偶选择行为、家庭构成偏好等带来的影响有待研究。

    可以看看我在 2020 年回答过的:生出男孩或女孩的比例真的是 1:1 吗?

    给懒得点开链接的读者,有删改:

    无论是人类还是其他有 2 种性别的地球生物,稳定在“绝对的 1:1”的出生性别比是不可能的。

    “探寻影响人类性别比例的自然因素”是科学研究的活跃领域,最近几十年里在各种期刊上已发表了 1000 多篇文章,数据涵盖五大洲的现代国家和历史记载的大量出生记录·死亡记录,其中一些统计了某些国家一百多年里的年度性别比数据。研究结果显示,在人类历史上的各个时代和地区,活着出生的人类男婴数量多于人类女婴,平均比例约 1.05:1,在 1.03:1 到 1.07:1 的范围内波动均可视为正常[1],在最近 100 多年里各个地区的最大波动范围是 0.94:1 到 1.15:1.

    在男女之外,根据世界各地的实际情况和当地医学的认定标准,新生儿里 0.018% 至 1.7% 是间性人,其中一部分真正具有两种性别的生殖系统。

    现在知道的对人类出生性别比造成影响的可变因素包括父母的激素水平、父母的年龄[2]、环境温度等外界压力[3]、一些环境污染物、特定药物、产前性别检查加人工流产。二十世纪末到二十一世纪初,一些人口较多的地方的出生性别比达到了 1.08:1,略微影响了全人类的性别比例,但效果不大,这是因为非洲南部一些国家在过去几十年里的出生性别比低于 1:1,他们的人口也挺多的。

    人类用科学技术影响出生性别比的历史还很短,在产前杀死女婴的现象是存在的,但其数量不能为一切问题负责——实际上这造成的影响可能还不如全球变暖来得大。从 1865 年到 2003 年的人口统计显示,平均气温每上升 1 摄氏度,寒带男性出生率就会上升 0.06%.

    从有文字记载时起,人们就记录了人类社会上存在的杀婴行为——杀男婴和杀女婴的都有,杀女婴的往往多一些。靠这种手段给性别比造成影响的门槛比人工流产低得多,但仍然不能左右总体的流向。

    地球上现在存活着的所有年龄的男性和女性的比例约为 1.01:1,比自然状态的出生性别比更接近 1:1。这和男性的预期寿命短于女性有关:

    • 二十一世纪一零年代世界平均出生性别比为 1.07:1,
    • 在世界大多数地区,男婴死亡率显著高于女婴,这是因为男婴的免疫力弱于女婴
    • 现在存活着的从出生到 15 岁之内的男性和女性的比例约为 1.06:1。
    • 现在存活着的 65 岁及更老的男性和女性的比例约为 0.79:1
    • 在大多数地区,成年男性每年的死亡率远高于成年女性,即使女性有“在分娩时可能死亡”这样的巨大不利因素也找不回来这个平衡,因为男性死于心脏病和中风的概率实在是高。
    • 统计显示,在 1999 年~2006 年的美国,成年男性在凶杀案中死亡的概率是同年龄女性的 3~6 倍,当然凶手也绝大多数是成年男性;成年男性死于交通事故、生产安全事故等意外事件的概率是同年龄女性的 2.5~3 倍。
    • 寒冷气候会增加男婴流产的概率,但可以延长在那里健康生活的男性的寿命,结果让北欧国家相比炎热地区有更高的老年男性比例[4]

    传统上对人类 1:1 出生性别比的假设只是建立在沙子上的楼阁,其前提是:

    • 哺乳动物精子中 X 和 Y 染色体数目相等,
    • 这些精子结合卵子的能力相同,
    • 因此,能够形成相等数量的雄性和雌性受精卵,
    • 因此,出生时性别比例的任何变化都可以归因于受孕和出生之间的性别选择。

    现有的科学证据与上述假设和结论背道而驰。

    不限于人类,雌雄比例在“有且只有两种性别、二者的寿命和体型相近、出生后不能改变性别、性别比例长期保持稳定”的动物里会接近 1:1。性别比例长期保持稳定的状态下表现出的性别比例称为安定性别比例,在许多物种中可以接近 1:1,但反例也是众多的;而且性别比例总是在波动,不会保持在精确的 1:1。

    1:1 的安定性别比,其实是建立在双亲对其不同性别的后代投入相等资源的基础上。威廉·唐纳·汉弥尔顿在 1967 年给出如下的简化解释:

    • 假设产出雄性和雌性的资源消耗是相同的,
    • 如果种群之中产出雄性的生育频率低于产出雌性,
    • 雄性个体将比雌性个体产生更多继承自己遗传物质的后代,
    • 于是,遗传上更容易生育雄性的亲代将生出多于平均数量的孙代,
    • 于是,趋于生育雄性的基因会在种群里扩散,雄性的生育频率徐徐上升。
    • 随着种群接近 1:1 的性别比例,生育雄性相关的基因的优势会越来越小。
    • 以上状况在雌性的生育频率低时对雌性也适用。
    • 因此这样的种群的性别比将总是在 1:1 附近。

    这属于进化稳定策略的一种。如果双亲对不同性别后代投入的资源不一样多,则性别比自然偏离 1:1。

    在性染色体之外,地球生物还有许多性别决定方式,包括而不限于环境决定型(根据孵化过程中的环境温度等外界因素来决定身体构造)、根据激素水平在出生前或出生后改变身体构造(无需改变染色体)、常染色体决定性别等等,可以看一看鱼类[5]、软体动物和评论里的爬行类[6]的情况,感受一下。

    还有许多地球生物根本就没有性别抑或有大量雌雄同体的个体,乃至整个种群全部是雌雄同体——讽刺的是,全雌雄同体的生物可以做到“出生的非畸形个体之中雌雄生殖系统的数量相同”之 1:1。

    参考

    1. ^https://doi.org/10.1073%2Fpnas.1812593116
    2. ^13~34岁女性首次怀孕生男孩的概率约51.7%,二胎生男孩的概率约50.7%~ 12岁以下女性和35岁以上女性首次怀孕生男孩的概率在48.5%~53.5%间波动,和年龄没有绝对的关系。
    3. ^https://doi.org/10.1111%2Fj.1365-2656.2009.01598.x
    4. ^https://doi.org/10.1073%2Fpnas.0710711104
    5. ^鱼类的性别分化是如何决定的? - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/379524274/answer/1080079683
    6. ^软体动物的性别决定机制是怎么样的? - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/368223092/answer/987757682

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    赵泠
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    生男生女并不完全随机这一点不应该是什么特别让人惊讶的发现。

    科学家很早就注意到了一个有趣的现象:大多数进行有性生殖的物种,后代中的雌雄个体比例大致都是1:1(不是指严格数学意义上的1:1,而是指雌雄比例大致相当,很少出现10:1,100:1之类的情况),并且在一百年前就从理论角度给出了解释。这个经典的解释里默认后代性别就是会受到基因影响的:

    大神费希尔(R.A.Fisher)在1930年出版的《自然选择的遗传学解释(The Genetical Theory of Natural Selection)》中正式发表了一个被后人称之为费希尔原理(Fisher’s principle)的进化模型(虽然这个模型本身并非费希尔原创)。这个模型在自然选择的框架下,解释了一个广泛存在于生物界的有趣现象:大多数进行有性生殖的物种,后代中的雌雄个体比例大致都是1:1。
    费希尔原理是一个建立在自然选择理论基础上的模型,基本论证过程如下:
    1. 假设一个种群中,女性后代比男性后代更少见,也就是雌雄个体比例小于1:1;
    2. 那么这个种群中女性个体的预期后代数量会大于雄性个体的预期后代数量;
    3. 于是留下更多女性后代的个体长期来看能留下更多的后代(不限于子一代);
    4. 在自然选择的作用下,那些能生下更多女性后代的个体会被青睐,逐渐的种群中这样的个体越来越多,导致女性后代越来越多,种群中雌雄个体比例逐渐逼近1:1;
    5. 在雌雄个体比例逐渐上升的过程中,青睐能生下更多女性后代个体的选择压逐渐减小,当雌雄个体比例达到1:1是选择优势彻底消失;
    6. 当雌雄个体比例大于1:1时,选择方向反转,自然选择开始青睐那些能生下更多男性后代的个体;
    7. 于是长期来看,雌雄性别比例会在自然选择的影响下不断在1:1附近徘徊,达到长期的动态平衡。

    所以在人类基因组里能找出会影响后代性别的基因突变不说顺理成章吧,但也绝不是什么让人特别意外的大发现。

    更不要说人们早就注意到人类新生儿比例是稍微偏向男性的(新生儿里男婴比女婴稍多),所以必然有某种因素导致生男生女不是像抛硬币那样的随机事件。

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    Dr.Hu
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    深具世界眼光

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