Ancestry-enriched and shared polygenic signals associated with high IQ in a Japanese extreme-phenotype cohort
本研究在一项针对极高智商(≥140)个体的病例对照全基因组关联研究(GWAS)中,识别出 *PPP2R1A* 基因中一个具有全基因组显著性的祖先富集变异,并证实了日本和欧洲人群之间存在共享的多基因信号。
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几十年来,科学家们一直知道智力并非由单个基因决定,而是由数千个微小的遗传变异共同作用的结果。我们对这些变异的大部分理解都来自于对欧洲血统人群的研究,这在了解遗传如何影响世界其他地区的人群方面造成了巨大的知识鸿沟。由于遗传模式在不同人群之间存在差异,在一个群体中发现的规律并不总能转化到另一个群体中。这种局限性意味着,如果研究人员只关注来自欧洲的数据,那么针对其他群体(如东亚裔人群)的重要特定遗传线索可能会被隐藏起来。为了填补这一空白,一个研究小组将注意力转向了一群具有极高认知能力的特定日本个体,旨在观察他们是否能发现以往研究中所遗漏的独特遗传信号,同时检查在欧洲发现的关于智力的普遍遗传规则是否同样适用于他们。
研究人员首先组建了一个非常特定的参与者群体。他们招募了91名在日本专门设计的衡量流体推理能力(智力的核心组成部分)测试中得分达到140分或以上的日本个体。这一分数远高于平均水平(设定为100)。这些参与者来自一个高能力社区,其中许多人是门萨协会(一个针对高智商人群的组织)的成员。为了进行对比,研究团队使用了41,528名参加过商业基因检测但未进行智力测试的日本人遗传数据。这种巨大的规模差异——91名高分者对比超过41,000名非高分者——使研究人员能够寻找在得分较高的群体中显著更常见的遗传标记。他们在整个基因组中分析了近363,000个遗传变异,以观察哪些变异脱颖而出。
研究发现了一个达到最高统计显著性的特定遗传变化。这一变化位于一个有助于控制名为PPP2R1A基因的DNA区域,研究发现该变异在高智商群体中的出现频率远高于普通对照组。在这些高分人群中,该遗传变异出现的频率大约是对照组的五倍。令这一发现特别有趣的是其在不同人群中的分布情况。当研究人员查看全球遗传数据库时,他们发现这种特定的变异在欧洲人群中很罕见,但在东亚人群中出现得更为频繁。事实上,它在东亚基因组中的出现频率几乎是欧洲基因组的四十倍。这表明,如果科学家只观察欧洲数据,他们很可能会完全错过这个线索,因为该变异在欧洲过于罕见,以至于无法被检测到。所涉及的PPP2R1A基因已知对大脑发育非常重要,且该基因的突变与各种神经发育状况有关,这使其成为一个在生物学上具有合理性的智力影响候选基因。
除了这一独特的单一发现外,研究人员还调查了影响欧洲智力的那数千个微小遗传效应是否也在日本发挥作用。他们采用了来自欧洲研究的遗传数据,并将其应用于他们的日本参与者,以观察相同的模式是否成立。他们发现遗传信号确实在有意义的层面上保持了一致。当他们观察在欧洲识别出的顶端遗传变异时,发现这些相同的变异在日本人高智商群体中也倾向于指向相同的方向。虽然任何单个变异的效果都非常微小,但这些共享信号的综合权重足以达到统计学上的显著水平。这表明,尽管存在针对东亚人群的独特遗传因素,但也存在着跨越人口边界的智力共享生物基础。
为了测试这些共享信号在多大程度上可以预测高智力,研究人员基于欧洲的研究结果创建了一个综合评分,并将其应用于他们的日本参与者。他们发现,在这一综合衡量标准上得分较高的人更有可能属于高智商群体。该评分的预测能力虽显温和但清晰可见,这表明智力的遗传架构在一定程度上是普遍存在的。然而,研究人员谨慎地指出,该评分并非用于诊断或预测个人的智力。该研究旨在从群体层面理解智力的生物学,而非提供个人测试。由于高智商群体规模较小,且大多数参与者为男性,因此在这些结果被视为定论之前,需要在更大规模、更多样化的研究中进行验证。
研究结论认为,智力是由共享遗传因素和特定人群遗传因素共同塑造的。通过专注于一个研究不足的人群,研究人员得以发现一种在东亚常见但在其他地方罕见的遗传变异,凸显了研究多样化群体对于获得人类遗传学完整图景的重要性。同时,证实了欧洲遗传发现很大程度上适用于日本人群这一事实,表明智力的基本生物机制在不同人类群体之间是一致的。这项工作并未解决智力的奥秘,但它为拼图添加了一个至关重要的碎片,表明虽然特定的遗传线索可能因祖籍而异,但基因如何影响思维的整体故事是全人类共有的经历。
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