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基因,种族和智力:你天生比别人聪明吗?

(2019-03-30 07:53:31) 下一个
这是“化论如何解释种族智力差别?”的下篇,上篇小姚的故事,是本文的楔子:
 
小姚在石家庄混不下去,跑到英国,结果把英国全国都打败了,成了高考(数学)状元,自然而然进了剑桥。不禁要问:是不是英国人比中国人笨?【错过了,别忘了过过目
 
真的,难道中国人真的聪明过人吗?
 
 
一个人的某个特征(phynotype,trait)与其基因有关,如身高、肤色,某些特征还有遗传性,这都是常识。不过目前的认识并不能明确指出那些具体的基因(单个或一组)是控制某个特征的,也就是还没有找到一个确定一一对应关系。智力作为一种特征跟基因有关,每个人的智力都不一样,也不是什么天大的消息,据维基总结,智力超过是三分之二是遗传所致(The heritability of IQ for adults is between 57% and 73% with some more-recent estimates as high as 80% and 86%),这也没有争议。
 
智力不是100%靠遗传很关键,但也是非常明显:如果100%,那聪明的生聪明的,笨的生笨的,世世代代都一样,不仅古怪,与事实不合,也与进化论原则相违背。原因除了失传,还可能是基因突变,都属于无法控制的情形。【这无法控制也不是绝对的,如生活环境就有巨大的影响,温饱没保证,基因失传机会大增,病态可能性也大增。】
 
不过一个特征并不是死死地按基因指示长在身体上,而是因环境有所选择地产生出来,叫做展现(express),是生物特征的基本机制,是“脱氧核糖核酸(DNA)是材料,核糖核酸(RNA)是程序"的说法。有选择地产生含有两重意思:一是身体已经拥有这种特征,只是有选择性地决定是否表现出来,二是控制表现的程序有一定灵活性,依据环境能自动挑选最佳的特征。
 
后一个现象最佳的例子是病毒和免疫体之间的斗争。病毒和免疫体是否能找到受害者或敌人,依赖于其含有的蛋白质外表的几何结构,一个主体如果和客体正好对应,它们就能产生接触,主体遂以注入基因信息或毒液。这种微观能否对应的物理现象给人的感觉是机体有主动选择的能力。
 
还有一个常用的例子是英国工业革命之际一种蛾变色的过程。英国的黑白相间的斑蛾(black peppered moth)【3】在当时英国疯狂挖煤黑天盖地环境下完全暴露出来,进化要过一段时间,可是这斑蛾不到一年就全变了色,最新的研究称之为“基因跳”,这是基因兼有材料和指令双重功能的例子。
 
 
换了色的斑蛾到现在也不改了
 
表观遗传学(epigenetics)
 
通常一个特征是不可能只由几个基因决定的,决定的往往是一大堆基因,一个基因组,甚至包括外在细胞组织(直接环境)。这就形成了特性由稍为不同的机制、组织产生的可能性,组织的结构也可以超出纯基因外的因素,这是表观遗传学的结论,见【4,5】。科普作家Carl Zimmer在《英国卫报》【6】采访做了些介绍:
Each trait is typically influenced by hundreds or thousands of different genes (的确,没有一个简单的解释)
the environment in which those genes are acting makes all the difference to how we turn out
the (intelligence) tests do measure a factor that is stable across people’s lifetimes and that is partly heritable
 
“the concept of epigenetics: how genes are switched on and off in different cells at different points of our development and life”,
The possibility of epigenetic inheritance is intoxicating because it raises the possibility that experiences can produce biological changes that are then passed down to future generations. It has completely taken popular culture by storm. We now have epigenetic skincare, epigenetic yoga… I’ve seen a book by a psychotherapist claiming that you can heal your psyche by treating the traumas of your grandparents that have been passed down to you
 
有一项最新的研究发现表现遗传在智力上影响【7,8】:
 
“intelligence malleability” is the modification of gene expression via epigenetic mechanisms like DNA methylation, owing to environmental factors such as changes in the educational system
 
表观遗传学所揭示的,是影响智力的远远超出基因这么一个固定的框架,客观环境以致主管行为都可能对与智力有关的基因的表达程度有影响,从而改变一个人的智力。
 
什么是中国人独特的环境呢?
 
中国文化的独特性
 
这里说的独特性并不暗示或意味优越性,独特,因为其他民族没有明显对应的历史。提两个现象。
 
文字、数字
 
咋看起来十进制几乎是(几乎所有)古代文明都掌握了的,其实不然。中文的数字一二三四五六七八九十,十百千万,标准十进制,其它,举个例子,英文:ten,eleven,twelve,thirty,从十三才是真的“十加三”,实际上骨子里是十二进制。 《九章算术》两千年了,当时绝对是领先(之后中国数学大概是一直走下坡路),九九表让普通老百姓那时就能作简单四则运算,也是个了不起的现象,想想那时中国孩童对九九表能朗朗上口,而在古罗马,娴熟运用四则运算是个博士水平。
 
做学问的人知道,能发现什么规律,很关键的一环是选择合适,或者说正确地出观点,而这观察和核心是是语言的选择。混沌中找规律,语言不对什么规律都见不到,就像解决问题没用上合适的工具往往难以解决问题。哥白尼日心说是一个例子,高斯在谈及他对算数剩余法则结果是谈及感想,说找到合适的符号,问题一般解决了。中文数字也是个例子。有人琢磨过,中文数字的读音是所有语言里最短的,一个数字不到四分之一秒,而其他语言平均三分之一,看上去这没啥,但是想想让一个农民在缺乏读书的环境下有背诵九九表是多难,语言和文字的选择含有极多的偶然性,但一旦选了,它们是先进落后对知识的推广有关键性的影响,还是举古罗马例子,除了罗马数字之外,拉丁文也是个只能导致后退的文字,无法学,以致后来东罗马都改回希腊语,估计这是欧洲早期落后的原因之一。
 
语言文字不仅仅是纪录、交流的工具,也是人们思维的工具,思维,是要用大脑的,语言文字也无形中给大脑建立了一个框架,大脑必须适当调整来优化采用之一体系的规则。
 
大米文化
 
今天大家很少谈起古代的农业文化。欧亚大陆上主要是小麦和大米,其实小麦文化与大米文化有重要的区别。
 
大米农业是很难单干的,至少一个村里的要互相帮忙,因为水力灌溉是大米种植的关键,而那往往不是一家人能承受的,所以合作态度和公社气氛在东亚、东南亚和南亚都很普遍,这甚至是当今伦理态度研究的一个课题。其次大米农业对劳力要求很强,除了灌溉非常讲技术,还得担心杂草、虫害,旱涝,收割后还得养地,农民还得发展副业增加收入。第三,大米农业对智力的要求远远高于小麦文化,时节很关键,任何一步既不能早也不能晚,灌溉、除草、除虫、施肥、收割、选种、留种都得用心,得计划。
 
相比之下,有人形容小麦是撒了种子就到处溜达,收了割后就喝酒胡混过个冬天,所以欧洲人懒。
 
一个人如果总是生活在同一种环境里,环境,尤其是对大脑直接有关的环境,是会重新塑造大脑的结构的,一个简单的比方就是记忆的形成。短期记忆会被遗忘,长期记忆会印在脑子里,“印在”表示改变了大脑的结构。对大脑功能的运用也有同样的效果,这得益于大脑的可塑性(plasticity)。
 
环境对重塑大脑结构的影响
 
重塑不是指引起基因突变,而是两个方面:一是体积和相对体积,二是神经网的结构,包括连接的强度(intensity of neural networks)和距离。
 
后一点,举个大家熟悉的例子,就是中央处理器(CPU)电路板的优化,这目前是个美日韩(也许欧)垄断的技术,极难,同样的原理,如何把电路板造出来,是个高难度的过程。优化了,效率就会大增。
 
环境通过进化会改变大脑结构是现在的共识,我在上篇,进化论如何解释种族智力差别?,就专门提到语言数字运用对大脑的特殊要求,对语言数字的掌握能力不是所有动物都有的,更重要的是,这种能力不是学来的,而是天生的,人的大脑结构就是为提供这种能力而形成的。所以今天的说法也不是超出了现在科学的框架。
 
结论
 
我给你说的,都是伪科学。伪科学,不是说都是假的,其实内容都是真的,问题是如何在一大堆现有的认识上看出关系来,推出一个结论来,这是我要说的。不过我一个老头子,不是什么专职的“科学家”,所以这结论,把这些所有的证据连起来做一个推测,也就是一种可能性。为了不误导你,把这叫伪科学(否则也不会跑到这来说了)。
 
有这个准备,如果你对我说什么还是一塌糊涂,这是小结。
 
论点
(1)基因对智力有影响,但不是唯一的因素
(2)基因对智力有影响,但未必能断定是种族特征,也许总是个人特例
(3)智力主要靠基因遗传,但基因遗传不是所有的原因,这也给超出与进化论需要的长时间智力发展留了余地
(4)表观遗传所揭示智力受环境影响,而且这种特征是可遗传的(非基因遗传)
(5)表观遗传揭示的非基因遗传主要是生理因素,也就是生物组织结构的变化,而不仅仅是临时性的结果,如训练
(6)然而,对智力有影响的,还有大脑的结构,大脑有可塑性(plasticity),而外界能让大脑重塑以优化某些功能
(7)环境,尤其是思维方式,会对大脑的结构有反馈,重新塑造其结构
(8)中国传统文化的独特性给予其对数字、运作、分析、解决问题其需求和应对方式,从而反过来影响大脑提供这方面的功能
(9)上百代的进化让中国人形成独具一色的大脑结构,尤其善于数字、分析和方法选择
 
说不清的,是自然和文化环境对大脑,从而导致对智力的影响的遗传性,我举得例子是这种遗传性是可能的,当然不是有什么具体的证据。
 
一个关键的问题是,大脑网络结构能遗传吗?目前的知识是不清楚,据【10】这结构有母女相传的可能性,但父对子女的遗传性则不大,当然跟古时父权制(主要由男性掌握权力和知识)不合,所以说证据不大。不过我做了个跳跃,觉得这可能性是有的。
 
把上面的用一句话总结,就是“中国人天生在当今世界最需求的‘理性、数字分析和解决问题’能力方面有过人之处”。如果你有气,别忘了我已经声明这是伪科学。再者,聪敏人并不见得不是混蛋,这是些警言:
 
一、智力跟一个人的道德无关,也不能决定一个人处人待世的态度,所以聪敏人可能是好人,也可能是坏人
 
二、智力高也不能保证一个人不会成为书呆子(美国俗称High IQ moron),对社会毫无作用,甚至不能让自己有个满足的人生
 
三、所以智力高并不意味一个人都会社会的贡献高
 
四、智力对创造性也没有一个简单关系,智力高的人并不能保证创造性一定高,创造性,创新,往往需要一个跳跃性,你要是很聪明,能在社会上发挥极大贡献,你对社会反过来就形成了依赖性,没有跳出你所在的环境动机,能改的,实在现有框架内改。
 
所以创造性有一定的偶然性,只要你足够聪明,就有创造的可能性。此时如果你聪明过头,而且只是在某一个框架内的聪明,这框架无形中成了你思考的框架,反而限制了你创新的机会。在我看来,这值得大家思考。
 
 

【概念】
基因(gene),基因组(genome,种的基因总汇),转录组(transcriptome),脱氧核糖核酸(DNA),核糖核酸(RNA),然色素(chromosome),细胞(cell),细胞体(somatic cell)含有23对染色体。非基因遗传(transgenerational epigenetic inheritance),表观遗传学(epigenetics)
 
【资料】

 

 

 

 

 

 
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评论
nightrider 回复 悄悄话 Continue from my last comment.

In general, when the proportion of the British population in the total population is r and small, and k is small compared to both populations, the probability of the k'th ranked Chinese to beat all the British is (1-r)^k~ exp(-rk).
nightrider 回复 悄悄话 Just want to mention a simple model that may shed some light on the question "Or is it just that British people are stupider than the Chinese?"

Suppose each of the Chinese and the British people has identical and independent (mathematical) talent probability distribution. Rank all the Chinese and British people together in terms of the talent. It is obvious that all the possible ranks have equal probability of being realized. Now we ask what is the probability of the Chinese who ranked, say 20'th, amongst the Chinese would out rank (be more talented) than all the British?

The population ratio of the Chinese to the British is about 30:1. By a rotational symmetry argument, the probability of the Chinese ranked first amongst Chinese being smarter than all the British is then 30/(30+1)~0.97. Since the population of the Chinese is huge, ~1.4 billion, the probability of each of the top 20 Chinese-ranked Chinese amongst to beat all the British is approximately the same as the 1'st Chinese ranked Chinese to beat the British and they are all approximately independent. So the probability of all of the top 20 Chinese-ranked Chinese beating all the British is (30/31)^20~ 0.5.

Thus by shear population difference the 20'th ranked (amongst Chinese) Chinese should beat all the British with half the odds.
笨狼 回复 悄悄话 回复 '天随人意' 的评论 :

说的是个历史积累形成的进化过程,需要有时间。希望花时间细读,也想想。
天随人意 回复 悄悄话 “总而言之,历史上法语不是什么先进的语言。” 瞧这句话多武断。不过这种思维在文学城里很普遍。在我同事中也很普遍。故可引申为中华民族思维特质
HBW 回复 悄悄话 拿科学技术来说,有从内至外的两层。从核心概念、理论架构的内核到应用公式及实际运用的外延。华人的智力往往体现在外延上--擅长对已经证实的技术去理解及应用。但内核研究方面明显智力不足。这两方面大脑的运行模式是不一样的。这与遗传及华人历史直接相关。所以华人不要做那些自己不擅长的基础科学的研究。华人出了个林书豪并不意味擅长打篮球。要扬长避短。
笨狼 回复 悄悄话 回复 '四姑娘山' 的评论 :

周易八卦都是二进制玄了点。
四姑娘山 回复 悄悄话 华人计算机好,周易八卦都是二进制
笨狼 回复 悄悄话 法语是印欧语系罗马(拉丁)分支衍生出来的语言,原习惯二十进制,较为系统转成十进制乃中世界的事,这是一个说法:

https://anythingbutlanguage.com/en/story-behind-french-numbers/

(美国)知乎还有些混乱的历史:

https://www.quora.com/Why-is-the-French-number-system-so-different-from-the-others-More-specifically-I-am-curious-to-know-how-the-system-for-4-x-20-+-10-+-9-evolved

总而言之,历史上法语不是什么先进的语言。


退隐老妖 回复 悄悄话 法语数字不都是加法凑的吗?法国人数学应该更好啊!
dqdeer 回复 悄悄话 中文的数字读音短 这个结论提得很牛,第一次听到,学习了。好文章。

君子六艺:礼、乐、射、御、书、数。周朝的官学就有了 数,可惜后来六艺偏得厉害。


天随人意 回复 悄悄话 法语里面没有七十八十和九十,只有六十加十,四个二十,四个二十加十.九十九表达为四个二十加十九。是否意味着法国人骨子里是六进制?这对法国人的思维或IQ有影响吗?
天随人意 回复 悄悄话 印度人更牛X,他们背的是19x19乘法表
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