上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（学生阅读理解）Genetic contributions to stability and change in intelligence from childhood to old age

上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程编号： B1906姓名：钟佳玲 班级： F1112012学号： 5110729028专业：工商管理 阅读与理解 题目编号 11 得分 序 阅读文章名称 1 A new hominin foot from Ethiopia shows multiple Pliocene bipedal adaptations 2 Additive threats from pathogens,climate and land-use change for global amphibian diversity 3 Causes,consequences and ethics 4 Changing Arctic Ocean freshwater pathways 5 Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing 6 Comparing the yields of organic and conventional agriculture 7 Consequences of changing 8 Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome 9 Emerging fungal threats to animal,plant and ecosystem health 10 Evolution of increased complexity in a molecular machine 11 Genetic contribution to stability and change in intelligence from childhood to old age 12 Getting the measure of biodiversity 13 Global patterns in biodiversity 14 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation 15 Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence 16 Prediction mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners 17 Rapid evolutionary divergence and ecotypic diversification of germination behavior in weedy rice populations 18 Recent contribution of glaciers and ice caps to sea level rise 19 Regeneration of whole fertile plants from 30000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost 20 Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour 21 Stability and complexity in model ecosystems 22 Stability criteria for complex ecosystems 23 Systematic conservation planning 24 The diversity-stability debate 25 The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses 26 Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current 27 Will a Large Complex System be Stable

上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程编号： BI 906 姓名： 钟佳玲 班级： F1112012 学号： 5110729028 专业： 工商管理 阅读与理解 题目编号 11 得分 序 号 阅读文章名称 1 A new hominin foot from Ethiopia shows multiple Pliocene bipedal adaptations 2 Additive threats from pathogens, climate and land-use change for global amphibian diversity 3 Causes, consequences and ethics 4 Changing Arctic Ocean freshwater pathways 5 Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing 6 Comparing the yields of organic and conventional agriculture 7 Consequences of changing 8 Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome 9 Emerging fungal threats to animal,plant and ecosystem health 10 Evolution of increased complexity in a molecular machine 11 Genetic contribution to stability and change in intelligence from childhood to old age 12 Getting the measure of biodiversity 13 Global patterns in biodiversity 14 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation 15 Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence 16 Prediction mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners 17 Rapid evolutionary divergence and ecotypic diversification of germination behavior in weedy rice populations 18 Recent contribution of glaciers and ice caps to sea level rise 19 Regeneration of whole fertile plants from 30000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost 20 Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour 21 Stability and complexity in model ecosystems 22 Stability criteria for complex ecosystems 23 Systematic conservation planning 24 The diversity–stability debate 25 The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses 26 Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current 27 Will a Large Complex System be Stable

Genetic contributions to stability and change in intelligence from childhood to old age Ian J.D1,2*,Jian Y3*,Gail D12,Sarah E.H2,4,Albert T4.5,David L1.2,Michelle L1,2,Lorna M.L1, Alan J.G1,2,Janie C1,Paul RI,Helen C.F6,Suzanne J.Rs,Paul H7,Geraldine M6,Michael E.Gs, David J.P2.4,Lawrence J.W6,John M.S2,9&Peter M.V2.3,10,11* 一、知识背景： 智力是指生物一般性的精神能力。指人认识、理解客观事物并运用知识、经验等解决问 题的能力，包括记忆、观察、想象、思考、判断等。这个能力包括以下几点：理解、计划、 解决问题，抽象思维，表达意念以及语言和学习的能力。当考虑到动物智力时，“智力”的定 义也可以概括为：通过改变自身、改变环境或找到一个新的环境去有效地适应环境的能力。 其中较为关键和普遍的，我们称之为一般认知能力，是人类的特质之一。 在当今社会，一个人智力的不同是至关重要的。因此，智力的不同往往决定了各人间不 同的发展方向。己有充足的证据证明不同个体间的智力水平会有明显的差异。但是作为个体， 各人在幼时到老年时的智力一般维持在一个较为稳定的水平并有所发展。近年来，影响智力 的因素在不停地被找寻和研究，这包括了大量的基因构成和环境因素。 遗传素质是智力发展的生物前提。良好的遗传素质，是智力发展的基础和自然条件。有 研究发现：遗传关系越密切，个体之间的智力越相似。但是遗传只为智力发展提供了可能性， 要使智力发展的可能性变成现实性，还需要社会、家庭与学校教育许多方面的共同作用。在 遗传和环境对智力的作用上，遗传决定了智力发展的上限，这个上限只有在一种理想的适时 环境下才能达到：而遗传所决定的上限越高，环境的作用就越大。 但到目前为止，用环境和基因可以解释的智力的稳定性和变异性依然很少。因为没有人 对智力的研究贯穿于每个样本的一生。当然，APOE基因对智力的一定影响，可以支持独立 基因可以影响智力的观点。(lanJ.Deay,2012) 本文的作者为了探究遗传因素对于智力发展的作用，分别研究了相互独立的1940个个体。 两组不同出生的人群，通过对他们全基因组中SNP的差异程度，通过对一些个体的常年的智 力测试，通过统计学分析，估计出两者相关系数达到062。因此，在排除了后天环境的影响 后，遗传因素（基因）是智商的决定性因素的结论是可靠的。 具体的操作过程是在他们11岁是，进行了第一次的Moray House Tset,并对他们进行回 访，直到他们到达70岁左右时进行了第二次测试。在此间，又对他们的基因组进行了测序。 在三个数据的基础上，进行线性拟合以及双变量分析求得相关性。在文中有相关列表，并进 行了分析，得出了遗传因素对智力的稳定和改变的作用。然而，因为样本数量较少，这一结 果依然不具备完全的说服力，但是在智力的影响和发展方面依然有重要的意义。 二、创新点： 关于人类智力发展、影响的研究已经进行了多年，却一直进展较少。在本文中，作者对 于智力的稳定性和变异性的研究主要有两个创新点，作者在文中也加以了说明。 一：在原先的研究中，都把环境因素与遗传因素作为变量进行相应的研究，很难将两个 因素进行区分。而在本次研究中，作者创造性地通过统计的方法，将遗传因素与环境因素与 人智力的相关性进行了检验，分别得出相关系数，将定性问题有了定量的分析。 二：在之前的研究中，对人智力的测量往往只有短期或一次性的数据，且未对样本进行 合理的标化，使得对智力的影响因素的研究始终难以深入。而在本次研究中，作者对三组样 本进行了长期的追踪，并进行了全基因组的SNP计算估计，使得遗传因素对人智力的影响有 了直接且可靠的证据。 两点创新其实应该源于将遗传因素与环境因素进行区别，这一点应该是这次研究中的亮 点，通过统计以及开创新的长时间跟踪，都保证了这一想法的最终落实

Genetic contributions to stability and change in intelligence from childhood to old age Ian J. D1,2*, Jian Y3*, Gail D1,2, Sarah E. H2,4, Albert T4,5, David L1,2, Michelle L1,2, Lorna M. L1,2, Alan J. G1,2, Janie C1, Paul R1, Helen C. F6, Suzanne J. R5, Paul H7, Geraldine M6, Michael E. G8, David J. P2,4, Lawrence J. W6, John M. S2,9 & Peter M. V2,3,10,11* 一、知识背景： 智力是指生物一般性的精神能力。指人认识、理解客观事物并运用知识、经验等解决问 题的能力，包括记忆、观察、想象、思考、判断等。这个能力包括以下几点：理解、计划、 解决问题，抽象思维, 表达意念 以及语言和学习的能力。当考虑到动物智力时，“智力”的定 义也可以概括为：通过改变自身、改变环境或找到一个新的环境去有效地适应环境的能力。 其中较为关键和普遍的，我们称之为一般认知能力，是人类的特质之一。 在当今社会，一个人智力的不同是至关重要的。因此，智力的不同往往决定了各人间不 同的发展方向。已有充足的证据证明不同个体间的智力水平会有明显的差异。但是作为个体， 各人在幼时到老年时的智力一般维持在一个较为稳定的水平并有所发展。近年来，影响智力 的因素在不停地被找寻和研究，这包括了大量的基因构成和环境因素。 遗传素质是智力发展的生物前提。良好的遗传素质，是智力发展的基础和自然条件。有 研究发现：遗传关系越密切，个体之间的智力越相似。但是遗传只为智力发展提供了可能性， 要使智力发展的可能性变成现实性，还需要社会、家庭与学校教育许多方面的共同作用。在 遗传和环境对智力的作用上，遗传决定了智力发展的上限，这个上限只有在一种理想的适时 环境下才能达到；而遗传所决定的上限越高，环境的作用就越大。 但到目前为止，用环境和基因可以解释的智力的稳定性和变异性依然很少。因为没有人 对智力的研究贯穿于每个样本的一生。当然，APOE 基因对智力的一定影响，可以支持独立 基因可以影响智力的观点。(Ian J. Deary,2012) 本文的作者为了探究遗传因素对于智力发展的作用，分别研究了相互独立的 1940 个个体。 两组不同出生的人群，通过对他们全基因组中 SNP 的差异程度，通过对一些个体的常年的智 力测试，通过统计学分析，估计出两者相关系数达到 0.62。因此，在排除了后天环境的影响 后，遗传因素（基因）是智商的决定性因素的结论是可靠的。 具体的操作过程是在他们 11 岁是，进行了第一次的 Moray House Tset，并对他们进行回 访，直到他们到达 70 岁左右时进行了第二次测试。在此间，又对他们的基因组进行了测序。 在三个数据的基础上，进行线性拟合以及双变量分析求得相关性。在文中有相关列表，并进 行了分析，得出了遗传因素对智力的稳定和改变的作用。然而，因为样本数量较少，这一结 果依然不具备完全的说服力，但是在智力的影响和发展方面依然有重要的意义。 二、创新点： 关于人类智力发展、影响的研究已经进行了多年，却一直进展较少。在本文中，作者对 于智力的稳定性和变异性的研究主要有两个创新点，作者在文中也加以了说明。 一：在原先的研究中，都把环境因素与遗传因素作为变量进行相应的研究，很难将两个 因素进行区分。而在本次研究中，作者创造性地通过统计的方法，将遗传因素与环境因素与 人智力的相关性进行了检验，分别得出相关系数，将定性问题有了定量的分析。 二：在之前的研究中，对人智力的测量往往只有短期或一次性的数据，且未对样本进行 合理的标化，使得对智力的影响因素的研究始终难以深入。而在本次研究中，作者对三组样 本进行了长期的追踪，并进行了全基因组的 SNP 计算估计，使得遗传因素对人智力的影响有 了直接且可靠的证据。 两点创新其实应该源于将遗传因素与环境因素进行区别，这一点应该是这次研究中的亮 点，通过统计以及开创新的长时间跟踪，都保证了这一想法的最终落实

三、感想： 科研的目的都是为了人类的发展，但也要注意相应的影响。婴儿科研往往最终指向与人 类密切相关的两个方面，一是研究结果的利用，一是研究可能产生的社会问题。 一、研究成果的利用： 对于智商一词，大家都非常熟悉。在校园里也常常能听到关于“智商”的相互调侃。应 该说智商的高低在很大程度上决定了一个人的发展。因此人们往往对于自己的智商十分在意， 总是希望通过“智商测试”等方法了解自身的智商。 在文中提到的研究中，作者运用的方法在一定程度上揭示了智商的影响因素，然而作者 也同时提到，“因样本较少，以及出现的变异较少，结论并不完全有意义”，不过至少为解开 智力的神秘打下了一定的基础。作者通过的SNP估计与智商变化进行的分析，为这一反面的 研究开拓了新的道路。随着基因测序的持续进步，找到智商的“决定基因”应该只是时间的 问题。因此，可以有信心的认为，在不长的时间中，人类关于“智商”的认知会有突破性的 发展。或许可以在遗传水平上提升人类的智力水平，加快人类发展的进程。 二、容易产生的社会问题： 前沿的科学成果往往会引起社会和伦理的争论，我想在涉及到“智商”这一关系到个人 长远发展的敏感领域时，这种冲突会愈发严重。通过文中的叙述，可以认为遗传因素（基因） 是智力发展的基础和关键。随着目前遗传学的迅速发展，基因治疗技术的成熟，我认为通过 基因治疗来改变一些特殊儿童的问题是可以实现的。这应该是这项技术最该被使用的地方。 但是涉及到人类的发展与进化，智力的改变是否会被一些人滥用，而产生智力提升的“特 权阶级”？科幻电影中不乏这样的场景：一些最新的科研成果能使人的生存能力、运动能力、 智力等方面有大幅度的提高，通过基因的修饰、改变等方法，产生了超级人类…如若人的 智力确实可以通过基因的改变而改变，那么产生“超级人类”的顾虑是必定存在的。一方面， “超级人类”是否会产生新的社会阶级，而对自然的人类社会产生抵触、敌视甚至仇恨：另 一方面，在基因水平上的改变而产生的“超级人类”应该已经属于一种生命的进化，或许可 以在一定程度上理解为新的生命形式。对于生命的随意创造和改变，改变了自然社会的演化 过程，是否会产生严重的后果；再次，这种技术是否会被小部分“特殊阶级”所垄断，并以 其智力的优势产生社会的倒退？ 三、心得： 以上的想法或许多少有些“科幻式”的杞人忧天，然而最根本的依然是科学的发展，尤 其是生命科学的发展，对于我们人类生命本身产生的影响。从60年前DNA双螺旋结构的发现， 生命科学就进入了告诉发展的全新时期，好的一方面是大幅提升了医疗技术，使人类健康得 到了保证，然而也因此伴生了许许多多的社会伦理问题。其实每一项研究的成果都会伴随着 这样的过程，但是通过对这些技术的充分认识，以及对技术的监控，科技的成果总是朝着有 益于人类的方向应用。常听的一句话是“枪可以用来杀人也可以用来保护人，关键在于枪在 谁手里”，与此相似的另一句话说到：“不要做技术的狂热追随着”。本文所介绍的关于智力的 研究，多少让我浮想联翩，然而科学始终只是冷冰冰的科学，只有注入了人文的气息，科学 才始终带领着我们前进。希望科学和技术的发展，可以牢牢为人类本身所掌握的。 参考文献： 1.Ian J.D,Jian Y,Gail D,Sarah E.H,Albert T,David L,Michelle L,Lorna M.L,Alan J.G,Janie C,Paul R,Helen C.F,Suzanne J.R,Paul H,Geraldine M,Michael E.G, David J.P,Lawrence J.W,John M.S Peter M.V.Genetic contributions to stability and change in intelligence from childhood to old age.Nature 10781,212-215(2012)

三、感想： 科研的目的都是为了人类的发展，但也要注意相应的影响。婴儿科研往往最终指向与人 类密切相关的两个方面，一是研究结果的利用，一是研究可能产生的社会问题。 一、研究成果的利用： 对于智商一词，大家都非常熟悉。在校园里也常常能听到关于“智商”的相互调侃。应 该说智商的高低在很大程度上决定了一个人的发展。因此人们往往对于自己的智商十分在意， 总是希望通过“智商测试”等方法了解自身的智商。 在文中提到的研究中，作者运用的方法在一定程度上揭示了智商的影响因素，然而作者 也同时提到，“因样本较少，以及出现的变异较少，结论并不完全有意义”，不过至少为解开 智力的神秘打下了一定的基础。作者通过的 SNP 估计与智商变化进行的分析，为这一反面的 研究开拓了新的道路。随着基因测序的持续进步，找到智商的“决定基因”应该只是时间的 问题。因此，可以有信心的认为，在不长的时间中，人类关于“智商”的认知会有突破性的 发展。或许可以在遗传水平上提升人类的智力水平，加快人类发展的进程。 二、容易产生的社会问题： 前沿的科学成果往往会引起社会和伦理的争论，我想在涉及到“智商”这一关系到个人 长远发展的敏感领域时，这种冲突会愈发严重。通过文中的叙述，可以认为遗传因素（基因） 是智力发展的基础和关键。随着目前遗传学的迅速发展，基因治疗技术的成熟，我认为通过 基因治疗来改变一些特殊儿童的问题是可以实现的。这应该是这项技术最该被使用的地方。 但是涉及到人类的发展与进化，智力的改变是否会被一些人滥用，而产生智力提升的“特 权阶级”？科幻电影中不乏这样的场景：一些最新的科研成果能使人的生存能力、运动能力、 智力等方面有大幅度的提高，通过基因的修饰、改变等方法，产生了超级人类……如若人的 智力确实可以通过基因的改变而改变，那么产生“超级人类”的顾虑是必定存在的。一方面， “超级人类”是否会产生新的社会阶级，而对自然的人类社会产生抵触、敌视甚至仇恨；另 一方面，在基因水平上的改变而产生的“超级人类”应该已经属于一种生命的进化，或许可 以在一定程度上理解为新的生命形式。对于生命的随意创造和改变，改变了自然社会的演化 过程，是否会产生严重的后果；再次，这种技术是否会被小部分“特殊阶级”所垄断，并以 其智力的优势产生社会的倒退？ 三、心得： 以上的想法或许多少有些“科幻式”的杞人忧天，然而最根本的依然是科学的发展，尤 其是生命科学的发展，对于我们人类生命本身产生的影响。从 60 年前 DNA 双螺旋结构的发现， 生命科学就进入了告诉发展的全新时期，好的一方面是大幅提升了医疗技术，使人类健康得 到了保证，然而也因此伴生了许许多多的社会伦理问题。其实每一项研究的成果都会伴随着 这样的过程，但是通过对这些技术的充分认识，以及对技术的监控，科技的成果总是朝着有 益于人类的方向应用。常听的一句话是“枪可以用来杀人也可以用来保护人，关键在于枪在 谁手里”，与此相似的另一句话说到：“不要做技术的狂热追随着”。本文所介绍的关于智力的 研究，多少让我浮想联翩，然而科学始终只是冷冰冰的科学，只有注入了人文的气息，科学 才始终带领着我们前进。希望科学和技术的发展，可以牢牢为人类本身所掌握的。 参考文献： 1. Ian J. D, Jian Y, Gail D, Sarah E. H, Albert T, David L, Michelle L, Lorna M. L, Alan J. G, Janie C, Paul R, Helen C. F, Suzanne J. R, Paul H, Geraldine M, Michael E. G, David J. P, Lawrence J. W, John M. S & Peter M. V. Genetic contributions to stability and change in intelligence from childhood to old age. Nature 10781, 212-215 (2012)

2.Plassman,B.L.,Williams,J.W.,Burke,J.R.,Holsinger,T.&Benjamin,S. Systematic review:factors associated with risk for and possible prevention of decline in later life.Ann.Intern.Med.153,182-193(2010). 3.Brayne,C.The elephant in the room-healthy brains in later life,epidemiology and public health.Nature Rev.Neurosci.8,233-239(2007). 4.Deary,I.J.,Whalley,L.J.,Lemmon,H.,Crawford,J.R.Starr,J.M.The stability of individual differences in mental ability fromchildhood to old age:follow-up of the 1932 Scottish Mental Survey.Intelligence 28,49-55(2000). 5.Gow,A.J.et al.Stability and change in intelligence fromage 11 to ages 70,79,and 87:the Lothian Birth Cohorts of 1921 and 1936.Psychol.Aging 26,232-240 (2011)

2. Plassman, B. L., Williams, J. W., Burke, J. R., Holsinger, T.& Benjamin, S. Systematic review: factors associated with risk for and possible prevention of decline in later life. Ann. Intern. Med. 153, 182–193 (2010). 3. Brayne, C. The elephant in the room—healthy brains in later life, epidemiology and public health. Nature Rev. Neurosci. 8, 233–239 (2007). 4. Deary, I. J., Whalley, L. J., Lemmon, H., Crawford, J. R. & Starr, J. M. The stability of individual differences in mental ability fromchildhood to old age: follow-up of the 1932 Scottish Mental Survey. Intelligence 28, 49–55 (2000). 5. Gow, A. J. et al. Stability and change in intelligence fromage 11 to ages 70, 79, and 87: the Lothian Birth Cohorts of 1921 and 1936. Psychol. Aging 26, 232–240 (2011)