**古典遺傳學與分子遺傳學**

遺傳學一般可以概分成古典遺傳學（Classic Genetics）與分子遺傳學（Molecular  Genetics）兩大研究領域(古典的意義只是要與分子生物學中的分子二字對稱而已)，在本世紀初，現在屬於古典遺傳學研究範疇中的研究法。在古典遺傳學的研究領域中涵蓋的遺傳研究範疇包括有：Transmission Genetics，又常被稱為孟德爾遺傳學 (Mendelian Genetics)； Quantitative Genetics 計量遺傳學與 Population Genetics族群遺傳學。 

這兩個領域的遺傳學研究些什麼呢?一般的遺傳學課本給予的制式化的答案常常如下：

<1>古典遺傳學

古典遺傳學是探討生物體的遺傳特性在不同世代間傳遞的原理原則的； 如果將上述古典遺傳學的不同研究範疇為界定的範圍，則可更詳細的說名每一研究主軸的定義如下：

Transmission genetics是在討論基因由親代傳給子代的遺傳機制，

Quantitative Genetics 是在討論生物的可計量的遺傳特徵在親子代間的傳遞機制，

Population Genetics 則在探討生物族群中的遺傳組成，並由基因在不同世代間頻率的變化以數學模形系統來分析環境中各種因子，如族群的大小，環境的選擇，基因的突變和生物的遷移等因子與族群中基因頻率變化的關係；

（有時因 Population Genetics探討的內容與 Transmission Genetics 和 Quantitative Genetics 所討論的主題差異較大，有些遺傳學家將 Population Genetics 與 Classic Genetics， Molecular Genetics並列成為遺傳學的第三個研究領域，但是族群遺傳學仍是研究遺傳性狀在世代間遺傳的原理原則的，只不過研究的對象不是個體而是一生物族群，且因其討論的對象為一族群，所以應用數學模型系統來分析族群中基因的頻率的變化而已，由於其利用數學模型系統為分析的對象，故可以分析環境因子： 如族群的大小，環境的選擇，基因的突變和生物的遷移等對一族群遺傳組成的影響）

<2>分子遺傳學

分子遺傳學則在分子層面探討各遺傳特徵在個體表現的方式（遺傳特徵的決定性基因的結構與功能）與其變異的原因。由上述的定義式的說明可以看出，不同遺傳學的研究領域其主要的差異在於它們欲回答的終極問題是不相同的。

上述這種說明雖是遺傳學家所共同認可的定義，但是這種目標導向(以其研究目標為準)定義式的說明常會讓人以為遺傳學的研究是遺傳學家為達成這些差異頗大的研究目標，而發展出了各種不同的研究方法與工具。

也就是說，遺傳學家先有了各式各樣的問題，因為要回答這些問題，所以遺傳學家發展出各種不同的研究方法俾使其研究的目標更易完成。

事實上，如果好好的去詳究遺傳學研究的發展史我們會發現，歷史告訴我們的卻正好與之相反。往往是有了新的研究方法之後，遺傳學家才開始應用這些方法累積知識。

當這些知識累積至某種程度之後與應用不同的研究方法所累積的知識之間，因獲得資料的方法不同所得的知識內涵也不相同而成為不同的研究領域與學門。

在二十世紀的末期也就由於新的研究技術的發展(這些新技術的發展與建立，初始並不一定與生物學或遺傳學有關，如電腦技術的發展就是如此，但在現代的分子遺傳學的研究上電腦的應用是其研究法中不可或缺的一部份)， 在遺傳學的研究上又多了一個新的研究領域其名稱為 Genomics (基因體學)。

在此領域中生物學家利用分子選殖(分生)與電腦的技術直接對各種生物的基因體，即生物的整套遺傳信息組或遺傳密碼進行全面基因圖譜的分析定位與基因體核甘酸序列的定序工作，解析生物的全套遺傳密碼。從此以後生物學家對生物的描述大概不能再只是一張照片的展示，一些文字的敘述，也許還必須附有一本載有這個生物完整的遺傳密碼的說明書才行了。 

所以，如果我們以研究方法與工具為出發點來看待這些研究目的不同的遺傳學研究領域的話，可以發現這些不同的研究領域之所以不同可以說是來自於不同的研究領域研究時所使用的研究工具、研究方法與分析方法的不同所造成的。

因為研究工具、研究方法與分析方法的不同，決定了不同領域中研究對象與著眼點之間的差異，這些差異進而使各領域的探討的目的與解析的層次各有不同。所以由此種眼光出發，要說明或定義這些不同的研究領域，是必須先瞭解在遺傳學的研究歷史中各種研究方法的緣起、發展與其所使用的工具與分析的方法後才能做到的。

但很可惜的是，在遺傳學的教育過程中卻是反其道而行的。先介紹各種定義，知識，最後才會告訴學生這些知識是怎麼來的。所以學生對定義與知識只能用背的而不是從理解得來的。這也是為何大部分攻讀生物相關學科的學生們不太會做實驗的原因之一。　

遺傳學的研究範疇除了可以用上述的研究目的為領域區分的標準外，遺傳學也常常可以以其研究的對象為領域區分的標準。如果以研究對象為其區分的標準的話，則遺傳學又可分成：

1.微生物遺傳學 (Microbial Genetics) 以微生物為其研究對象。

2.真菌遺傳學 (Fungi Genetics) 以真菌為其研究的對象。

3.果蠅遺傳學 (Drosophila Genetics) 以果蠅為其研究的對象。

4.人類遺傳學 (Human Genetics) 以人為研究的對象，現有人類遺傳研究所，專門利用上述的各種遺傳研究領域的技術， 研究人類的遺傳性狀。

上述的基因體的研究也以人類的基因解碼為最終的目標，依據生物學家的估計，這項工作於2003年完成等等的遺傳研究。

分支細胞遺傳學

除了上述的各種遺傳學的研究領域外，還有另外一研究分支細胞遺傳學 (cytogenetics)，他是一門結合了細胞學研究法與遺傳學研究法的研究領域，在這個世紀的初期，細胞遺傳學家利用觀察細胞內的染色體在細胞分裂時的行為確立了染色體與遺傳基因的關係 (Chromosome theory of Inheitrance)。

以歷史的角度來看，他是古典遺傳學中的一個重要且不可或缺的分支，但是就算是在現今最新的基因體研究中，他仍舊在不斷的提供新的資料。以技術的眼光來看，細胞遺傳學更像是一門技術而不是一個獨立的研究領域，但是由其研究方法的發展與其所能提供的資料來看，他是那麼的特殊與重要，所以要將其視為一獨立的研究領域實不為過也。 

總括上述的說明，遺傳學若以其所使用的研究法作為區分研究領域的標準的話，遺傳學可分成： Transmission Genetics， Quantitative Genetics， Population Genetics， Molecular Genetics， Cytogenetics，和 Genomics。     

說了那麼多，遺傳學究竟是研究什麼的呢？總一句來說，遺傳學是探討一生物個體其遺傳性特徵在不同世代間如何傳遞，如何受環境因子的影響  （Transmission Genetics、Quantitative Genetics、Cytogenetics），遺傳密碼如何複製、如何表現、如何發生變異（Molecular Genetics），生物基因體之基因定位與完全解碼（Genomics）及在一生物族群中遺傳基因在不同世代間出現的頻率如何受環境因子如：族群的大小，環境的選擇，基因的突變和生物遷移影響（Population  Genetics）的一門學科。

                                     **遺傳學由簡至繁**

遺傳學在上個世紀靠著幾個簡單的法則，進步神速，許多控制生物性狀的基因，成功地被分離出來。從果蠅的紅白眼睛，到人類的鐮型貧血病，成功的例子不勝枚舉。但是基本上，這些都是單基因的性狀。不過，許多遺傳學家都很樂觀地認為，尋找複雜性狀的基因將是過去成功經驗的延續，早晚能夠水到渠成。   

所謂複雜性狀，是指身高、血壓、個性、智力，甚至人與猩猩的區別等等。自然界裡絕大多數的遺傳變異，都屬複雜性狀。一些重要的遺傳疾病，包括糖尿病、心臟病、癌症等也全是複雜性狀。複雜性狀不僅為多基因控制，基因與基因之間也彼此相互影響，而與環境因子也有複雜的交互作用。   

過去15年基因組學逐漸興起，遺傳學開始同時追蹤掃描大量基因的分布。尋找複雜性狀基因的本源，實如箭在弦上。但近10年來遺傳學研究複雜性狀的成就有限，這個領域可能遭遇的困難以及解決之道，是21世紀遺傳學的一大挑戰。   

遺傳學目前的處境，有如19世紀馬克士威理論提出前，古典物理學只能依賴牛頓力學來解釋電磁現象所遭遇的困難一樣，缺乏理論架構的支持。若是這個基本科學的缺陷不能突破，則再多的物力資源，也不能把複雜性狀的遺傳基礎有系統地釐清。過去10年找尋複雜性狀的基因僅有少數成功，有名的例子是遺傳性乳癌（占乳癌患者5%）。但嚴格來說，這例子不是複雜性狀，只能說是不完全表現的「單基因性狀」。最好的例子也許是玉米、番茄與其野生種性狀上的不同。不過，目前所謂最好的例子，或許只是個特例。   

農作物的性狀是人工強度選擇的產物，人工選擇與自然選擇有極大的不同。自然選擇產生的性狀得在一系列的遺傳與環境背景之下，通過大自然的「考試」才能在基因庫保存下來。反之，人工選擇的產物只需通過一個人為的關卡（譬如果實的大小）。換句話說，農作物的性狀可能是介於實驗室裡產生的簡單性狀與自然界存在的複雜性狀之間的半複雜性狀。   

尋找自然界裡複雜性狀的基因，基本上是左右碰壁。如果基因的數目及其交互作用清楚了，數量遺傳學理論就能夠把基因的位點定出來；而要知道基因的交互作用，則必須先找到基因，同時要解決這兩個問題，目前還未有好的方法（電腦模擬也許是第一步）。雖然找多基因的方法是否可靠、可行，還是個未知數，許多人卻已經把它們拿來應用到實際問題上。   

複雜性狀的遺傳基礎是個純遺傳的問題，與生物演化有密切的相關，又與疾病醫療、農業、經濟息息相關。這種高應用領域，迫使科學決策單位急切地希望，以大規模投資來迅速解決（甚至迂迴繞過）一些最基本的純科學研究。我們現在好像是在缺乏物理理論的情況下，試著去建立一個強有力的電子工業。這樣遲早會碰壁，最後還是得回來建立基礎科學。   

以基因組學來研究複雜性狀及疾病基因的遺傳基礎，是個應用性很高的新興領域，大家躍躍欲試。但我們必須從系統工程及簡單生物（如酵母菌）著手，來探討基因交互作用對複雜性狀的影響；這就如物理學是電子工程的基礎一樣。一般而言，台灣科學發展較國外更講究應用，對複雜性狀遺傳機制的研究，希望會是個例外。如果台灣可以在這個領域搶得先機，以基礎研究為主，說不定能帶來一個新突破。

                               **遺傳流行病學**

遺傳流行病學是研究血緣親屬中疾病的病因、分佈、防治及其研究人群中疾病的遺傳病因的一門科學，包括兩部分：研究親屬中疾病病因以揭示家族相似性原因；研究人群疾病的遺傳病因，以及研究病因中的遺傳環境的交互作用。

遺傳流行病學主要研究環境與遺傳因素及其交互作用在疾病發生中的作用。近些年，遺傳流行病學已經分為兩個分支：巨集觀遺傳流行病學和微觀遺傳流行病學。

1.巨集觀遺傳流行病學 

巨集觀遺傳流行病學主要研究家系和群體的資料, 可以用來探明疾病有無家族聚集性。包括代與代之間, 同胞之間兩水平的研究。

(1)家系研究。家系研究即家族聚集性研究, 家族聚集性現象間接反映了遺傳因素的存在, 包括病例對照和定群研究。其判斷標準如下:

① 患者親屬的患病率或發病率高於對照親屬或普通人群；

② 有家族史患者親屬的發病率高於隨機人群患者親屬；

③與患者血緣關係越近發病率越高；

④ 數量性親屬對之間的相關性大於非親屬對。劉卓等在家系研究的基礎上, 對30個候選基因進行了病例對照研究, 提示KCNJ11基因是中國漢族2型糖尿病的易感基因之一。

(2)群體研究。遺傳流行病學的群體研究是指對一定人群進行某病發生頻率及特點的研究, 是在積累個體資料的基礎上, 進一步探討群體中遺傳性疾病的發生、分佈和流行的特點。研究發病率在時間、地點、胎次等的變化, 以及比較疾病易感基因在病例與對照分佈的關聯研究都屬於群體研究的範圍。單晶等採用了人群為基礎的病例對照家系設計和病例對照設計, 分別研究了有關基因多態性與家庭乙型病毒性肝炎錶面抗原陽性者聚集和乙型肝炎病毒感染不同結局的關係, 並分析了基因-環境交互在慢性乙型病毒性肝炎發生中的作用。

(3)雙生子和養子研究。雙生子研究是指主要通過調查, 利用雙生子資料來研究某些疾病或性狀中遺傳和環境因素相互作用的程度。使單卵雙生子在不同環境中發育成長, 可以研究不同環境因素對錶型的影響。而使異卵雙生子處於相同的環境中,又可以研究不同基因型的表型效應。

養子研究用於探討遺傳與環境對疾病發生的影響。通過比較患病養子的血緣親屬和非血緣親屬的患病率, 或比較患病養子和未患病養子的血緣親屬的患病率來證實遺傳因素的存在, 適用於行為和精神性狀的遺傳學分析。

2.微觀遺傳流行病學 

微觀遺傳流行病學即細胞及分子水平的遺傳流行病學, 主要應用分子遺傳學的方法, 在基因水平進一步分析從群體和家系資料得到的結果, 提供證據。

(1)分離分析。分離分析是醫學遺傳學上經典的分析方法, 以孟德爾的分離定律為理論基礎, 主要通過家系調查對基因的分離行為進行遺傳學分析,藉助分離分析可以確定某一性狀或遺傳病的遺傳方式。在分析單基因遺傳的顯性形狀和隱性形狀時,應用分離分析可以消除調查中的抽樣誤差或系統誤差。但對於那些複雜病因不明的多基因或多因素疾病, 則不能單獨運用分離分析進行研究。 

(2)連鎖分析。連鎖分析即基於家系研究, 觀察遺傳標記等位基因和假定的遺傳性狀是否發生共分離來進行遺傳分析的一種方法。連鎖分析是利用連鎖的原理研究致病基因與遺傳標記位點的關係的。根據孟德爾分離率, 如果同一染色體上的位點不連鎖, 那麼遺傳標記將獨立於致病基因而分離, 與致病基因位於同一單倍體或不同單倍體的機會各占一半, 否則表明連鎖的存在。連鎖與減數分裂期間兩個染色體位點重組的概率有關, 當兩個基因位點離得很遠時, 各有50% 的概率發生交叉和重組, 當兩個位點離得很近或相連時, 重組的概率會降低或很少發生。如今用於連鎖分析最典型的遺傳標記是單核苷酸多態性位點。

                             **發現了40多個智力基因** 

根據人類研究所的牛津大學的未來安德斯桑德伯格，人類連接組可能需要長達約存儲的PB級10。要與當今互聯網上可用的信息總量相匹配，大約需要283,000個這樣的連接套。但是，產生人類連接套的技術不僅存在，而且還存在很多不確定性，而“思維上傳”可能還需要其他什麼。

建立連接組並不是完成思維上傳任務的唯一方法。例如，科學家正在嘗試繪製神經元在一段時間內的放電活動圖。他們距離用人腦到達任何地方都需要數十年的路程。   

甚至在科學家開始考慮哲學問題之前，例如上載的思維是否會與大腦的原始“所有者”具有相同的個性。 

人腦可能不是最有效的智力形式。它需要大量的生物備份機制來彌補一直死掉的細胞，並且其存儲數據的能力不如計算機可靠。從現在開始的很多年後的某天，可能會存在能夠重構大腦同時為提高效率而偷偷摸摸的技術。但是，不可能複制感知，記憶，情感和直覺的每一個細微差別。

研究人員說，他們已經發現了40個與智力有關的新基因，但是他們說他們的發現並未顯示出任何明確的智力遺傳模式。相反，它表明情報可能比任何人想像的還要復雜，並且不容易解釋。這意味著專門設計的智能嬰兒不在不久的將來。

這項研究指出了影響智力的52個基因，其中一些先前已經被鑑定出來。但是，研究團隊在《自然遺傳學》雜誌上報告說，它們只佔人類智能變異的不到5％。 

國際研究小組發現，儘管許多基因都參與大腦發育，但許多基因也具有其他已知作用。 

阿姆斯特丹VU大學的Danielle Posthuma領導的研究小組在報告中寫道： “這些發現為情報的遺傳結構提供了新的見解。” 

DNA掃描發現18種自閉症新基因 

他們研究了涵蓋78,000多名成人和兒童的數據庫-他們全都是歐洲血統。其中包括英國的生物銀行，該銀行正在取樣和分析各種志願者的整個基因組，以及一個非常聰明的人的數據庫和一些雙胞胎研究。 

他們使用兩種不同的全基因組分析來查明與智力有關的基因，查看人類DNA圖譜中的所有基因。 

該基因可能影響您喝多少 

總體而言，他們鑑定出52個基因，包括40個以前與智力無關的基因。 

他們寫道：“我們表明，所鑑定的基因主要在腦組織中表達，而通路分析表明，調控細胞發育的基因參與其中。” 

儘管52個基因聽起來很像，但它們只能解釋一個人與另一個人之間智力差異的一小部分。

他們寫道：“我們的計算表明，目前的結果解釋了多達4.8％的智力差異。” 

專家表示基因編輯對健康有益 

研究小組發現，基因佔受研究人群教育水平差異的約70％。 

其他研究表明，多達一半的人的智力是遺傳的，這將一半留給其他因素。  一些基因很有趣。一種叫做SHANK3，參與突觸的形成-腦細胞之間的連接。該基因的突變是自閉症譜系障礙的病因，其特徵是社交互動和溝通受損，行為方式和興趣受到限制。該基因寫道，這種基因的突變也會導致精神分裂症15型。 

在人類中發現的“大大腦”基因 

另一種叫做FOXO3的各種版本與腦細胞死亡有關。該團隊寫道：“此外，它已被證明與壽命有關。” 

其他與肥胖症和阿爾茨海默氏病有關。要弄清楚這些基因的所有不同形式，以及它們如何影響智力，其他特徵和疾病，可能需要花費很多年。 

科學家們知道，幾乎沒有一種基因可以表達任何人類特徵。例如，單個基因的突變會導致囊性纖維化和其他一些罕見疾病。通常，諸如眼睛顏色，皮膚顏色和身高之類的特徵受許多基因和其他DNA片段的影響。