方舟子的Blog

我们的眼睛是一个精确调控的凸透镜光学系统。我们能够清楚地看到东西，是因为这个东西发射或反射的光线进入这个光学系统后，聚焦在了视网膜上成像。如果没有聚焦在视网膜上，那么成像就是模糊的。近视有的是某种疾病引起的，但我们一般说的近视指的是生理性近视，是因为眼球轴长变长，聚焦在视网膜前方引起的。它在儿童时期开始出现，逐渐变化，到成年时，随着眼睛发育的结束就基本定型了。

既然生理性近视是伴随着眼睛的发育出现的，那么在这个演变过程中，遗传（先天）因素和环境（后天）因素的影响各有多大呢？

近视开始大量出现的儿童时期，恰好也是儿童开始接受学校教育，阅读量逐渐增加的时期。所以人们历来的直觉是，近视是因为小孩看书太多引起的，现在则还要归罪于看电子屏幕太多。但是为什么同样是学龄儿童，有的近视有的不近视呢？家长、老师往往把近视归咎于小孩平时不注意“用眼卫生”（眼睛距离书本太近、躺着看书、在光线黯淡的地方或行驶车辆上看书等等）。但是虽然不注意“用眼卫生”会导致眼睛疲劳，这只是经过休息后就能恢复的暂时现象，并没有证据能够证明眼睛疲劳会导致近视。

另一个可能的因素是阅读时间长短的差异。家长、老师往往有一种直觉，那些爱读书的小孩，也更容易得近视。有些研究证明这种直觉似乎是成立的。例如有一项研究对比了厦门城市和农村儿童的近视率，城市的近视率是19.3%，而农村的近视率只有6.6%。城市儿童近视率比农村高的原因，有可能是因为城市儿童花在学习（阅读和写字）上的时间比农村的长：城市儿童校外学习时间每天平均2.2小时，农村儿童是1.6小时，在排除了父母近视的因素之后，学习时间导致近视的风险比率大约是2.2。芬兰的一项研究也发现，阅读时间更长的小孩近视加深得快。但是也有些研究发现，近视的发生和加深与儿童阅读时间的长短无关。所以目前对这个问题还难说有了定论。这些研究属于回溯性流行病学调查，让调查对象自我报告学习时间，不一定准确。

但是“大数据”表明，近视的发生与环境因素有关。一个很明显的现象是，近视在某些国家的发生率高得离谱，中国、日本、新加坡这些亚洲国家有全世界最高的近视率，是某些国家的两、三倍甚至更高。同一个国家的不同生活环境，近视率也会出现差异，城市的近视率通常比农村的高得多。受教育的程度与近视发生率也存在相关性，文化程度越高，近视率也越高。但是，这种对比没法排除遗传因素的影响，那些近视率高的地区、人群，也许与近视有关的基因频率也更高。然而，在同一个地区，近视发生率有逐代增加的趋势，现在近视率明显比以前高。在美国，1971-1972年间12～54岁的人的近视率是25%，而在1999-2004年间，这个人群的近视率却增加到了41.6%。这种增长趋势在东亚地区儿童中更为明显。1983年，台湾7、12、15和18岁人群的近视率分别是5.8%、36.7%、64.2%和74%，而到了2000年，这些人群的近视率分别增加到21%、61%、81%和84%。很显然，在这么短的时间内同一地区的人群中基因频率不太可能出现明显的变化，要解释这种增长趋势，就不能不考虑环境因素的影响。

那么是什么环境因素呢？上面已经谈到，虽然一般人会把它归咎于儿童花在学习或看电子屏幕的时间增加了，但是流行病学的调查并不能对此给出结论。近年来的研究发现，户外活动的时间长短可能是与近视有关的一个环境因素。美国俄亥俄州立大学研究人员对比小学三年级视力正常学生和近视学生的情况，发现视力正常学生参与体育和户外活动的时间每周平均大约12小时，而近视学生每周平均大约8小时。有人可能会说，那是因为近视学生花了更多时间来学习了，但是分析表明这两个学生人群用于学习的时间并没有明显差异，他们的差异是户外活动时间导致的。澳大利亚、新加坡、英国等其他国家的研究也证实了这一点，那些平时参与户外活动时间更长的学生，总体来说近视率更低，8～9岁时比较少参加户外活动的小孩，与比较多参加户外活动的小孩相比，到11～15岁时近视的风险增加了40%。但是如果参与的是室内体育活动，就看不到这种预防效果。

为什么户外活动能够减少近视呢？动物实验表明这可能跟光照有关系。在小鸡出生几天后，如果把它的眼睑缝上，或者给它戴上半透明眼罩，会影响小鸡眼睛的发育，迫使它们变得近视。但是如果让这些小鸡生活在强烈的光线下，就会抑制近视的发生，近视率下降了至少57%，甚至全都不近视了。用其他动物做类似的实验，结果也类似。在一个实验中，有8只恒河猴的眼睛做了遮蔽处理，本来应该都会近视，但是让它们生活在强烈光线下，却只有2只近视。为什么光线的刺激能够预防近视呢？原因可能是强烈光照刺激了视网膜中多巴胺的分泌或影响了多巴胺的代谢，而多巴胺能够影响眼睛的发育。

但是环境因素能够影响近视的形成，并不能因此就认为近视与遗传因素无关，因为环境因素有可能是在遗传因素的基础上产生作用的，例如父母双方都近视的学生，他们能否近视受户外活动时间的影响要比父母不近视的学生更加明显。的确，调查表明近视的产生受遗传的影响比一般人想像的要大得多。如果父母两人都是近视，子女也会是近视的可能性高达33～60％；如果父母只有一方是近视，子女近视的可能性降低到23～40％；如果父母两人都不近视，则子女近视的可能性只有6～15％。这会不会是因为子女的生活习惯与父母相似导致的呢？比如说，父母喜欢读书，子女也跟着喜欢读书？但是进一步的分析排除了这种可能性。也就是说，至少有相当一部分子女的近视是从父母遗传的。

很显然，近视的发生深受遗传因素的影响。这个影响究竟有多大呢？这可以通过研究孪生子的近视情况获得定量的结果。孪生子有同卵孪生子和异卵孪生子两种。同卵孪生子是从同一个受精卵发育来的，他们的基因组完全相同，而异卵孪生子是从两个受精卵发育来的，他们之间的遗传相似性和一般的同胞相似，平均只有同卵孪生子的一半。通过对这量种孪生子进行比较，就可以定量地估计出某种性状的遗传率。遗传率的大小在0和1之间。如果人的视力差异完全是由遗传差异引起的，遗传率为1，如果与遗传差异毫无关系，遗传率为0。2001年英国研究者对226对同卵孪生成年人和280对异卵孪生成年人的研究表明，近视的遗传率高达0.89，也就是说，近视主要受基因控制，与后天因素的关系不大。差不多同时丹麦研究者对53对同卵和61对异卵孪生成年人的研究也得出了相同的结论。

用基因组技术可以寻找可能与近视有关的基因。到现在已发现了二十多个以近视（MYP）命名的基因位点。与近视相关的基因位点就更多了，可能有几百个。与眼睛发育有关的基因都有可能会影响到近视的形成。例如有一个叫ZENK的转录因子被发现与眼睛发育有关。如果给小动物戴凸透镜眼镜，眼睛发育的结果眼轴会变短，这时发现视网膜无长突细胞中的ZENK含量增加了；反之，如果给小动物戴凹透镜眼镜，眼轴会变长，而视网膜无长突细胞中的ZENK含量也减少了。这说明ZENK与抑制眼轴的生长有关系。将老鼠中的ZENK基因敲除掉，老鼠的眼睛变长，出现了近视。由此可以推断，如果一个人的ZENK基因发生了突变，这个基因不表达或表达比较差，那么他就容易近视。

总之，一个人会不会近视，主要受遗传因素的影响。如果你没有近视基因，那么不管你在多么恶劣的条件下频繁用眼，也不会得近视（虽然你的眼睛可能会有其他损伤）。而如果你有近视基因，那么就会逐渐变近视，环境因素相对来说是较不重要的。不过，基因的表达离不开环境因素的作用，某些环境因素（例如阅读、缺乏户外活动）可能是近视的诱因。不同地区、不同族群有不同的近视率，这可能受环境因素的影响。但是在同一个人群中的近视差异，则可能主要是遗传因素导致的。

2016.11.12

（《科学世界》2016.12）