高尔顿是在试图以实验证明达尔文的泛生假说失败后才转向开创优生学的。达尔文对表弟的创新不屑一顾，曾谆谆告诫：除了傻子，人与人之间智力相差无几。区别只在于热情和勤奋。他没忘记加上“除了傻子”这么一个限定。假如天生是弱智，达尔文也觉得后天如何热情、勤奋也无济于事。只是他也没有像高尔顿那样着迷于辨析人的智力究竟是来自先天的自然还是后天的养育。
达尔文有自己的难题。在物竞天择适者生存的进化中，生物体必须能够将自己的独特优势遗传给后代，才能在一代代的自然选择中胜出。为回应詹金等人的挑战，达尔文在作为《物种起源》补充的《动物和植物在家养下的变异》一书中提出泛生假说：生物身体各处的细胞频繁释放“泛子”，将积累的生活经验送往精子或卵子，然后传递给下一代。
泛生假说的出现十分突兀，但其思想由来已久。古希腊的毕达哥拉斯和希波克拉底等先哲曾想象生物体中的精液会在体内四处游走，收集生活经验供给后代。19世纪的人们已经知道精液不会到处乱跑，达尔文只好生造出泛子作为替代。
早在达尔文之前，拉马克已经提出物种会为适应环境而演变。某些鹿为了采食高处的树叶拼命伸脖子，会使脖子变长。它们把后天努力的生理变化传给子孙，让后代获得这一生存优势。久而久之，便有了长颈鹿新物种。类似的用进废退情形也不胜枚举。拉马克的获得性遗传思想因而很容易被人理解和接受。他没有追究长脖子如何遗传的生物学机制，倒是古希腊的精子流动或现代达尔文的泛子在理论上都能够胜任。
高尔顿和其他生物学家没能在实验中探测到类似达尔文描述的泛子行为。魏斯曼更是在19世纪末以一代代地割除老鼠尾巴，证明没有机会得到来自尾巴细胞泛子的老鼠后代仍然会长尾巴。它们没能在遗传中获得前辈没有尾巴的特性。魏斯曼更是将生物体内的细胞分为体细胞和生殖细胞两类。只有生殖细胞——精子或卵子——参与后代的遗传。它们与生俱来，不受诸如脖子变长、失去尾巴这类后天变化的影响。于是，任何后天获得的性状或能力都不可能直接遗传给后代。
20世纪初，孟德尔的“量子”式遗传定律重见天日，为人类带来崭新的思维。长颈鹿的出现不是因为其前辈一代又一代坚持不懈的伸脖子，只是某位前辈的基因出现偶然的随机突变成为长脖子的畸形，因其优势在生存竞争中脱颖而出。伴随着摩尔根的果蝇实验，孟德尔发现的定量法则被一再证实。拉马克的获得性遗传和达尔文的泛生假说很快在西方生物学界销声匿迹。
只有在被人为隔绝的苏联，获得性遗传借助李森科和斯大林的倒行逆施成为那里唯我独尊的正统，致使苏联的生物学、农业和依赖农产品生活的人口惨遭浩劫。与同时代被纳粹德国利用的优生学一样，获得性遗传在李森科倒台后声名狼藉，空留下传说中物理学家朗道以人类处女膜为例的嘲讽。
没人能料到，这个被科学界遗弃半个多世纪的理论也会死灰复燃。
1944年6月6日，以美国和英国为首的同盟国部队在法国诺曼底登陆，展开第二次世界大战欧洲战场的最后决战。短短三个月后，盟军先锋已经进入被德国占领的荷兰南部。为迎接即将到来的解放，荷兰铁路工人发起大罢工。被激怒的德军当即以封锁荷兰全境作为报复。
当冬天在11月底来临时，盟军还是没能突破那里的德军防线。荷兰的封锁在继续。那是一个严酷的寒冬。荷兰境内四通八达的运河尽数封冻。西北部阿姆斯特丹、鹿特丹等著名城市无法获得粮食补给，面包供应量骤减为平时的五分之一。大约450万居民陷入饥荒，被迫以郁金香球茎和野菜、树皮充饥。待到来年五月德国投降、欧战结束时，两万多荷兰市民已经死于饥寒交迫。幸存者也都仿佛在鬼门关中走了一趟。他们之中有位15岁的英国姑娘赫本（Audrey Hepburn），后来以饥饿造就的赢弱身材成为好莱坞著名影星。
与人类历史上大大小小的天灾人祸相比，“荷兰饥饿之冬”1不算突出。不过这场灾难有其特别之处。发生饥饿的地理范围不大，全部人口在同一时间突然地进入为期半年的饥饿状态，阴错阳差地形成一个不可多得的大规模人体实验。20世纪的荷兰有着发达的医疗系统和完整详尽的病历，为跟踪调查饥荒幸存者提供极大便利。
经历过这场灾难的人大多患有心脏病、糖尿病、骨质疏松以及焦虑、抑郁等各种生理或心理疾病。在好莱坞光彩夺目的赫本终身被贫血和慢性呼吸道疾病困扰，63岁时因癌症辞世。这些已知的营养不良后果不会令人惊讶。医生们更感兴趣的是饥荒期间尚未出生，但在母亲腹中可能已经被殃及的胎儿。他们通过名为“荷兰饥荒出生群体”2的项目长年跟踪这个群体的成长和他们的后代。
当孕妇无法获取足够的营养时，腹中的胎儿也会跟着遭罪。这个常识正是在对荷兰饥荒出生群体的调查中第一次有了真切的数据支持。医生们发现婴儿的出生体重和长大后易患的疾病与母亲是在饥荒到来之前还是之后怀孕有很强的相关性。这当然也不难理解：早期胎儿在不同时机得不到充足养分会影响到不同器官的正常发育，造成终身病患。
二三十年后，这个生不逢时的群体也陆续有了自己的孩子。医生们赫然发现他们也带有与父母辈相同的缺陷，在出生体重和患病可能性等健康指标上比正常人稍逊一筹。从受精到出生到长大，这些灾难第三代经历的生活环境完全正常，与当年饥饿的唯一关联只是父母曾在他们母亲腹中感受过的营养不良。那是父母的后天生活经验，其效果却在子女身上复现。这与以孟德尔为标志的现代遗传学背道而驰，倒正是拉马克、达尔文曾主张的获得性遗传。
出现在荷兰饥荒出生群体中的获得性遗传并非绝无仅有的孤例。几乎在这个怪象浮出水面的同时，营养学家比格伦（Lars Olov Bygren）在瑞典北部一处几乎与世隔绝的小渔村里观察到同样的情形。那里的人们靠天吃饭，经常会遭遇农作物歉收的凄惨年份。通过对当地近百人的调查，比格伦发现那里男人的健康状况与他们的祖父是否遭遇过饥荒息息相关。女子的健康也同样地受其祖母的影响。
更多也更可靠的证据来自实验室内的可控环境。生物学家斯金纳（Michael Skinner）研究的是农药对生物的危害。他把一种农药喂给怀孕的老鼠，看到它们生出的后代出现多种生理缺陷。实验室一位博士后忙中出错，无意中让这些第二代老鼠交配生育。斯金纳和他的博士后都惊异地看到第三代的老鼠也有着同样的缺陷，尽管它们从来没有过接触那个农药的机会。
受这个意外实验的启发，埃默里大学的博士后迪亚斯（Brian Dias）别出心裁地用巴甫洛夫研究狗条件反射的经典方式训练老鼠。他每次让老鼠闻到一种气味的同时予以电击。三天后，这些老鼠即对该气味产生恐惧反应，甫闻之即惊慌失措。这些老鼠的精子随后被用来与普通老鼠的卵子结合，生育出新一代老鼠。迪亚斯发现新生的老鼠对那种气味也表现出“天生”的恐惧，尽管它们过去从未闻到过该气味或受过电击。这个后天训练的习性甚至持续到老鼠的第三代。老鼠在遗传中继承到的不仅是前辈的基因，还有它们对那种气味的痛苦记忆。
当迪亚斯的论文在《自然》的子刊《自然-神经科学》上发表时，编辑部特意在封面上推介，以一幅白发苍苍气宇轩昂的拉马克头像宣告获得性遗传的卷土重来。
不过拉马克并没有真的被“平反”。在21世纪初重新出现的获得性遗传有一个新称呼：“跨代表观遗传”（transgenerational epigenetic inheritance）。
生物学家也早已意识到储存在DNA中的生命编码并不完全决定生物体的命运。同卵双胞胎携带着一模一样的基因，在容貌、身材、行为举止等方面常常难以分辨。但当他们之一患有精神分裂症时，另一位却不是肯定也会得同样的疾病，其可能性只有百分之五十。即使在同一个人体内，从最初受精卵分裂而来的每一个细胞都有着同样的生命编码，却能够自行从早期的胚胎干细胞分化而成皮肤细胞、骨细胞、生殖细胞等各种形状、功能迥然相异的种类。借助“里昂化”，细胞还可以让其中整个一根X染色体失去活性，令其中的编码“作废”。沃丁顿在1930年代提出在DNA之外还另有一整套调控基因的机制，即表观遗传。
也是在第二次世界大战之后，雅各布、莫诺和洛夫在实验中看到大肠杆菌在葡萄糖被吃完后不得不以乳糖为食时会自行触发相应基因簇的开关，停止生产降解葡萄糖的酶而改为生产降解乳糖的酶。那正是基因调控的分子生物学原理。细胞中的蛋白质在探测到环境变化时会适时地开启、关闭不同基因簇的开关，像铁路道岔一样让不同的生命编码在不同场合或时间中起作用。这样，虽然DNA中的基因没有丝毫改变，它们的实际作用已经被改写。
迪亚斯的老鼠在经历过气味和电击的条件反射实验后会发生微妙的生理变化。它们大脑中某个神经元部位会增大。显然，老鼠不可能在极短的时间内出现一致性的基因突变，这样的变化只能出自某个基因调控。在那些第二代、第三代从来没有经历过同样训练的老鼠脑子里，迪亚斯也看到了同样的神经元增大。这说明老鼠在遗传中继承的不是虚无缥缈的“记忆”，正是实实在在的某个基因调控的设置。荷兰饥荒出生群体亦是如此。人体和胎儿察觉到营养的匮乏时也会同样地启动紧急调控以确保生存。不幸的是这不得已而为之的举措会为人体带来终身的负面影响，甚至祸及子孙。
孟德尔总结他的遗传定律时不可能知道生物以“量子”方式遗传的具体物质，只能将其抽象地称作“因子”。他的眼力果然不凡。遗传因子后来被证明确有其物，随着人类认知的深入从染色体到更为精确的DNA，直到DNA中储存的基因编码。
人体的每个细胞里有着分别来自父母的46根染色体，其中的两份DNA由总数为60多亿个碱基对组成。相邻的碱基对间距为0.34纳米。如果将所有碱基对一字排开，DNA的总长度约为两米，超过普通人的身高。它们之所以能够深藏于直径不过6000纳米的细胞核里，是因为其碱基长链也像蛋白质中氨基酸长链一样折叠卷曲，挤压成非常小的体积，只在需要复制或转录RNA时才会临时性地一段段拉开。但与氨基酸长链的折叠不同，DNA长链的卷曲和拉开都需要各种酶和化学物帮忙。这些蛋白质和其它分子依附在DNA长链上，形成弗莱明最早在显微镜下观察到的染色体。也正是因为DNA长链中总会夹杂有各种蛋白质，生物学家曾经长时期地相信庞大、复杂的蛋白质分子才是生命编码的所在，忽视不起眼的核酸分子。
依附在DNA长链上的化学物的作用不全是帮助它拉开和卷曲，有些便是基因调控的开关所在。这些开关有的是永久性的。一个干细胞一旦经过调控成为皮肤细胞就不再会自行恢复为干细胞或再度分化为骨细胞。有些则能够根据环境变化随时改变，比如大肠杆菌生产不同降解酶的基因簇开关。
当精子与卵子结合时，它们形成的受精卵获得的是来自双方的染色体，包括DNA和依附在DNA上的基因调控开关。因此，后代从父母获取的不只是他们的基因以及基因突变，还可能带有某些基因调控开关的设置。
有意思的是，精子中的性染色体可以是X，也可以是Y。卵子中则只会有X染色体。就染色体的数量和类别而言，带有X染色体的精子与卵子没有区别。因此，如果让两个卵子或者两个带X染色体的精子结合，它们的生命编码与携带X染色体精子与卵子结合后没有区别，应该也能同样地孕育出女孩。
当生物学家在1980年代利用老鼠的精子和卵子进行这样的尝试时，他们发现两个卵子或两个带X染色体的精子的染色体的人为结合都无法像一个精子与一个卵子那样孕育后代。其实，类似的情形在人体中也时有发生。那是俗称的“葡萄胎”（hydatidiform mole），属于不可能正常发育成活的畸形妊娠。哺乳动物的繁殖因而必须两性的共同参与，以精子让卵子“受精”的方式进行。在DNA以外的表观遗传层面，染色体还有特殊的遗传“印记”（imprinting），标明该染色体是来自父亲还是母亲。这些印记与垃圾DNA中的基因调控开关合作，可以与X染色体去活化相似地避免同时启用来自双亲的某些基因。因此，哺乳动物体内的两套染色体只能分别来自父亲和母亲，不可随意桃僵李代。这样的印记也是表观遗传的一部分。
至少在原理上，获得性遗传并不违反孟德尔的遗传定律。只需将孟德尔的遗传因子重新理解为染色体，其中不仅有携带基因编码的DNA，也带有基因调控的表观遗传。
魏斯曼切割老鼠尾巴的实验虽然轰动一时并影响深远，却很不严谨。老鼠的尾巴被切除只是外力使然，并非老鼠自身的用进废退。尾巴被切除的老鼠也不具备明显的生存优势，因此不至于迅速引发不长尾巴的基因调控（如果存在这类调控的话）。他没能看到不长尾巴的老鼠出生并不直接否定泛子或获得性遗传的可能性。
当然，要将基因调控的开关设置通过染色体遗传给后代，这样的设置必须出现在生殖细胞里，跨越魏斯曼在生殖细胞和体细胞之间规定的不可逾越的障碍。其实，植物并没有“与生俱来”的特定生殖细胞。它们是在开花时才临时将就近的体细胞转化成花蕊中的生殖细胞。因为没有任何屏障，植物中的获得性遗传其实很常见。动物的生殖细胞倒是在胚胎发育初期即已分化完成。它们往往远离生命的尘嚣安于一隅，却也没有专门的屏障保护。荷兰饥荒出生群体和迪亚斯的老鼠实验似乎已经证明基因调控的设置可以抵达生殖细胞，实现跨代表观遗传。
基因调控的开关也不都是依附在DNA上的分子。还有一种非常细小的“微小RNA”（microRNA）。它们在细胞中与从细胞核里出来的mRNA结合，使后者无法在细胞工厂中生产蛋白质，以此阻断该mRNA所属基因的效用而实现基因调控。这些小分子能像细菌的质粒一样在不同细胞之间穿梭来往，“横向转移”地传递基因调控。它们也可能进入生殖细胞，直接传递给下一代。想象这样的因为后天生活经验产生的小分子从体细胞中逸出，辗转进入生殖细胞，那是否犹如达尔文凭空杜撰的泛子？
于是，在荷兰饥饿之冬期间出生的婴儿虽然只是“后天失调”而非“先天不足”，他们的后代依然在劫难逃。也许，在先天的自然还是后天的养育之间，生物学家并不需要一个非此即彼的抉择。
（待续）
Dutch Hunger Winter
Dutch Famine Birth Cohort