同性恋（homosexuality）是一种古已有之的社会学和生物学现象，指不管有无性关系，性吸引的对象都完全或主要为同性[1].同性恋不仅存在于人类中，从赫里福郡公牛到恒河猴，同性和双性性行为广泛存在[2 - 3].过去同性恋一直被认为是一种精神疾病，随着人们认知的提高以及社会的多元化变革，同性恋被越来越多的人接受。1973 年，美国心理协会和精神病协会正式将同性恋从《精神诊断与统计手册》（第二版）（DSM II）精神疾病分类中移除，并将其归类为“性取向紊乱”[4].虽然对于同性恋发生率的调查非常重要，但目前为止并没有关于同性恋的完整的人口学数据。
1992 年，英国对全国大规模的性行为调查显示，有过同性性接触的男性比例为 6. 1%[5].1993 年美国一项全国调查研究显示，在过去的 10 年中，处于 20岁 - 39 岁性活跃期的男性里有过同性性经历的比例为 2%,仅有 1% 的男性是完全的同性恋[6].而1995 年的一项同时针对美国、英国、法国的调查表明，各国分别有 20. 8%、16. 3% 和 18. 5% 的男性以及 17. 8%、18. 6%和 18. 5% 的女性表示，在 15 岁后曾感受到来自同性的性吸引或是有过同性性行为，且各国分别有 6. 2%、4. 5% 和 10. 7% 的男性以及3. 6% 、2. 1% 和 3. 3% 的女性表示，在过去 5 年内有过同性性接触[7].我国卫生部 2004 年公布的一项数据显示，我国处于性活跃期的 15 岁 - 49 岁男性中约有 500 万 -1000 万同性恋者，占该人群的比例约为 2% -4%.
在很长一段时间里，学术界普遍认为同性恋是由后天环境和个人经历共同导致，而近几十年的研究表明，同性恋是遗传因素和环境因素共同作用的结果。作为一种特殊的社会学和生物学现象，同性恋成因的研究对社会和探索人类性行为等有着重要意义。本文主要对同性恋在遗传学、脑结构和功能、内分泌和发育学等领域及分子机制的研究进展进行了综述，并对现有的改变性取向的研究进行了总结。
1 遗传学研究
1986 年，Pillard 等[8]对 50 名男同性恋者和 50名男异性恋者兄弟姐妹的调查研究发现，尽管同性恋男性和异性恋男性的兄弟大多为异性恋者，但同性恋男性的兄弟为同性恋的比例是异性恋男性兄弟的 4 倍，而在其姐妹中则没有这一差异；同样，随后针对女同性恋的家庭研究表明，女同性恋者的姐妹为同性恋的比例明显比异性恋者的姐妹要高，且其兄弟为同性恋的比例也有更高的趋势[9].这两个结果表明，同性恋可能具有家族性。
家系研究可以为同性恋的遗传性提供一定的证据，然而仅发现同性恋有家族性并不能证明同性恋的遗传性，因为不能排除是家庭或家族环境作用的结果，而双生子研究可以克服这一难题。一方面，同卵双生子的基因几乎 100% 相同，而异卵双生子则与同胞兄弟姐妹相似，平均有 50% 的遗传信息相同；另一方面，同、异卵双生子的生活环境一般都相似。因此，通过对同、异卵双生子的比较研究，可以进一步探索性取向的遗传性。另外，对于没有血缘关系的收养家庭子女性取向的研究，则可以为同性恋是否跟环境有关提供一定证据。
1991 年 Bailey 等[10]的研究表明，男性同卵双生子中若一个为同性恋则另一个也是同性恋的比例为52%（29 /56），而异卵双生子中这一比例为 22%（12 /54），同一家庭没有血缘关系的兄弟中比例为11%（6 /57），非双生子的同胞兄弟的比例为 9. 2%（13/142）；而随后另一项针对女性双生子的研究显示，相应的比例分别为 48% （34/71）、16% （6/37）、6%（2/35）和 14%（10/71），与男性双生子的研究结果相似[11].这些研究为性取向的遗传性提供了依据。2000 年，一项对全美范围内随机抽取的 756 对双生子的调查研究表明，同卵双生子中一方为同性恋另一方也是同性恋的比例为 31. 6%,而异卵双胞胎的比例则为 8. 3%[12].这些研究都进一步提示性取向的基因遗传性。
按照达尔文的进化理论，不利于物种繁衍的行为和个体会逐渐被淘汰，而尽管同性恋行为不利于种族的延续，却并未逐渐减少或消失。Camperio -Ciani 等人[13]对 98 例男同性恋者和 100 例男异性恋者的共约 4600 名亲属进行调查，发现同性恋男性的母系亲属中女性的生育能力明显比异性恋男性的母系女性亲属更高，而在父系女性亲属中则没有这一差异。这一结果或许可以解释同性恋行为为什么没有被淘汰，也提示了男同性恋可能与 X 染色体有关。另外，对男同性恋者的家系成员性取向进行的研究显示，男同性恋者母系男性亲属同性性取向的比例更高[13 -14],进一步提示性取向可能与 X 关联的基因有关。然而在另一些研究中，却并没有得到相似的结果[15].
大量研究表明，男性的同性性取向可能与其在家庭中的出生顺序靠后有关[16 - 18],即男同性恋者有更多的哥哥和姐姐。Blanchard 等[19]研究发现，性取向仅与其哥哥的数目有关，而与姐姐的数目无关，哥哥的数目每增加一个，同性恋的比例增加 33%.这一规律在其他研究中也得到证实[13],被称为“兄弟出生顺序法则”.然而究竟是先天的遗传或胚胎发育因素还是后天的环境因素造成这一规律，其机制并不明确。Bogaert[20]将受试的兄弟姐妹按亲生或收养、与受试相比的长幼、性别 3 个因素进行分类，分别分析其与性取向的相关性，最后结果表明，男性的性取向仅与家庭中亲生哥哥的数目有关，与其他因素无关，这一研究表明，“兄弟出生顺序法则”的产生是由先天的遗传或胚胎发育因素导致的。有趣的是，另一个在非西方人群中的研究结果则表明，男同性恋的性取向与其兄长数目无关，反而与更多的姐姐数目有关[21].这种差异究竟是因为人种的不同还是其他原因，尚待进一步考证。
正常情况下，女性大部分组织细胞内 X 染色体是随机失活的，不平衡失活的概率较低[22].而2006年的一项研究发现，与没有同性恋儿子的母亲相比，有同性恋儿子的母亲中 X 染色体极端不平衡失活的人数比例更高，且该比例在有两到三个同性恋儿子的母亲中升高更为显着[23].这一研究结果同样也提示了 X 染色体在性取向调控中的作用，可能正是由于这种不平衡失活的情况影响了同性恋者母亲对孩子的基因遗传，由此在一定程度上促进或导致了同性恋的发生。
1993 年 Hamer 等人[24]对 40 个有两个同性恋兄弟的家庭进行基因连锁分析，发现男性的性取向与 X 染色体长臂亚端粒区（Xq28）的一些多态性标记物有关。该团队随后在另一项对 33 个同性恋家庭的研究中也有相似的结果[25].这些研究结果与家系研究结果一致，进一步证实了男性性取向与 X染色体的关联性。然而 1999 年 Rice 等人[26]对加拿大同性恋家庭的研究却没有发现这样的关联性，与 Hamer 等人的结果矛盾。因此，Xq28 区域是否与男同性恋的遗传有关，还需要进一步进行研究确认。
2005 年，世界上第一项针对同性恋的全基因组范围的扫描研究[27]对来自 146 个含有两个或两个以上男同性恋兄弟的家庭成员进行了 403 个微小卫星的染色体关联分析，发现与男性性取向有关的基因位于 D7S798 （7q36）、D8S505 （8p12） 和母源的D10S217（10q26） 3 个微小卫星附近。而随后另一个对男同性恋的全基因组扫描研究并未得到同一结果，却发现另一个新的可能与男性同性恋相关的单核苷酸多态性位点 rs 760335,该位点位于第 14 号染色体上[28].此外，对性取向形成相关的、与激素生成相关联的两个候选基因 - 位于 Xq12 基因座上的雄激素受体（androgen receptor,AR）[29]和位于15q21. 2 上 的 雄 激 素 生 成 必 备 的 芳 香 酶（CYP19A1）[30]进行基因分析，结果显示同性恋与这两个 基 因 没 有 显 着 关 联 性。音 猬 因 子 （ sonichedgehog,SHH）是一个胚胎发育中有重要作用的基因，Wang 等人[31]的研究发现，位于 SHH 基因上的一个 SNP rs 9333613 与同性恋具有明显相关性。这一研究提示 SHH 基因可能与男性的性取向有关。
目前研究者们对于同性恋的遗传性已经普遍达成共识，然而迄今为止仍未确定与同性恋相关的基因或染色体区域。尽管有关 Xq28 的研究存在争议，然而大量的研究表明，性取向可能与 X 染色体的某一区域有关，但更确切的结论，仍待更多、更深入的研究进行证明。
2 脑结构和功能研究
下丘脑视交叉上核 （suprachiasmatic nucleus,SCN）是哺乳类动物昼夜节律调节系统的中枢结构，能够产生和调节睡眠、觉醒、激素、代谢和生殖等各种生物节律。对同性恋者进行的尸检研究显示，同性恋男性 SCN 体积是异性恋男性的 1. 7 倍，且其细胞数也为异性恋男性的 2. 1 倍，而 SCN 附近的另一个下丘脑核团 - 性双态神经核（sexually dimorphicnucleus,SDN），其体积和细胞数在不同性取向的男性之间没有明显差异，这也进一步表明同性恋男性SCN 改变的特异性[32].在另一项尸检研究中，LeVay[33]发现，男异性恋者下丘脑前部间质核 3（interstitial nuclei of the anterior hypothalamus 3,INAH3） 的体积是女性的两倍，同时也是男同性恋者的两倍。作为人类性行为调节的中枢，下丘脑前部在男性典型性行为中有重要作用，IANH3 和 SCN 在性取向中的二型性表明，同性恋可能存在一定的解剖学基础。前联合（anterior commissure,AC）是脑内的一种神经纤维束，一般情况下女性的 AC 正中矢状区较男性更大。Alen 等[34]对 90 例样本的尸检研究结果显示，男同性恋者 AC 正中矢状区比男异性恋者大 34%,也比异性恋的女性大 18%,表明同性恋男性这一结构的“去男性化”特征。
