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최근까지 동성애가 생물학적으로 결정되는가를 확인하려는 연구들은 주로 유전설(세포 유전학), 호르몬설(내분비계), 뇌구조설(신경해부학)으로 나누어지고 있다.
유전설은 부모로부터 받은 유전적 요인이 동성애적 지향을 결정하는가를 밣히기 위한 방법으로 주로 쌍둥이를 표집 집단으로 삼고 있다. 초기 연구에서 일란성 쌍둥이 중 한 쪽이 게이일 경우 다른 쪽도 게이일 경우가 이란성 쌍둥이보다 월등히 높은 경우가 많았으나, 표집집단이 좀더 광범위해지자 그 차이도 점점 줄고 있다.
결국 일란성 쌍둥이의 동성애 일치율이 100%가 아닌 이상 유전자 요인이 동성애의 결정 요인이 될 수 없다는 것을 말한다. (앞으로 인간 지놈해석이 완전히 이루어져, 동성애 유전자를 찾아 내어 조작하여 동성애자를 이성애자로 바꾼다면 이 이론은 정당성을 얻을 것이다)
두 번째 호르몬설은 일부 포유 동물의 연구에서 호르몬 조작으로 이성적 행동을 할 수 있다는 가정에서 출발한다. 그러나 이 가정은 게이는 여성적이며, 레스비언은 남성적이라는 전제가 필요하다. 그러나 동성애자들의 호르몬 구성이 이성애자들과 전혀 차이가 나지 않았으며, 게이에게 남성 호르몬(테스토스테론)을 주입한다고 해서 성행동의 유형이 바뀌지도 않았다.
세 번째는 동성애자들의 뇌의 구조가 이성애자들의 구조와 다르다는 것으로, 주로 뇌 구조물중 시상하부에서 게이들이 이성애자들과 다르다는 것을 보여 준다. 게이들의 경우 일반 남성 것보다 시상하부가 작고 여성의 크기와 비슷하다는 것이다.
그러나 표집 모델이 에이즈나 범죄로 죽은 게이들 10명 안팎뿐이며, 레스비언의 경우는 설명하고 있지 못해 설득력이 약하다
그러나 생물학적 원인론은 동성애자들이 자신의 성청체성이 들기 훨씬 이전, 즉 생의 초기나 생리학적 요인으로 동성애적 행위가 시작된다는 최근의 연구를 뒷받침하고 있다
즉 자발적으로 동성애적 성향이 선택되어지지 않으며, 동성애적 행위를 치료하는 것은 불가능하다는 것을 어느정도 지지하는 태도에 영향을 주었다.