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目前，科学家对先天成因的研究主要集中在对生理因素的测定上，但至今仍没有一种理论得到确证和一致的公认。1952年克尔曼的一项研究发现，同卵双生儿中同性恋的共同发生率为100％， 而异卵双生中同性恋的共同发生率不足15％。如果这一发现可以被后人的重复研究确认，则有关同性恋成因的遗传说将具有强大说服力。
然而，后继研究未能得出类似结果。例如，帕尔盖在1964年的一项研究中发现，不少的同卵双生儿中，孪生兄弟中只有一人是同性恋者。这一研究结果使得用遗传学说来解释同性恋倾向显得证据不足。卡伦的《性行为与同性恋》一书在考察了遗传学、生物学、心理学与社会心理学等诸方面的因素之后，得出如下结论：尚无充分理由说明遗传是产生同性恋的原因。但是胎儿期的因素，能够使一个人发生性倒错，进而形成同性恋倾向。
关于遗传因素影响的最新研究证明，同性恋男子同卵双生兄弟的57％、异卵双生兄弟的24％和一般兄弟的13％也同时是同性恋者；同性恋女子同卵双生姐妹的50％、异卵双生姐妹的16％和一般姐妹的13％也同时是同性恋者。因此，比较可靠的结论是，遗传因素部分地影响了同性恋倾向的形成，即性取向的全部遗传力对于男子来说大约是53％，对于妇子来说约为52％。
美国国家癌症研究所的研究小组于1993年7月在《科学》 杂志上发表的一篇报告揭示，比起一般人来，在76名男同性恋者的男性亲属中，同性恋的比例相当高；几乎所有的比例失调都出在母系这边。科学家据此推测，男同性恋可能是母系遗传的。
为了证实这一推测，一项以40对同性恋兄弟为对象的DNA分析发现，33对兄弟的X染色体的一个特别区域上，兄弟现金人竟有5个基因相同。从统计学角度来说，有相同性倾向的兄弟在基因上存在这样的相同不是偶然的。它表明，至少有一个与同性恋有关的基因位于染色体的这一区域。项目负责人哈默说：这些兄弟并无明显的女人气， 除了性倾向，他们俩是不同的。他声称：“这是迄今为止有关性倾向具有遗传基础的最有力证据。”（转引自万延海，1995年）
为了确定激素水平是否影响同性恋行为，维兰尼及其同事分别测量了同性恋者和异性恋者的激素水平，并将二者加以比较。他们发现，男同性恋者尿中的睾丸酮较异性恋对照组的为少，而女同性恋者尿中的睾丸酮则较异性恋对照组为多。柯洛德尼及其同事也验明，男同性恋者血液里睾丸酮水平较异性恋对照组为低，同时精虫计数较少，畸形虫较多。这些研究似乎可以解释为，同性恋现象与激素水平有关，但仍难以确定，究竟是激素水平的变化导致了同性恋，还是同性恋的心理及行为引起继发的激素水平变化。此外，激素测量的结果各家也不一致例如，布罗蒂及其同事的研究发现，男子同性恋组血液里睾丸酮水平比异性恋对照组更高。（阮芳赋，第191…192页）
动物实验发现，向怀孕母鼠子宫里注射激素，能够极大地改变其子代的性行为。
在1971年，费德曼等人有过一个设想，即人类胎儿的大脑可能也像胎鼠一样，对激素很敏感。男性胎儿的大脑如果受雌激素的影响，将来可能出现女性心理及行为；女性胎儿的大脑如果多受雄激素的影响，将来可能出现男性心理及行为。不过这只是推理，缺乏证据。有些学者认为，激素水平的混乱是导致同性恋倾向的原因，但是，实验结果证明，给男同性恋者补用睾丸激素的结果并不能激起他的异性恋行为，而只是增加了同性恋行为中的性欲强度。
除了遗传基因和激素水平之外，还有人研究同性恋者的大脑是否与异性恋者不同。有少数研究者宣称已在下丘脑中发现了控制男女两性性反应类型的脑中枢。其中名气最大的是列维（Simon LeVay） 关于影响男子同性恋的生物学证据的发现。
他的依据来自1990年对19具同性恋男尸（全部死于艾滋病并发症）、16具异性恋男尸（有6具死于艾滋病）及6具性取向不清楚的女尸的下丘脑的检验。他观察到男人的INAH3（大脑中与性取向有关的结构）比女人的大两倍；而异性恋男子的INAH3比同性恋男子的大1…2倍。事实上，同性恋男子与女人的INAH3的体积之间没有显著的差异。此外，另一项研究结果表明，对整个脑区大小进行矫正后，女人和同性恋男子的前连合之大小不相上下。这是目前关于同性恋先天成因的最新最高研究成果。
但是，脑科学研究界还没有据此最终作出实所有人公认的同性恋完全是先天形成的定论。
对列维这一重大发现的争论集中在：列维发现的同性恋与异性恋脑结构的区别究竟是导致同性恋的原因，还是同性恋行为的结果？但他的研究似乎已可以证明，性倾向具有生理基础。从某种程度上说，我们的一切性质和我们所做的一切都有生理基础。如果同性恋有如此多的定义（行为、身份、感觉，主动被动角色），而如果它部分地是由文化决定的，那么它怎么能够又是生理决定的呢？列维又是如何确认解剖对象的性取向的？怎么能确定他们是绝对同性恋者，双以至恋者，还是异性恋者？或许这个世界上存在着许多类型的同性恋，其中只有一个分支受到生理因素的强烈影响；或许生理只是使个人有这样或那样的偏爱，文化与生理的作用同样重要。在这两种情况下，生理的影响都有基因为其基础。（Abramsoal，93…99）
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在同性恋成因的后天说即心理社会成因说中，存在着两大流派，一是精神分析学派的观点，一是行为学派的观点。
从弗洛伊德开始，精神分析学派在同性恋成因问题上做过大量研究，其核心论点是所谓〃异性恋恐怖说〃。这种观点认为，儿时的遭遇在潜意识中种下了异性恐怖的种子，因此一个人成年以后会害怕与异性作性的接触。弗洛笋德指出，同性恋是性心理发展中某个阶段的抑制或停顿。这种抑制即幼儿性敏感区的固定（固置），例如肛门阶段。
他写道：“关于性倒错之起源，我愿在此赘一言。我们大可相信，就像恋物症的情形，在性倒错固置之前也曾有过短命的性发展存在过。分析之探讨已能证明，性倒错是俄狄浦斯情结未能解决的后效。当此情绪潜抑下去之后。此人的性本能诸成分中倾向最强者遂再度浮现。”弗洛伊德是如此解释俄狄浦斯情结（恋母情结）对同性恋形成的影响的：我们注意到，双亲的健在与还是很重要的。
童年缺少一个强有力的父亲，有利于性倒错的发展。“每一个我们所检视过的性倒错者，在他童年的最初岁月里，对女人（通常是母亲）都曾有过一段极强烈但短暂的‘固置’，其后，他们自己模似了那个女人，而以自己为性对象。这就是说，他们根本上是自恋的，寻找与自己相似的年轻男人来爱，就有如他们的母亲爱他们那样。”（弗洛伊德， 第50…54页）其他一些学者的研究也证实了恋母情结作为同性恋成因的理论。拜伯在1962年对同性恋者实验验与异性恋者控制组家庭关系的比较研究发现：同性恋者的母亲具有一个显著的特点，那就是同她们的带有同性恋倾向的儿子异乎寻常的亲密。在许多实例中，儿子是她们生活中最重要的人，儿子通常取代丈夫，成为她们施爱的目标。约有30％的异性恋者各70的同性恋者的母亲属于亲密关切型关系。同性恋者认为自己的父亲怀有敌意、超然或排斥态度的人数超过了异性恋者。这些同性恋者都有疏远而可恨的父亲，吸引人的母亲。父母二人的往往是母亲统治父亲，不尊重父亲。根据这些调查的说法，同性恋者的父母不鼓励男孩表现出男性。有统治欲的母亲不允许儿子对异性产生兴趣，除非是对她自己。这些与父亲关系疏远或只有一个遭到公开仇视的父亲的男孩由于没有男性形象可供认同，他们在童年时对男性爱（父爱）的需求受到了致命的挫折。
精神分析学家毕波的研究也表明，同性恋者的生活环境中，父亲对母亲常常是唯命是从的，母亲十分看不起父亲，动辄喝斥。他也得出了类似的结论，即懦弱的父亲和专横的母亲是造成同性恋倾向的两个重要因素，懦弱无能的父亲使儿子无法得到一个适当的行为模范，母亲鼓励儿子的女性行为倾向，再加上不愉快的异性性经验，这些都可能导致同性恋。
将多项研究对于男同性恋者的恋母情结与产生同性恋倾向这二者之间的关系作一概括分析，可以得出如下解释：（1）男同性恋者的父亲未能为其子提供适当的性别角色榜样，因此其子的男性自我认定就不完全；（2）亲密亲切型母亲不恰当地取代了父亲的角色，反对男孩中常见的粗鲁莽撞行为，而鼓励更富于女性化的活动；（3）青春期及其后，同性恋者会试图寻找一个具有他在父亲身上没有见到的〃男性力量〃的人作为伴侣。 或者，如果父亲很可怕的话，同性恋者可能会觉得可怕的东西很性感即强壮的男人很性感。（拉里亚，第142页）
同性恋后天形成说中的另一大流派是行为学派。按照这一学派的学习理论，同性恋行为是受环境的影响而习得的。如果一个人在与异性交往中受挫，有过不愉快的经验，异性恋感情得不到正常的发展，而同时又受到同性的诱导，就会产生同性恋倾向。行为学派特别注重的是伙伴群关系，偶然的机遇，以及特殊的性经历，如童年时受到同性恋者的诱惑等等事实。
贝尔发现，童年期的性别认同错误，是同性恋的成因，比如男孩玩女孩玩具，同女孩游戏等。在对同性恋者与男异性恋者的对比研究中，他发现，有三分之二的同性恋者小时候玩过娃娃，而异性恋者中的这个比例为0；有42％的同性恋者和1。5％的异性恋者喜欢女性玩伴；有29％的同性恋者和1。5％的异性恋者被人认为女气；同性恋者中有80％喜欢与同性作游戏，而异性恋者中有80％喜欢与异性作游戏。（凯查多利，第352页）对童年期性别认同与后来同性恋取向这二者之间的联系的解释是：男孩如果小时候最好的朋友是女孩，长大以后就会喜欢男情人，因为他已经认同于女孩。混在女孩群里的男孩受到男性伙伴和父亲的反对，因此渴望男性的感情。这种论点与精神分析学派的分歧在于，它认为不是疏远的父亲造就了同性恋儿子，而是有同性恋倾向的儿子使父亲疏远了他们。
亨利在1941年的一项研究报告中对80位同性恋者的求治“病历”作了系统的分析，发现在他们家庭中，性教育被忽视，或者被拒绝。通常是母亲性格僵化，精神抑郁，而且盛气凌人，过分庇护孩子；父亲则是好生气、有破坏性的，或是消极的、孤僻的、无足轻重的人；父母常常为赢得孩子的感情而相互竞争。
伊万斯在1969年以美国西海岸自由同性恋俱乐部的43名男同性恋者为对象进行了三项调查，并设置了异性恋对照组。他发现，同性恋组的特点是：儿时体弱；不够灵活；不愿从事体育竞赛；母亲往往对儿子过度保护，苛求细世，把儿子培养行缺乏男子气概，情感上倾向于独占“宝贝儿子”，鼓励他完全从属于自己，不允许儿子与异性交往。
西麦里等人以22至65岁的同性恋者为对象，研究了乱伦经历对形成同性恋倾向的影响。他们将研究对象分为三组：第一组为无乱伦经历者；第二组为有在核心家庭中乱伦经历者；第三组为有在扩大家庭中乱伦经历者。研究发现，同性恋者中有乱伦经历的比例很大。其中男性为同性乱仅供参考（父与子、兄弟之间）；女性多为异性乱伦（父与女、兄妹之间）。研究对象对核心家庭和扩大家庭中的乱伦经历则多持肯定态度。心理分析学派和行为学派这两大流派各自形成了对有同性恋倾向的求治者的心理疗法和行为疗法。前者运用规范的心理分析方法治疗“病人”；后者则采用抑制同性恋倾向的电击疗法或呕吐疗法强行校正必取向。据说心理疗法的治疗成功率大约在三分之一到四分之一；经过行为治疗，有二分之一的“患者”可以被治愈。
在造成同性恋倾向的先天生理因素和后天社会心理诸因素当中，我们的调查发现，早年的性经验，尤其是首次性经验，有着非同一般的重要意义。如果按照个人性格发展史的时间顺序看，童年环境的影响当然在前，而青春期经验在后；但是二者相比，后者在同性恋形成过程中所起的作用绝不比前者小；在许多个案中甚至比童年家庭环境的影响更强烈。
近年来，由于对同性恋成因的先天因素的研究有了不少进展，引发了如何评价此类最新发现的一些从功利角度出发的论争。论争双方的主要争论点是：一方认为如果能证明同性恋这种性取向是先天的，将大有利于同性恋者获取社会的同情和认可； 正如西方同性恋权利团体的一位领导人所说