Александр Марков - Перспективы отбора. От зеленых пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

Еще в 1980-е годы анализ больших выборок близнецов и их родителей показал, что уровень образования имеет высокую наследуемость (напомним, что наследуемость , которую не следует путать с наследственностью , — это доля изменчивости признака, объясняемая генами, а не средой; подробнее о наследуемости психологических и поведенческих признаков рассказано в нашей книге «Эволюция человека»). Изменчивость по уровню образования как минимум на 20 % определяется генетическими различиями между людьми, а для некоторых выборок были получены значения наследуемости порядка 70 % (в среднем по всем выборкам — примерно 30–40 %; см. рис. 39.1).

Заметим, к слову, что высокие показатели наследуемости таких признаков, как уровень образования или IQ, чаще наблюдаются в выборках людей с высоким социально-экономическим статусом. У людей с низким статусом наследуемость подобных признаков нередко оказывается ниже ( Turkheimer et al., 2003; Hart et al. 2013). Этот пример «взаимодействия генов и среды», скорее всего, связан с тем, что высокий социально-экономический статус позволяет минимизировать роль случайных факторов в жизни человека. Та фенотипическая изменчивость, которая остается в выборке после устранения роли случайности, при ближайшем рассмотрении оказывается связана в основном с генетическими различиями между людьми. Мы уже использовали подобную логику выше, когда пытались объяснить, почему у видов, заботящихся о потомстве, отбор, возможно, работает эффективнее, чем у видов, бросающих многочисленное потомство на произвол судьбы (см. Исследование № 19). Как забота о потомстве, так и высокий социально-экономический статус сводит к минимуму элемент случайности в наблюдаемой изменчивости по тем или иным признакам (будь то выживаемость, репродуктивный успех или уровень образования), тем самым выставляя на первый план генетические различия между индивидами.

рис. 39.1.Средний уровень образования жителей США (измеряемый по числу лет, затраченных на обучение) в зависимости от года рождения. Видно, что данный показатель неуклонно рос все последнее столетие. Этот рост, очевидно, связан с социальными, культурными и экономическими изменениями, а вовсе не с генетикой. Тем не менее внутри каждой когорты (совокупности людей одного возраста) существует вариабельность по уровню образования, которая на 30–40 % определяется генами. По рисунку с сайта whitehouse.gov .

Но вернемся к образованию. Приведенные значения наследуемости (от 20 до 70 %) отражают общий масштаб генетического вклада в изменчивость по признаку «уровень образования». Гораздо труднее найти конкретные гены, влияющие на этот признак. Дело в том, что число лет обучения — признак «высокоуровневый» в том смысле, что гены влияют на него лишь опосредованно, через множество промежуточных этапов (в отличие, например, от способности воспринимать определенный запах или отличать зеленый цвет от красного — здесь путь от гена к признаку простой и короткий).

На подобные высокоуровневые поведенческие и психологические признаки могут влиять одновременно сотни, если не тысячи разных генов (полиморфных локусов), причем вклад каждого отдельного гена может быть исчезающе мал. В таком случае близнецовый анализ и сравнение родителей с детьми покажут высокую наследуемость признака, но все попытки обнаружить связь между признаком и конкретными аллелями окажутся безуспешными. То есть мы будем знать, что признак сильно зависит от генов, но не сумеем выяснить, от каких именно.

Чтобы преодолеть это затруднение, необходим анализ громадных выборок из десятков и сотен тысяч людей. Чем больше выборка, тем более слабые генетические влияния могут быть с ее помощью обнаружены. Такие исследования стали возможны лишь в последние годы — благодаря прочтению генома человека, развитию и удешевлению молекулярных технологий, а также накоплению генотипических и фенотипических данных по разным человеческим популяциям, собранных по стандартизированным методикам.

В 2013 году были опубликованы результаты первой успешной попытки найти в человеческом геноме конкретные гены, связанные с уровнем образования. Выборка из 126 559 индивидов позволила выявить три гена, каждый из которых достоверно, хотя и очень слабо, ассоциирован с продолжительностью обучения. Объем усилий, понадобившихся для получения этого результата, можно примерно оценить по числу авторов статьи — их около двухсот человек ( Rietveld et al., 2013).

В 2016 году в журнале Nature вышла новая статья, в которой еще более внушительный коллектив ученых со всего мира (один только список институтов и университетов, чьи сотрудники приняли участие в исследовании, насчитывает 186 пунктов) сообщил о результатах изучения выборки из 293 723 человек европейского происхождения ( Okbay et al., 2016). Фактически был проведен метаанализ, то есть обобщены данные, полученные по единой методике множеством научных коллективов в разных странах. Средняя продолжительность обучения вошедших в выборку людей составляет 14,3 года.

У всех людей, данные по которым были использованы, уровень образования регистрировался в возрасте не менее 30 лет, а генотипирование проводилось по 9,3 млн однонуклеотидных полиморфизмов («снипов»), в совокупности отражающих значительную часть всей генетической вариабельности человечества. Поскольку подавляющее большинство из 3 млрд нуклеотидов в человеческом геноме консервативны, то есть одинаковы у всех (или почти всех) людей, нет необходимости анализировать каждый нуклеотид — достаточно ограничиться только самыми вариабельными.

Исследование представляло собой так называемый полногеномный поиск ассоциаций (GWAS, Genome-Wide Association Study ). У этой методики много тонкостей и подводных камней. Одна из главных проблем связана с популяционной стратификацией. Это значит, что исследуемая популяция, возможно, подразделена на части (субпопуляции), различающиеся по частотам встречаемости каких-то генов и признаков. Из-за этого возникает опасность обнаружить ложные ассоциации. Иными словами, мы можем подумать, что данный аллель тесно связан с данным признаком, хотя на самом деле просто случайно так совпало, что в одной из субпопуляций и данный аллель, и данный признак встречаются с повышенной частотой. Это называют «проблемой гена китайских палочек». Название происходит от следующей притчи. Якобы один генетик решил выяснить, какие гены влияют на склонность есть палочками. Он попросил своих студентов (среди которых были индивиды европейского и азиатского происхождения) сообщить ему, как часто они пользуются палочками во время еды. Затем он генотипировал ответивших и провел поиск ассоциаций. Обнаружился локус, строго коррелирующий с использованием палочек. Генетик тут же опубликовал статью, в которой сообщил об открытии гена SUSHI ( Successful Use of Selected Hand Instruments ). Спустя пару лет выяснилось, что SUSHI на самом деле представляет собой один из генов комплекса гистосовместимости (они очень вариабельны и играют важную роль в работе иммунной системы) и один из аллелей этого гена намного чаще встречается у азиатов, чем у европейцев. Разумеется, этот ген не имеет ни малейшего отношения к использованию палочек. Однако, поскольку в азиатской культуре данное действие распространено шире, чем в европейской, GWAS выявил сильную и достоверную ассоциацию, не имеющую биологического смысла ( Hamer, Sirota, 2000).