Малых С.Б., Егорова М.С., Мешкова Т.А. Основы психогенетики
реклама
Малых С.Б., Егорова М.С., Мешкова Т.А. Основы психогенетики. – М.: Эпидавр, 1998. – 744 с. Глава 5. Экспериментальные схемы генетики поведения. § 3. Близнецы и близнецовый метод (с. 130–169) (с. 130 ↓) Близнецовый метод является наиболее распространенным в генетике поведения человека. Чтобы лучше представлять себе основы этого метода, сначала поговорим о явлении близнецовости вообще. 3.1. Биология близнецовости Большинство млекопитающих рождают больше одного детеныша в помете. Это происходит потому, что во время овуляции у этих животных созревают и оплодотворяются сразу несколько яйцеклеток. У некоторых видов животных (лошади, крупный рогатый скот, высшие обезьяны) и человека при овуляции обычно образуется лишь одна яйцеклетка, и в результате (с. 131 ↓) рождается только один детеныш. Правда, иногда бывают исключения – одновременно созревают и оплодотворяются две, а иногда три и более яйцеклеток. В этом случае рождаются два или более детенышей, а поскольку они происходят из разных оплодотворенных яйцеклеток, или зигот, их называют дизиготными (ДЗ) близнецами, или двойняшками. Если рождается тройня, то правильнее называть таких детей тризиготными близнецами. ДЗ близнецы не обязательно должны иметь одного отца. Если в период овуляции женщина имела контакт с разными мужчинами, вполне вероятно, что родившиеся ДЗ близнецы будут иметь разных отцов. Подобные случаи описаны, в том числе и такие, когда один из младенцев был черным, а другой – белым. Не все многоплодные беременности приводят к рождению ДЗ близнецов. В ряде случаев такие беременности приводят к рождению другого типа близнецов. Это монозиготные (МЗ) близнецы. МЗ близнецы принципиально отличаются от ДЗ, так как происходят не из разных зигот, а из одной и той же, которая на определенной стадии дробления по непонятным причинам разделилась на два самостоятельных организма. Происхождение МЗ близнецов из одной зиготы предопределяет абсолютную идентичность их генетической конституции. МЗ близнецы – это единственные люди на земле, обладающие одинаковыми наборами генов. Вот почему они обычно как две капли воды бывают похожи друг на друга. Если разделение эмбриона на два организма произошло не полностью, могут родиться сросшиеся, или сиамские, близнецы. Часто такие близнецы погибают сразу после рождения, но в некоторых случаях выживают и даже могут быть отделены один от другого путем оперативного вмешательства. Название "сиамские" такие близнецы получили в честь первой изученной и описанной пары сросшихся близнецов. Это были сросшиеся близнецы Чанг и Энг, родившиеся в Сиаме (Таиланд) в 1811 году. Основную часть своей сознательной жизни они провели в США. Оба были женаты и имели детей, один – 12, а другой – 10. Братья прожили 63 года, причем причиной их почти одновременной смерти послужила болезнь одного из братьев. (с. 132 ↓) При рождении близнецов можно обнаружить четыре различных варианта соотношения плодных оболочек1: 1) близнецы имеют раздельные амнионы, хорионы и плаценты; 2) близнецы имеют раздельные амнионы и хорионы, но общую плаценту; 3) близнецы имеют раздельные амнионы, но общие хорион и плаценту; 4) близнецы имеют общие амнион, хорион и плаценту. Для ДЗ близнецов характерны только два первых типа, тогда как при рождении МЗ близнецов могут наблюдаться все четыре типа соотношения 1 Различают три основных вида оболочек плода: амнион, хорион и плаценту. Амнион и хорион являются зародышевыми оболочками, то есть развиваются из клеток зародыша Амнион представляет собой внутреннюю зародышевую оболочку Это тонкая оболочка, которая несет защитные функции и выделяет амниотическую жидкость. По мере роста зародыша амнион расширяется и всегда бывает прижат к стенке матки. Наружная зародышевая оболочка называется хорионом. Хорион играет важную роль в питании зародыша. Ворсинки хориона образуют тесную связь с материнским организмом через плаценту Плацента – это временный орган, образующийся у плацентарных млекопитающих и происходящий одновременно из клеток плода и матери Плацента служит связующим звеном между кровеносными системами матери и плода. После родов плацента, соединенная с хорионом (детское место), отделяется от стенки матки и также выходит через влагалище. 1 плодных оболочек. Часто матери судят о зиготности своих детей-близнецов по количеству детских мест во время родов, но, как мы видим, такие суждения могут быть и ошибочными, поскольку здесь возможны различные варианты. Частота рождения близнецов в разных популяциях различна, но эта разница возникает в основном за счет различий в частоте рождения ДЗ близнецов, тогда как количество рождений МЗ близнецов во всех популяциях примерно постоянно. Количество родившихся МЗ и ДЗ близнецов определяют приблизительно, используя очень простой способ подсчета. МЗ близнецы всегда однополые, а среди ДЗ однополые и разнополые рождаются примерно с одинаковой вероятностью, следовательно, частота рождения ДЗ близнецов будет равна удвоенной частоте рождения разнополых двоен. А частота (с. 133 ↓) рождения МЗ близнецов, таким образом, составит разницу между частотой рождения всех близнецов вообще и частотой рождения ДЗ близнецов. Допустим, общее число близнецовых родов за какой-то период составило N, из них разнополых двоен оказалось n. Поскольку разнополые двойни – это всегда ДЗ близнецы, а количество разнополых и однополых ДЗ близнецов примерно одинаково, то общее число ДЗ близнецов составит 2n. Понятно, что оставшаяся часть будет приходиться на долю МЗ близнецов и их число будет определяться как разность между N и 2n, то есть число МЗ близнецов составит (N-2n). Хотя эти подсчеты дают лишь приблизительное представление об относительном количестве МЗ и ДЗ близнецов, все же таким способом проводят статистическую оценку рождаемости МЗ и ДЗ близнецов в разных странах. Оказалось, например, что в США больше всего ДЗ близнецов рождается среди негритянского населения (110 пар на 10000 родов), тогда как у американских китайцев и японцев они рождаются намного реже (порядка 20 на 10000 родов). Вообще для монголоидных популяций характерна самая низкая частота многоплодия. Однако частота рождения МЗ близнецов у них несколько выше, чем в других популяциях. Например, у американских китайцев она достигает 48 на 10000 родов, тогда как в большинстве стран колеблется в пределах 30–40. В Европе частота дизиготности составляет от 60 до 90 на 10000 рождений, а монозиготности – колеблется в пределах 30–40. В нашей стране близнецы рождаются примерно с той же частотой, как и в Европе. ДЗ близнецов рождается в два раза больше, чем МЗ. Общее количество близнецов во всем мире составляет около 60 миллионов. Вероятность рождения близнецов тем выше, чем больше номер беременности – близнецы чаще рождаются в поздних беременностях. Это правило касается исключительно ДЗ близнецов. Влияние возраста матери объясняется, по-видимому, повышением с возрастом уровня гонадотропина у женщин. Это и приводит к более частой полиовуляции. Эту гипотезу подтверждают и факты повышенной частоты многоплодных родов у женщин, проходивших лечение от бесплодия с (с. 134 ↓) помощью гонадотропных гормонов. В отношении дизиготного многоплодия имеются также факты, свидетельствующие о влиянии генетических факторов на вероятность рождения близнецов. Вероятность рождения ДЗ близнецов выше для тех женщин, родственники которых уже имели близнецов. Возможно, основной генетически детерминированной причиной в этом случае также может быть уровень гонадотропина. В отношении МЗ близнецов данных о наследуемости склонности к многоплодию не имеется. 3.2. Концепция близнецового метода Поскольку МЗ близнецы развиваются из одной зиготы и, следовательно, генетически идентичны, все наблюдаемые различия в их фенотипах должны объясняться исключительно средовыми причинами. Поэтому, чтобы определить, в какой мере изменчивость признака детерминирована генетическими факторами, казалось бы, достаточно измерить уровень сходства МЗ близнецов. И это действительно было бы так, если бы с момента рождения МЗ близнецы были разлучены и воспитывались в разных средах. Однако в большинстве случаев такого не происходит: близнецы воспитываются в одной и той же среде, поэтому, чтобы каким-то образом учесть влияния общей среды, в качестве контроля используют пары ДЗ 2 близнецов, на которых фактор общей среды действует в той же мере, как и на МЗ близнецов, но зато общих генов у ДЗ близнецов примерно в два раза меньше, ведь по своей генетической конституции они соответствуют обычным братьям и сестрам. Соответственно, уровень генетически обусловленного сходства ДЗ близнецов должен быть ниже, как у более отдаленных родственников, чем МЗ. Идея близнецового метода была сформулирована Ф. Гальтоном еще в 1865 году, но окончательная его модификация связана с именем Г. Сименса. Именно Г. Сименс в 1924 году заложил основы использования близнецового метода в генетике. Во-первых, он разработал надежный метод диагностики зиготности, ведь на глаз не всегда легко определить, являются ли близнецы МЗ или ДЗ парой. Метод (с. 135 ↓) диагностики зиготности Г. Сименса носит название метода полисимптомного сравнения и предполагает оценку сходства и различия близнецов по множеству параметров. Каждый из этих параметров в отдельности может ничего не говорить о зиготности, но измерение их в совокупности позволяет проводить более надежную диагностику. Во-вторых, Г. Сименс предложил исследовать не только МЗ близнецов, но и использовать в качестве контроля ДЗ пары. Практически после работ Г. Сименса принципы близнецового метода не претерпели значительных изменений. Близнецовый метод в его классическом варианте основан на ряде допущений. Первое из них – это равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов. Если изменчивость признака целиком определяется средой, то и МЗ, и ДЗ близнецы должны иметь по этому признаку одинаково высокие внутрипарные корреляции, по величине приближающиеся к 1,0. Если же изменчивость признака целиком зависит от генотипа, то коэффициент корреляции в группе МЗ близнецов окажется близким к 1,0, а корреляция в группе ДЗ, очевидно, будет приближаться к 0,5 (это коэффициент родства ДЗ близнецов), поскольку у ДЗ в среднем половина общих генов. Так, в идеале, работает близнецовый метод. Второе основное допущение близнецового метода – это отсутствие систематических различий между близнецами и одиночнорожденными, иначе выводы, полученные в близнецовом исследовании, нельзя переносить на всю популяцию Точно так же не должно быть систематических различий между самими типами близнецов – МЗ и ДЗ. Для того чтобы понять, каким образом оценивается роль генотипа и среды по данным, получаемым близнецовым методом, каковы его возможности и ограничения, рассмотрим рисунок 5.1., на котором представлен простейший вариант модели путей, то есть способа, позволяющего схематически изобразить, каким образом генетические и средовые влияния определяют особенности фенотипа. Рисунок 5.1. Генетические и средовые факторы, определяющие сходство близнецов, воспитывающихся вместе* * На рисунках 5.1 – 5.2 и 5.6 –5.7 приводятся несколько измененные варианты схем, предложенные Дж. Лоэлином для анализа компонент фенотипической дисперсии (Loehlin J С, 1992) 3 В верхней части рисунков 5.1а и 5.1б представлены те параметры, которые не регистрируются в близнецовом эксперименте. К ним относятся генотип, общая среда (та среда, (с. 136 ↓) которая совпадает у членов пары, например, экономический уровень семьи, психологические особенности родителей, общие друзья) и различающаяся среда (включающая в себя ту среду, которая не совпадает у членов пары, например, разные увлечения, разное отношение родителей), а также ковариация (с. 137 ↓) генотипа и среды и ошибка измерения. Генотип, общая и различающаяся среда представляют собой латентные переменные: мы только предполагаем их существование, но не измеряем их непосредственно в процессе экспериментального исследования. В нижней части рисунков 5.1а и 5.1б (близнец 1 и близнец 2) показаны параметры, которые регистрируются в исследовании, – например, показатели интеллекта первого и второго близнеца. Стрелками показаны пути от латентных переменных к изучаемому психологическому параметру – те влияния, которые оказывают генотип, общая и различающаяся среда на изучаемую характеристику. Путь от генотипа обозначен буквой "h" (от слова heredity – наследственность), путь от общей среды – буквой "с" (от слова common – общая), и путь от различающейся среды – буквой "е" (от слова error – ошибка; название связано с тем, что оценка различающейся среды включает в себя не только дисперсию средовых эффектов, не совпадающих у членов пары, но и ошибку измерения, то есть неизбежные погрешности, которые бывают в эксперименте и которые тоже не совпадают для членов пары). Как видно по рисунку, корреляции между членами МЗ и ДЗ пар могут определяться генотипом и общей средой. Если общая среда одинакова для партнеров МЗ и ДЗ пар близнецов, то сравнение внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов позволит получить вполне определенную информацию о роли генотипа и среды в вариативности изучаемой характеристики. Если постулат о равенстве средовых условий развития МЗ и ДЗ близнецов нарушается, то оценки компонент фенотипической дисперсии (наследуемость, дисперсии эффектов общей и различающейся среды) искажаются. Рассмотрим, в каких случаях такие искажения могут происходить. Во-первых, средовые условия могут увеличивать внутрипарное сходство МЗ близнецов В семье часто создаются условия, усугубляющие их сходство (одинаково одевают, Дают похожие имена и так далее). Подчеркивание сходства близнецов окружающими может приводить к возникновению Дополнительного негенетического сходства между (с. 138 ↓) партнерами, что противоречит допущению о равенстве сред в МЗ и ДЗ парах, поскольку для ДЗ близнецов такое подчеркивание сходства менее характерно. Если мы изучаем признак, малочувствительный к специфическим особенностям близнецовой среды (например, психофизиологические характеристики), то такие погрешности могут не оказать заметного влияния на сходство и различия близнецов. Если же признак чувствителен к такого рода средовым влияниям, то близнецовый метод оказывается мало пригоден для его изучения, т.к. основное допущение о равенстве сред оказывается неверным. Показатель наследуемости, вычисляемый для признака, чувствительного к особенностям близнецовой среды, будет завышенным, так как общая среда будет вносить больший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов. Во-вторых, средовые условия могут уменьшать внутрипарное сходство ДЗ близнецов. В целом ряде исследований показано, что средовые условия развития имеют тенденцию увеличивать различия ДЗ близнецов: родители склонны акцентировать несходство ДЗ близнецов (например, успехи в разных сферах деятельности); сами ДЗ близнецы стремятся подчеркнуть свою непохожесть (выбирают различные сферы деятельности, предпочитают иметь разных друзей). Это приводит к эффекту диссимиляции – постепенному увеличению различий ДЗ близнецов. Если изучаемая психологическая характеристика формируется при участии способствующих диссимиляции средовых особенностей, то показатель наследуемости будет также завышен, как и в первом случае, поскольку общая среда будет вносить меньший вклад в сходство ДЗ близнецов, чем в сходство МЗ близнецов. В-третьих, условия развития могут равным образом уменьшать сходство партнеров и МЗ, и ДЗ пар. Часть их связана с периодами внутриутробного развития и родов, часть – приходится на постнатальное развитие близнецов. 4 Во время внутриутробного развития очень часто близнецовые партнеры оказываются в неравноценных условиях. Все питательные вещества и кислород развивающиеся плоды получают через плаценту. Все ДЗ близнецы и примерно 1/3 МЗ близнецов имеют раздельные хорионы и плаценты. (139 ↓) Остальные 2/3 МЗ близнецов имеют общие хорион и плаценту Их называют монохорионными близнецами (в отличие от МЗ близнецов, имеющих две плаценты и два хориона, которых называют дихорионными). В плодных оболочках монохорионных близнецов образуются различные соединения между сосудистыми системами одного и второго близнеца. Их называют шунтами. Наиболее опасны так называемые артериовенозные шунты, то есть соединения артерии одного близнеца с веной другого. При этом одному из близнецов может недоставать артериальной крови, богатой кислородом и питательными веществами, а у другого может быть ее избыток, что также не способствует нормальному развитию. Чаще всего возникает несколько примерно равных по мощности шунтов, которые компенсируют друг друга, но в некоторых случаях компенсация бывает недостаточной, и это приводит к тому, что один из близнецов развивается в условиях постоянного дефицита необходимых веществ. В результате такие близнецы сильно отличаются один от другого при рождении, в первую очередь по весу. Разница в весе при рождении может наблюдаться также у ДЗ близнецов и дихорионных МЗ. Такая разница может быть связана с неравномерным сдавливанием плацент при многоплодной беременности. Второй этап развития, на котором также возникают обусловленные средой различия между близнецами – это процесс родов. Близнец, рождающийся первым, проходит через неподготовленные родовые пути и имеет больший шанс получить травму, но второй близнец сталкивается с целым рядом других трудностей. Он чаще занимает в матке неправильное положение (поперечное или тазовое предлежание), и, чтобы извлечь его, врачам чаще приходится применять искусственное родовспоможение. Кроме того, второй близнец дольше находится в родах и чаще испытывает кислородное голодание, что неблагоприятно сказывается, в первую очередь, на развитии центральной нервной системы. По данным статистики, смертность "вторых" близнецов больше, чем смертность "первых". Таким образом, различия в качестве кровоснабжения во внутриутробном периоде и неравноценность условий при прохождении родовых путей могут привести к (140 ↓) существенным средовым различиям между близнецами сразу же после рождения. Средовые различия между близнецами возникают и в постнатальном периоде, даже при условии воспитания в одной семье, то есть, казалось бы, при полной общности среды. К возникновению таких различий чаще всего приводит предвзятое отношение родителей к каждому из близнецов. Если дети родились с разницей в весе, если один из близнецов более ослаблен и т.п., то между детьми сразу же наблюдаются врожденные отличия. Далее все зависит от отношения родителей. Если родители придают этим различиям особое значение и начинают по-разному обращаться с каждым из близнецов (часто более слабого ограждают от физических нагрузок, больше балуют, меньше наказывают и так далее), то врожденные различия в физическом развитии дополняются и различиями в развитии психики. Нередко при врожденных различиях между близнецами родители как бы делят детей между собой – более слабого опекает мать, а с более сильным в основном занимается отец. Все эти особенности воспитания только усугубляют уже существующие различия и, по большей части, не способствуют правильному развитию детей. Еще один фактор, часто приводящий к возникновению психологических различий между близнецами в семье – это разделение ролей между близнецами. Как и в любой группе, в паре может выделиться руководитель (лидер), и тогда второй близнец будет занимать подчиненное положение. Между партнерами могут образоваться и комплементарные отношения. Известны случаи, когда одни из близнецов всегда выполняет одни обязанности, а второй – другие, Например, в подобной паре одна сестра, делая уроки, всегда читала текст вслух, а другая только слушала. В результате, уже, будучи взрослой, одна из девушек испытывала трудности в чтении. Таким образом, если средовые условия оказывают различное влияние на формирование изучаемой характеристики у МЗ и ДЗ близнецов, то показатель наследуемости этой характеристики может оказаться 5 искаженным: заниженным, если общая среда вносит меньший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов; завышенным – в противоположном случае. (141 ↓) 3.3. Разновидности близнецового метода Существует несколько вариантов близнецового метода. 1) Классический близнецовый метод. К классическому варианту близнецового метода относится такая схема, при которой выраженность исследуемого признака сопоставляется в парах МЗ и ДЗ близнецов и оценивается уровень внутрипарного сходства партнеров. Принцип применения этого варианта близнецового метода был разобран в предыдущем разделе. 2) Метод контрольного близнеца. Используется на выборках МЗ близнецов. Поскольку МЗ близнецы очень сходны по многим признакам, из партнеров МЗ пар можно составить две выборки, уравненные по большому числу параметров. Такие выборки используют для изучения влияния конкретных средовых воздействий на изменчивость признака. Для этого отбирается по одному МЗ близнецу из каждой пары для специфического воздействия (двигательная тренировка, экспериментальное обучение, лечебные процедуры и т.п.). Остальные близнецы такому воздействию не подвергаются и служат контрольной группой. Таким способом можно, например, сравнивать эффективность разных программ обучения. Поскольку в эксперименте принимают участие генетически идентичные люди, можно считать этот способ сравнения моделью для изучения воздействия разных факторов среды на одного и того же человека. 3) Лонгитюдное близнецовое исследование. При этом варианте близнецового метода проводится длительное наблюдение – прослеживание – одних и тех же близнецовых пар. Фактически это сочетание классического близнецового метода с лонгитюдным. Метод открывает широкие возможности для изучения генетических и средовых факторов в развитии. В настоящее время широко применяется и в зарубежных, и в отечественных исследованиях. 4) Метод близнецовых семей. Представляет собой сочетание близнецового метода с семейным (описание семейного метода приводится дальше). При этом исследуются члены семей взрослых близнецовых пар. Дети МЗ близнецов по своей генетической конституции являются (142 ↓) полусибсами, то есть как бы детьми одного и того же человека от разных браков. Этим методом, изучая мужские и женские пары МЗ и их потомство, можно исследовать, например, влияние материнского эффекта. Этот метод широко используют также при изучении наследственных причин ряда заболеваний, при которых одни из МЗ близнецов может быть поражен болезнью, а другой – нет. Например, было показано, что при шизофрении эмпирический риск заболевания примерно одинаков для родственников МЗ близнецов, независимо от того, поражены ли оба партнера или только одни из них. 5) Исследование близнецов как пары. Предполагает исследование специфических близнецовых эффектов и особенностей внутрипарных отношений. Используется как вспомогательный метод для проверки справедливости допущения о равенстве средовых условий для партнеров МЗ и ДЗ пар 6) Исследование одиночных близнецов. Предполагает сопоставление особенностей развития одиночнорожденных детей и детей, родившихся в многоплодных родах, при которых один из партнеров умер при рождении. Также является вспомогательным методом, позволяющим оценить влияние пренатальных особенностей развития близнецов на их дальнейшее развитие. 7) Сопоставление близнецов с неблизнецами. Также вспомогательный метод, позволяющий оценить существенность различий между близнецами и неблизнецами. Если близнецы и все остальные люди значимо не различаются, то есть принадлежат к одной генеральной совокупности, данные близнецовых исследований могут быть распространены на всю популяцию. Кратко поясним назначение этого метода. Цель близнецовых исследований состоит в получении данных, применимых не только к самой выборке близнецов, но и ко всей популяции в целом. Чтобы выводы, сделанные в близнецовом исследовании, были справедливы и по отношению к одиночнорожденным, необходимо учитывать систематические различия между близнецами и неблизнецами. 6 Основная масса различий между близнецами и однночнорожденными детьми связана с периодами раннего развития. Близнецы чаще рождаются недоношенными, у них чаще (143 ↓) встречаются врожденные аномалии развития, их вес при рождении в среднем ниже веса одиночнорожденных детей, что отчасти объясняется большей частотой недоношенности. Частота мертворождений и детской смертности для близнецов также выше. У близнецов выше риск умственной отсталости. В среднем интеллект близнецов младшего возраста несколько ниже, чем у их сверстников-одиночнорожденных. По данным известного исследователя близнецов и близнецовости Рене Заззо, среднее значение коэффициента интеллекта (IQ) у близнецов ниже среднепопуляционного на 7 баллов Чаще всего у близнецов оказываются сниженными вербальные способности. Когда проводили сопоставление выборки близнецов, чьи партнеры умерли в раннем детстве (то есть практически близнецы из этой выборки воспитывались как одиночки), с выборкой одиночнорожденных, различий в когнитивном развитии обнаружено не было. Эти данные говорят о том, что некоторое снижение интеллекта у близнецов связано не столько с трудностями эмбрионального или родового периода, сколько с особенностями воспитания близнецов как пары. Во-первых, при рождении близнецов увеличивается нагрузка на семью, и у родителей остается гораздо меньше времени, которое они могут потратить на развивающие занятия с детьми. Во-вторых, растущие в паре близнецы сами по себе являются социальной группой и испытывают меньше потребности в обмене информацией с внешним миром. Такая ситуация замкнутости близнецов друг на друга носит название "близнецовой ситуации" и часто приводит к отставанию близнецов в развитии. Так, у близнецов может развиваться особый, понятный только им автономный язык, развитие же полноценной речи в результате отстает. Это явление более характерно для МЗ близнецов, которые отличаются большей привязанностью друг к другу. Отставание в речевом развитии легко преодолевается, если детей на время разлучают (например, помещают в разные группы детского сада), и они бывают вынуждены общаться с другими детьми и взрослыми. Таким образом, некоторые особенности развития приводят к тому, что близнецы как особая часть популяции несколько отличаются от остальной ее части. Эти отличия более (144 ↓) отчетливо заметны в раннем, особенно младенческом, возрасте. Со временем некоторое отставание близнецов в физическом и умственном развитии компенсируется и, по большей части, близнецы становятся сопоставимы с остальной популяцией. 8) Метод разлученных близнецов. Из-за особенностей развития МЗ и ДЗ близнецов классический близнецовый метод и его варианты принято считать "нежесткими" экспериментальными схемами: в них невозможно абсолютно однозначно развести влияние генетических и средовых факторов, поскольку условия развития МЗ и ДЗ близнецов по целому ряду особенностей оказываются несопоставимыми. Вследствие этого результаты исследований, проводящиеся по "нежестким" схемам, требуют дополнительной валидизации. Она может быть двоякого рода. Во-первых, в процессе проведения исследования можно проверять "правильность постулата о сходстве среды МЗ и ДЗ близнецов, то есть доказывать, что на данную изучаемую характеристику не влияют различия в условиях развития МЗ и ДЗ близнецов. Сделать это довольно трудно, т.к. не всегда можно точно определить, что влияет на формирование той или иной психологической характеристики, а что – нет, но учет, по крайней мере, известных влияний повышает надежность результатов. Во-вторых, данные таких исследований можно сопоставлять с результатами, полученными в экспериментах, проведенных по "жестким" схемам, которые позволяют надежно развести влияние средовых и генетических факторов. К числу таких экспериментальных схем относится метод разлученных близнецов. Метод разлученных близнецов предполагает сравнение внутрипарного сходства близнецов, которые были разлучены в раннем возрасте и после этого никогда не встречались друг с другом. Если МЗ близнецы, имеющие абсолютное генетическое сходство, растут в разных условиях, ходят в разные школы и не имеют никаких возможностей оказывать друг на друга влияние, то их сходство будет полностью результатом их генетической идентичности, а несходство – целиком определяться их средовыми условиями. 7 Рисунок 5.2. Генетические и средовые факторы, определяющие сходство разлученных близнецов Описанная схема близнецового метода (рисунок 5.2) дает возможность сделать максимально надежные выводы о генетических и средовых источниках индивидуальных различий, (145 ↓) но по причинам, о которых нетрудно догадаться, ее крайне трудно реализовать Разделение детей, родившихся в одной семье, обычно является следствием особых и, как правило, трагических обстоятельств – смерти родителей или их полной экономической несостоятельности, не позволяющей прокормить членов своей семьи. К счастью, такие случаи достаточно редки, но соответственно невелики и возможности для применения метода разлученных близнецов даже в тех исследованиях, авторы которых собирали разлученных (146 ↓) близнецов по всему миру, насчитывается немногим более 100 пар. В выборках разлученных близнецов, описанных к настоящему времени, в очень широких пределах варьируют возраст испытуемых (от подросткового до преклонного); возраст, в котором близнецы были разлучены; время, которое прошло с тех пор, как близнецы нашли друг друга. Кроме того, разлучение часто оказывается неполным, а средовые условия, в которых живут близнецы, – похожими (например, близнецы живут у разных родственников в сходных условиях и время от времени встречаются). Все это вносит в исследования разлученных близнецов разнообразные искажения, как правило, увеличивающие негенетическое сходство разлученных МЗ близнецов и снижающие разрешающие возможности этого метода. Добавим также, что негенетическое сходство может увеличиваться и за счет материнского эффекта в период внутриутробного развития, когда многие факторы среды, например, характер питания матери, ее эмоциональное состояние, характер протекания беременности и так далее, являются общими для обоих близнецов. 9) Метод частично разлученных близнецов. В последнее время в генетических исследованиях стал применяться метод, который состоит в сравнении внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов, живущих какое-то время врозь. Став взрослыми, близнецы вступают в брак, разъезжаются по разным городам. Их контакты становятся эпизодическими. Если близнецы, живущие долгое время врозь, не отличаются по внутрипарному сходству от близнецов, живущих вместе, можно сделать вывод, что средовые условия не изменяют степени сходства близнецов. Если сходство близнецов друг с другом по какой-либо психологической характеристике уменьшается в зависимости от продолжительности того периода, в течение которого близнецы живут врозь, можно сказать, что средовые условия воздействуют на изучаемую характеристику. 8 В исследовании частично разлученных близнецов можно также определить, в какой мере соблюдается постулат о равенстве сред МЗ и ДЗ близнецов. Так, если МЗ близнецы, живущие врозь, становятся все менее похожи друг на друга (147 ↓) по какой-то психологической характеристике, а ДЗ близнецы, живущие врозь, не отличаются по внутрипарному сходству от ДЗ близнецов, живущих вместе, можно сделать вывод, что средовые условия МЗ и ДЗ близнецов неравноценны, а выводы о наследуемости изучаемой характеристики, полученные в классических близнецовых исследованиях, завышают показатель наследуемости этой характеристики. Выводы 1. Существуют два типа близнецов – монозиготные и дизиготные (МЗ и ДЗ), иди, что то же самое, однояйцевые и двуяйцевые. 2. МЗ близнецы – это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) в результате разделения одного зародыша на два самостоятельных организма на ранних стадиях эмбрионального развития. МЗ близнецы имеют идентичные генотипы (100% общих генов). МЗ близнецы всегда одного пола. 3. ДЗ близнецы – это дети от многоплодной беременности, которые развиваются из двух яйцеклеток, оплодотворенных двумя спермиями (из двух зигот). По своей генетической конституции ДЗ близнецы соответствуют обычным братьям и сестрам (сибсам), то есть имеют в среднем 50% общих генов. ДЗ близнецы могут быть разного пола. 4 Частота рождения близнецов зависит от зиготности. В среднем ДЗ близнецы рождаются в два раза чаще, чем МЗ. Частота рождения ДЗ близнецов колеблется в зависимости от популяций. 5 Классический близнецовый метод предполагал сопоставление уровня сходства в парах МЗ и ДЗ близнецов и основан на следующих допущениях: 1) равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов; 2) отсутствие систематических различий между близнецами и неблизнецами; 3) отсутствие систематических различий между МЗ и ДЗ близнецами. 6 При чисто генетической детерминации индивидуальных различий (аддитивный эффект действия генов) величина (148 ↓) корреляций между партнерами МЗ близнецовых пар должна приближаться к 1,0, а между близнецами ДЗ пар – к 0,5. 7. При средовой детерминации индивидуальных различий величина корреляций как МЗ, так и ДЗ близнецов должна приближаться к 1,0 (в силу общности среды). 8. Допущение о равенстве сред для близнецовые партнеров может нарушаться в силу следующих причин: 1) существуют специфические средовые условия, увеличивающие сходство МЗ близнецов; 2) существуют специфические средовые условия, уменьшающие сходство ДЗ близнецов; 3) существует ряд средовых условий, приводящих к неравноценности сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов, что уменьшает их сходство. 9. Если изучаемая психологическая характеристика чувствительна к тем средовым условиям, равенство которых нарушается, показатель наследуемости, получаемый в близнецовом исследовании, может искажаться. 10. Помимо классического варианта, существует несколько разновидностей близнецового метода в частности, метод разлученных близнецов, позволяющий наиболее четко разделить наследственные и средовые влияния. 4. Анализ родословных Метод анализа родословных первым начал применяться в генетике поведения. Им пользовался Ф. Гальтон для изучения "наследственности таланта". Хотя этот метод как таковой в генетике поведения в настоящее время практически не применяется, что связано с его малой эффективностью, все же в генетике 9 человека, и в особенности в медицинской генетике, метод изучения родословных является одним из основных. Поэтому коротко остановимся на описании этого метода. Поскольку в генетике человека экспериментальные скрещивания невозможны, наследование того или иного признака изучают путем сбора данных в семьях. В семьях можно проследить те же закономерности менделевского расщепления и независимого распределения признаков, как и при экспериментальных скрещиваниях у растений и животных. В тех случаях, когда изучаются альтернативные (дискретные, качественные) признаки, анализ родословных помогает установить тип наследования (доминантный, рецессивный, сцепленный с полом). Через анализ родословных можно получить сведения об аллелях и обнаружить сцепленные гены. В медицинской генетике метод родословных широко применяется при изучении наследования различных заболеваний или патологических отклонений. Для большинства психологических признаков характерно полигенное наследование, поэтому метод родословных как таковой применять не имеет смысла. Однако применяемые методы анализа внутрисемейного сходства (близнецов, приемных детей, родителей, сибсов) можно считать расширенным вариантом метода родословных. Так, Ф. Гальтон в своем известном исследовании, описывая родословные знаменитых людей, рассматривал выдающиеся способности как качественный признак, вернее, как крайнюю степень выраженности количественного признака, при котором количество переходит в новое качество, которое можно назвать талантом. Ф. Гальтон первым применил генеалогический метод для анализа наследования у человека, однако схемы родословных, составленные Ф. Гальтоном, внешне значительно отличаются от привычных для нас схем (сравните рисунки 5.4 и 5.5). В современной генетике человека при составлении родословных пользуются системой специальных символов, которая была предложена в 1931 году (рисунок 5.3). Носитель интересующего нас признака (например, пораженный болезнью или обладающий каким-либо талантом) называется пробандом. На схемах больные обозначаются зачерненными символами. Гетерозиготные носители рецессивного гена могут обозначаться символами, зачерненными наполовину. Поколения нумеруют сверху вниз римскими цифрами, а индивиды в пределах поколения нумеруются арабскими цифрами Таким образом, каждый индивид в родословной имеет свой шифр (например, IV-7). На рисунке 5.4 приведен пример родословной королевы Виктории и ее потомков, (150 ↓) иллюстрирующий передачу гемофилии – заболевания, сцепленного с Х-хромосомой. Одним из потомков королевы Виктории, пораженных гемофилией, был и наследник последнего русского царя. Из родословной видно, что поражаются этой болезнью исключительно представители мужского пола, а передается она через гетерозиготных носительниц – женщин. Отсюда следует, что ген заболевания является рецессивным и сцепленным с Х-хромосомой. Ф. Гальтон проанализировал множество родословных выдающихся людей и обнаружил, что частота родственных связей талантливых людей гораздо выше той, которой можно было бы ожидать при случайном распределении. В качестве примера приводим схему родословной семейства Бахов, давшего в 8 поколениях более 20 выдающихся музыкантов (рисунок 5.5). Вот как Ф. Гальтон описывает эту родословную. "Все семейство Бахов замечательно своим музыкальным талантом, который составлял принадлежность множества членов его и поддерживался в нем в восьми поколениях. Впервые он обнаружился в 1550 г., с особенной силой проявился в Иоганне Себастьяне (6-й по генеалогической таблице) и закончился Региной Сусанной, жившей еще в 1800 г и находившейся в стесненных обстоятельствах. В этом семействе было более 20 выдающихся музыкантов. В сборнике биографий помещены жизнеописания по крайней мере 57 из его членов... По семейному обычаю, все члены этой семьи съезжались ежегодно, и в этих собраниях их единственным занятием была музыка. Около 1750 г. на таком собрании было не менее 120 Бахов." (Гальтон Ф. "Наследственность таланта". М., Мысль, 1996, с. 180). Однако Ф. Гальтон вполне отдавал себе отчет в том, что не одна наследственность может быть причиной повышенной частоты таланта в некоторых семьях, особенно в семьях выдающихся государственных деятелей, ведь высокое положение отца в обществе открывает для его сына большие 10 возможности, чем для сына обычного человека. Все же на основании своих исследований Ф. Гальтон делает вывод о значительном влиянии наследственности на возникновение таланта и достижение известности. Рисунок 5.3. Символы, используемые при составлении родословных После работ Ф. Гальтона неоднократно делались попытки подтвердить наследование гениальности. В качестве доказательств наследственной одаренности, помимо всем известного семейства Бахов, приводились примеры родословных различных знаменитых семейств. Представляет интерес, например, династия математиков Бернулли, которая в 6 поколениях дала II знаменитых ученых. ЮЗ года представители этой семьи возглавляли кафедру математики в Базельском университете в Швейцарии. Но данные о семьях выдающихся людей – еще не доказательство наследственной передачи таланта, а лишь повод поставить об этом вопрос. Действительно, найдется немало примеров, когда выдающиеся музыканты или ученые были единственными в своем роду. Наблюдая семейную передачу какой-либо способности, нельзя с полной уверенностью утверждать, что она является наследственной, поскольку в семье, помимо наследственной, существует еще и культурная передача, и корреляция между родителями и потомством может объясняться не только наследственностью, но и средой. И доказательством этому служит большая встречаемость музыкальных семей в XVII—XVIII веках, чем в нынешнее время. Ведь в то время музыка была таким же ремеслом, как и кузнечное или портняжное, которое передавалось из поколения в поколения как средство обеспечения семьи. Таким образом, высокая встречаемость выдающихся способностей у представителей одной семьи не является доказательством наследуемости, поскольку генеалогический метод не позволяет разводить наследственные и средовые причины изменчивости количественных признаков. В настоящее время в генетике поведения генеалогический метод сам по себе не используется, его применяют в сочетании с другими (близнецовым, приемных детей, при анализе сцепления) 11 12 5. Семейные исследования В семейных исследованиях сопоставляется сходство друг с другом членов одной семьи. Сравниваемые родственники могут принадлежать к одному поколению. К их числу относятся братья и сестры (сибсы), родившиеся в одной семье и имеющие в среднем половину общих генов, а также родственники, имеющие меньшее генетическое сходство, – например, дети от разных браков – полусибсы (дети, имеющие одну и ту же мать, но разных отцов, или наоборот), двоюродные братья и сестры и так далее. Сравниваться могут и пары родственников, принадлежащие к разным поколениям. родители – с детьми; бабушки и дедушки – с внуками, тети и дяди – с племянниками. Интерпретация результатов при таких сопоставлениях такая же, как и в близнецовом методе. О влиянии генотипа можно говорить в тех случаях, когда большей степени родства сопутствует и большее сходство (корреляция) по изучаемой психологической характеристике, например, если сибсы похожи больше, чем полусибсы; родители и дети — больше, чем бабушки и внуки, и так далее. Семейное исследование, как и классический близнецовый метод, относится к "нежестким" экспериментальным схемам' как правило, родственники, имеющие больше общих генов, имеют и более похожие условия жизни, и больше возможностей влиять друг на друга, то есть генетические и средовые 13 условия, влияющие на сходство родственников, оказываются не независимыми друг от друга (рисунок 5.6). В связи с этим в рамках экспериментальной схемы семейного исследования более надежным для определения роли генотипа и среды является сопоставление двоюродных братьев и сестер с троюродными (поскольку и те и другие по крайней мере не живут обычно под одной крышей), чем родных братьев и сестер с двоюродными. Рисунок 5.6. Генетические и средовые факторы, определяющие сходство родителей и детей Еще одна проблема возникает при сравнении родственников, принадлежащих к разным поколениям, например, родителей и детей. Во-первых, влияние генотипа на некоторые психологические особенности может изменяться с возрастом. Во-вторых, методы диагностики психологических особенностей, рассчитанные на людей разного возраста, могут быть не вполне сопоставимы. В связи с этим роль генотипических факторов в исследованиях родителей и детей может занижаться: дети могут оказаться непохожими на родителей по какой-либо характеристике, вариативность которой в значительной степени связана с генотипом. (Напомним, что в семейных исследованиях мерой сходства является величина корреляции и речь о сходстве в абсолютных величинах признака не идет.) Выходом из этой ситуации может быть только проведение долговременных исследований: обследовать родителей по какой-либо характеристике, подождать, пока их дети вырастут до взрослого возраста (того, в котором обследовались их родители), и повторить исследование на детях. Выводы 1. Для генетического анализа дискретных признаков может применяться метод изучения родословных. В случае менделирующих признаков анализ родословных позволяет определить тип наследования (аутосомный, сцепленный с полом, доминантный, рецессивный и так далее). 2. При изучении количественных признаков можно проводить семейные исследование – сопоставлять сходство друг с другом членов одной семьи 14 3. О влиянии генотипа говорят в тех случаях, когда большей степени родства соответствует большее сходство (корреляция) по изучаемой характеристике. 4. Семейное исследование в генетике поведения не позволяет четко развести средовые и генетические влияния и относится к "нежестким" экспериментальным схемам, поскольку родственники, имеющие больше общих генов, имеют и более похожие условия среды. 5. К сложностям семейных исследований можно отнести различия в возрасте между родственниками, принадлежащими к разным поколениям. 6. Метод приемных детей Исследование усыновленных детей является жесткой экспериментальной схемой, позволяющей четко развести влияние генетических и средовых факторов. Эта схема включает в себя, во-первых, сопоставление детей и их биологических родителей и, во-вторых, сопоставление детей и их родителей- усыновителей. Если дети были усыновлены в первые дни жизни и сразу же разлучены со своими биологическими родителями, то с ними они имеют только общие гены. С родителями-усыновителями, с которыми дети прожили всю жизнь, у детей нет никакого генетического сходства, но зато есть общие средовые условия. Более высокая корреляция детей с биологическими родителями свидетельствует в пользу генотипических влияний, большая же корреляция с родителями-усыновителями – в пользу средовых2. Варианты этой схемы включают в себя, дополнительно к сопоставлению родителей и детей, еще и сравнение детей, не имеющих генетического сходства, но усыновленных в одну семью (рисунок 5.7). Рисунок 5.7. Генетические и средовые факторы, определяющие сходство родителей-усыновителей и приемных детей 2 Напомним, что эффекты внутриутробной среды у усыновленных Детей определяются их биологическими матерями, поэтому, строго говоря нельзя считать, что у таких детей нет элементов общей среды с их биологическими матерями Если изучаемый признак чувствителен к влияниям внутриутробной среды, то в схемах исследования необходимо учитывать и материнский эффект. 15 Поскольку отказ от своих детей и их последующее усыновление представляет собой явно не обыденную ситуацию, чистота метода приемных детей при исследовании психологических характеристик может подвергаться сомнению. Возможно ли набрать достаточно большую выборку детей, которые были усыновлены в первые дни жизни? Нет ли патологий у матерей, отказавшихся от своих детей (психических заболеваний, алкоголизма и так далее), которые могут передаваться по наследству и через которые будут ''преломляться" психологические особенности детей (что и приведет к сходству детей с их биологическими матерями)? Таких вопросов может быть много, и для того чтобы не разбирать по одному разные сомнения по поводу метода приемных детей, рассмотрим, как было организовано одно из наиболее крупных исследований – Колорадское исследование приемных детей (DeFries J.C., Plomin R., Fulker D W., 1994). Оно является хорошим доказательством того, что в исследовании приемных детей можно достаточно надежно развести генетические и средовые факторы, влияющие на изменчивость различных характеристик. Прежде всего, выяснилось, что можно найти такую социальную группу, в которой психически нормальные и социально не деградировавшие женщины отказываются от своих детей. Ими оказались незамужние молодые женщины, в основном студентки, католического вероисповедания, которые по религиозным мотивам не могли избавиться от ребенка на первых стадиях беременности, но по разным причинам не могли или не хотели оставлять ребенка у себя (боялись осуждения родственников; не имели достаточно прочного материального положения, чтобы создать нормальные условия для ребенка; считали, что ребенку будет лучше в семье, где есть не только мать, но и отец и так далее). Католическая община помогает таким женщинам найти семьи, которые хотят усыновить ребенка. В таких случаях известен отец ребенка, и поэтому в исследовании могут быть получены и использованы данные не только матери, но и отца (социально-демографические параметры, показатели ряда психологических характеристик). Для исследования были отобраны такие дети, которых усыновили в первый месяц жизни, при этом биологические матери проводили вместе с ребенком не более недели (в среднем, 4 дня) и больше никогда с ним не встречались. Социально-экономический статус (СЕС) биологических матерей, естественно, был ниже, чем статус усыновителей (они были моложе, многие из них еще не получили профессию). Однако родители тех, кто отказался от детей, – биологические бабушки и дедушки приемных детей – не отличались по социальноэкономическому статусу от бабушек и дедушек в семьях-усыновителях. Биологические родители (и матери, и отцы) не отличались от родителей-усыновителей по своим интеллектуальным характеристикам, причем совпали не только средние показатели интеллекта, но и факторная структура измерявшихся переменных. Корреляции между показателями интеллекта биологических родителей и родителей-усыновителей были близки к нулю. Незначимыми оказались и корреляции образования и профессионального статуса. Это говорит о том, что при усыновлении дети случайно распределялись по семьям: не было так, чтобы ребенок более образованной биологической матери попадал в более образованную семью, а ребенок менее образованной матери — в менее образованную. Случайное распределение детей по семьям позволяет говорить о четком разделении в эксперименте генетических и средовых влияний. Число приемных детей, которое было обследовано примерно за 10 лет, приближается к 300, то есть выборка достаточно большая для того, чтобы выводы исследования могли быть надежными. Для повышения надежности данных в исследование включены также и контрольные семьи – обычные семьи, в которых сопоставляется сходство родителей и их собственных детей. Сравнение данных, полученных в приемных семьях, с данными, полученными в обычных семьях, позволяет проверить, не различаются ли стили родительско-детских отношений в двух типах семей. В настоящее время дети, участвующие в Колорадском исследовании приемных детей, достигли подросткового возраста, но исследование на этом этапе не оканчивается. Авторы предполагают проследить экспериментальную выборку до взрослого возраста, то есть до того времени, когда дети приблизятся к возрасту своих родителей и обследование можно будет провести теми же самыми психологическими методами. 16 Таким образом, схема исследования приемных детей, позволяющая надежно развести генетические и средовые факторы, влияющие на индивидуальные различия, может быть осуществлена в реальном эксперименте. Вместе с тем, многие исследователи считают, что метод приемных детей вряд ли будет играть существенную роль в будущих генетических работах, но связано это не с разрешающей способностью самого метода, а с традициями усыновления. Прежде всего, в ряде стран, и в частности в нашей, тайна усыновления охраняется законом: детям не принято сообщать о факте усыновления и, живя в приемной семье, они считают, что живут со своими биологическими родителями. В этих случаях проведение исследования приемных детей не представляется возможным. В тех странах, где факт усыновления не принято скрывать от детей, например, в США, где проведены наиболее многочисленные и чистые исследования приемных детей, постепенно меняется практика усыновления: все большее распространение получают такие варианты усыновления, при которых биологические родители ребенка, отдавая его в другую семью, не прекращают контакты с ним и принимают самое деятельное участие в его воспитании. Такая ситуация, несомненно, свидетельствует о либерализации взглядов в обществе (исчезает стигматизация матерей-одиночек, окружающие терпимее относятся к отдавшим своего ребенка в другую семью, если это не ущемляет интересов ребенка, и так далее), Однако такой вариант усыновления, если он станет общепринятым, сделает невозможным проведение генетических исследований, поскольку не позволит надежно развести генетические и средовые факторы, влияющие на изменчивость изучаемых характеристик. Выводы 1. Метод приемных детей является жесткой экспериментальной схемой, позволяющей четко разводить влияния генетических и средовых факторов на изменчивость изучаемых психологических характеристик 2. При использовании метода приемных детей производится сопоставление детей с их биологическими родителями и родителями усыновителями. 3. Высокая корреляция между детьми и биологическими родителями свидетельствует о генотипических влияниях на изменчивость изучаемой характеристики. Высокая корреляция между детьми и родителями-усыновителями свидетельствует о средовых влияниях. 4. В ряде стран (в том числе и в России), в связи с существующими там традициями усыновления (тайна усыновления охраняется законом), применение метода приемных детей практически невозможно. 7. Сопоставление результатов, полученных разными методами Одним из способов проверки надежности результатов, получаемых при исследовании роли генотипа и среды в изменчивости разных психологических характеристик, является сопоставление результатов, полученных разными методами. Допустим, при исследовании одной и той же психологической характеристики близнецовым и семейным методами, а также методом приемных детей были получены такие результаты, какие приведены в примере 1 (таблица 5.2). Эти результаты свидетельствуют о том, что все индивидуальные различия по изучаемой характеристике определяются генотипом: МЗ близнецы полностью идентичны, остальные родственники похожи в той степени, которая соответствует их генетическому сходству (корреляции родителей и детей равны 0,5; корреляции сибсов равны 0,5; корреляции родителей и приемных детей равны 0,0). Во втором примере корреляции между родственниками определяются на 50% наследуемостью и на 25% – общей средой, поэтому сходство между МЗ близнецами будет составлять 50% от их генетического сходства (напомним, что у МЗ близнецов генетическое сходство составляет 100%) плюс сходство за счет общей среды (25%), то есть в результате корреляция между МЗ близнецами составит 0,75. Сходство между 17 ДЗ близнецами будет складываться таким же образом: поскольку генетическое сходство ДЗ близнецов составляет 50%, при 50-процентной наследуемости мы будем иметь 25% сходства за счет общих генов и 25% – за счет общей среды, соответственно корреляция для ДЗ близнецов составит 0,5. Сходство приемных детей и усыновивших их родителей будет определяться только общей средой (25%), поэтому их корреляция составит 0,25. Таблица 5.2 Корреляции между парами родственников при разных значениях наследуемости, общей и различающейся среды (по Plomin R., 1990) МЗ близнецы ДЗ близнецы Родители – дети сибсы (родные) Биологические родители и их дети, усыновленные в другую семью Генетически не связанные люди, живущие вместе (родителиусыновители и приемные дети или приемные братья и сестры) Наследуемость Общая среда Различающаяся среда Пример Пример2 Пример 1 3 1,00 0,75 0,25 0,50 0,50 0,25 0,50 0,50 0,25 0,50 0,00 0,25 0,25 0,00 0,25 1,00 0,00 0,00 050 0,25 0,25 0,00 0,25 0,75 В третьем примере сходство между родственниками определяется только средовыми параметрами (25% за счет общей среды), поэтому для тех родственников, которые имеют общую среду, корреляция будет равна 0,25. Все три приведенных примера демонстрируют результаты, которые получаются в тех случаях, когда данные не вступают в противоречие. Если же результаты исследования одной и той же психологической характеристики, полученные разными методами, не совпадут, то можно выяснить причины, изменяющие внутрипарное сходство тех или иных родственников. Например, если сходство ДЗ близнецов превышает сходство сибсов, можно предположить влияние специфических близнецовых эффектов, имеющих средовое происхождение и увеличивающих сходство ДЗ близнецов. В последующих главах при обсуждении конкретных экспериментальных исследований будет показано, как интерпретируются противоречия, получаемые в работах, проведенных разными методами. Выводы I. Сопоставление результатов исследования одной и той же психологической характеристики с применением разных методов – близнецового, семейного и метода приемных детей – позволяет оценивать их надежность. 2. Если результаты исследования одной и той же психологической характеристики, полученные разными методами, вступают в противоречие, необходим дополнительный анализ причин, влияющих на внутрипарное сходство тех или иных родственников. 8. Моделирование на животных У человека и других млекопитающих как биологических систем гораздо больше общности, чем различий. Например, число нуклеотидов в ДНК человека и мыши составляет примерно три миллиарда, причем более 99% генов у них являются общими. Любое поведение является результатом деятельности мозга. Известно, что многие механизмы деятельности мозга у человека и животных также идентичны. Поэтому нет ничего удивительного в том, что эксперименты на животных как на более простых системах, к 18 тому же при возможности вмешательства в деятельность этих систем, позволяют подойти к решению некоторых проблем генетики поведения человека. Вообще генетика поведения животных является самостоятельной областью генетики поведения, и в данной области ведутся различные исследования, прямым образом не связанные с генетикой человека, но способствующие решению некоторых её проблем. В дальнейшем, особенно в том разделе, где речь пойдет об индивидуальном развитии, мы еще не раз столкнемся с модельными экспериментами, ведущимися на животных. Воспользуемся несколькими примерами модельных экспериментов на животных, приведенными в руководстве по генетике человека Ф. Фогеля и А. Мотульски (1990). Генетические различия в потреблении алкоголя. При изучении наследственных причин алкоголизма у человека широко используются эксперименты на мышах и крысах. Исследователям удалось путем инбридинга (близкородственного скрещивания) получить линии мышей с различной потребностью в алкоголе (напомним, что все животные, принадлежащие одной линии, имеют почти одинаковые генотипы). Мыши некоторых линий полностью избегают алкоголя, тогда как другие предпочитают в среднем до 2/3 дневной нормы жидкости получать в виде десятипроцентного раствора алкоголя. Были исследованы межлинейные различия в свойствах мозга и печени животных. Основные различия между контрастными линиями, выявились в двух сферах – в метаболизме алкоголя и в его воздействии на физиологию мозга. Было показано, что повышенная потребность в алкоголе сочетается с высокой чувствительностью мозга к его наркотическому действию. При скрещивании инбредных линий оказалось, что признак, обусловливающий различия между ними, контролируется двумя локусами. Таким образом, эксперименты на животных позволили очертить те области, в которых необходимо было искать генетические различия между людьми, – это метаболизм алкоголя, то есть комплекс его превращений в организме, и нейрофизиологические реакции на алкоголь. В исследованиях на близнецах было обнаружено существенное генетическое влияние на метаболизм алкоголя, а в нейрофизиологических экспериментах с регистрацией электроэнцефалограммы (ЭЭГ) было показано, что лица, склонные и не склонные к потреблению алкоголя, имеют разный характер ЭЭГ и разную ее реактивность на введение алкоголя. Оказалось, что родственники алкоголиков, не страдающие алкоголизмом, имели похожий характер биоэлектрической активности мозга, а МЗ близнецы, в отличие от ДЗ, демонстрировали высокое сходство по реактивности ЭЭГ на алкоголь. Все эти эксперименты позволили заключить, что некоторые особенности метаболизма и характер чувствительности нервной системы к алкоголю являются генетически обусловленными причинами различий между людьми в склонности к потреблению алкоголя. Возникновение же алкоголизма как болезни, со всем комплексом поведенческих и личностных расстройств, определяется в основном внешними обстоятельствами, то есть средой. В обществе, где алкоголь доступен и традиционно является одним из элементов среды при общении людей, генетически восприимчивый к алкоголю человек имеет больше шансов заболеть алкоголизмом. Способность к обучению. Никто не станет отрицать, что способность к обучению присуща не только человеку, но и животным. Эта способность широко исследуется в генетике поведения животных. Исследования проводятся также в основном на инбредных линиях крыс или мышей. В этой области преимущество экспериментов на животных заключается в том, что по результатам скрещивания особей разных линий, то есть животных с разными "поведенческими" генами, можно составить представление о характере наследования способности к обучению, а возможность выращивать потомство в различных условиях среды помогает определить характер средовых влияний на формирование способности к обучению, что в экспериментах с человеком, естественно, невозможно. В ряде экспериментов по обучению условной реакции избегания изучались различия между линейными животными, которых помещали в специальную клетку, разделенную на два отсека. В один из отсеков подавался электрический ток, вызывающий неприятные ощущения. Чтобы избежать неприятного воздействия, животное должно было перепрыгнуть в другой, безопасный отсек клетки. Сначала животное обучается этой реакции, а затем перед включением тока подается сигнал в виде вспышки света, и животное постепенно начинает реагировать на включение вспышки, а не на сам ток. Показателем скорости обучения 19 служит число вспышек, необходимое для формирования условной реакции избегания. Оказалось, что инбредные линии мышей значительно отличаются по скорости обучения. Скрещивание линий с высокой и низкой скоростью обучения показало, что в основе различий лежит простой моногенный3 тип наследования. Другой тип поведения, связанного с обучением, – обучение в лабиринте, в отличие от поведения избегания, оказался подвержен не только генетическим, но и средовым влияниям. Чтобы добраться до кормушки, крысам необходимо было преодолеть лабиринт. В исходной популяции встречались животные, которые быстро находили путь и делали мало ошибок, и, наоборот, такие, которые затрачивали много времени и часто ошибались. Выборочная селекция в нескольких поколениях позволила выделить неперекрывающиеся субпопуляции "умных" и "глупых" животных. Это говорит о том, что в исходной популяции существовала заметная генетическая изменчивость по способности к обучению в лабиринте. Затем был осуществлен эксперимент, который чрезвычайно важен для формулировки гипотезы в отношении способности к обучению у человека. Детенышей каждой из линий – "умной" и "глупой" – разделили на 3 группы. Крысята первой группы выращивались в обычных условиях. Детеныши из второй группы с момента рождения были лишены воздействия тех факторов среды, которые способствуют познавательной или исследовательской деятельности, то есть росли в условиях депривации. Третья группа крысят, наоборот, была помещена в обогащенную среду – внутри клетки находились трапы, зеркала, туннели и другие приспособления, способствующие развитию разнообразных видов активности. Самое интересное – то, что межлинейные различия в этой ситуации наблюдались только в группах животных, выращиваемых в обычных условиях. Депривированные животные обеих линий одинаково плохо справлялись с лабиринтом, а вот животные, росшие в сенсорно-обогащенной среде, независимо от принадлежности к линии, почти одинаково хорошо обучались поведению в лабиринте (рисунок 5.8). Из этого опыта следует, что депривация в раннем возрасте отрицательно сказывается на способности к обучению в дальнейшем, и, наоборот, сенсорно-обогащенная среда может улучшить эту способность, несмотря на существующие генетические различия. Подчеркнем еще раз, что генетические различия, заметные в одном диапазоне сред, могут не проявиться в фенотипе при перемещении тех же генотипов в другой диапазон (см. главу 4), и то, что генетическая детерминация вариативности признака не означает невозможности его изменения путем изменения среды. Здесь же хочется обратить внимание читателей на гипотетический график нормы реакции для интеллекта человека (рисунок 15.1), демонстрирующий критическое значение депривации для развития нормального интеллекта. Так что между генетическими исследованиями поведения животных и человека существует множество точек соприкосновения, и некоторые схемы эксперимента, которые мы можем осуществить на животных, позволяют формулировать и проверять наши гипотезы в отношении человека. Рисунок 5.8. Результаты обучения в лабиринте "умных" и "глупых" крыс, выросших в различных условиях (по Ф. Фогелю, А. Мотульски, 1990) 3 Моногенным называется наследование признака, связанное с действием единичного гена 20 С развитием генной инженерии стали появляться принципиально новые возможности исследования эффектов единичных генов. В 1994 году (Capecchi M.R., 1994, цит. по Michel G.F., Moore C.L., 1995) появилась методика, позволяющая получать эмбрионы мышей, у которых один из нормальных генов полностью инактивирован. Это так называемый генный нокаут. Методика является неким аналогом методов, используемых в нейрофизиологии для изучения последствий удаления отдельных областей мозга. В случае генного нокаута изучаются последствия удаления отдельного гена, то есть фактически последствия лишения организма того генного продукта, который вырабатывается на основе изучаемого гена. Методика сложна и трудоемка, проводится в несколько этапов, которые включают клонирование нужного гена в бактериях, работу с генной ДНК, внедрение измененной ДНК в эмбриональные клетки на ранних стадиях развития, различные ухищрения для отбора нужных клеток, в которых произошла инактивация гена, последовательные скрещивания для получения поколения мышей с нокаутированным геном. В дальнейшем это потомство тщательно исследуется для выявления морфологических, физиологических и поведенческих нарушений, являющихся последствиями инактивации гена. К сожалению, такая сложная методика в исследованиях генетики поведения во многих случаях может привести лишь к обнаружению достаточно тривиального плейотропного эффекта действия гена. Плейотропный, или множественный, эффект является весьма распространенным в отношении влияния генов на признаки. Он означает, что генный продукт может быть включен в столь важные процессы метаболизма, что они существенно влияют на самые разнообразные признаки, в том числе и на поведение. Однако дальнейшее развитие метода генного нокаута, по-видимому, окажется полезным и для специфических целей генетики поведения. Уже сейчас получены первые результаты, демонстрирующие, что утеря некоторых важных биохимических субстанций в нервной клетке в связи с нокаутом способна влиять на онтогенетическое формирование соматосенсорной системы мыши. В настоящее время методы молекулярной биологии все больше внедряются в генетику поведения. Одним из них является метод картирования сцепления. Выводы 1. В силу общности многих генетических и поведенческих особенностей человека и других млекопитающих возможно в модельных экспериментах на животных исследовать генетические механизмы поведения человека. 2. Преимуществом экспериментов на животных является возможность целенаправленного скрещивания и произвольного варьирования условий среды, что невозможно осуществить в экспериментах с людьми. 3. Инбридинг по поведенческим признакам показывает, что возможно получать особи с контрастными генотипами, различающиеся по особенностям поведения. Это говорит о существовании генетических основ изменчивости поведенческих характеристик. * На рисунках 5.1–5.2 и 5.6–5.7 приводятся несколько измененные варианты схем, предложенные Дж. Лоэлином для анализа компонент фенотипической дисперсии (Loehlin J С , 1992) 21
