Каждый несчастливый родственник несчастлив по-своему: отрывок из книги о генетических загадках
В издательстве МИФ выходит книга профессора клинической психологии Кэтрин Пейдж Харден «Генетические загадки». «Сноб» публикует отрывок.
Случайность природного распределения
Едва библейское повествование успевает начаться, а мы уже сталкиваемся с братьями, которые выбрали разные профессии: «И был Авель пастырь овец, а Каин был земледелец. И призрел Господь на Авеля и на дар его, а на Каина и на дар его не призрел» (Быт. 4:2–5). Конец всем известен. Спустя всего одно поколение после сотворения мира братьев по-разному вознаграждают за их труд, и жгучая обида на такое неравенство приводит к первому убийству в истории человечества.
Жизнь Каина и Авеля сложилась совсем по-разному: один возделывал землю, другой пас стада. Один совершил насилие, другой пал его жертвой. Но почему? Как я объяснила в предыдущей главе, если бы мы хотели проверить средовые причины выбора профессии или склонности к агрессии, можно было бы провести эксперимент. Скажем, случайно выбранной группе семей предоставили доступ к хорошему детскому саду, а группа сравнения должна была решать этот вопрос самостоятельно. Выберут ли повзрослевшие дети из первой группы другую профессию на рынке труда? Будет ли среди них меньше тех, кто совершил преступления с применением насилия? Даже правильно организованное исследование не прояснит механизм связи между дошкольным образованием и агрессией и не покажет, насколько эффект повторяется в разных социально-политических и исторических контекстах, но тем не менее мы сможем уверенно сказать, снижает ли качественный детский сад уровень насилия в среднем.
А если взять не средовые причины, а генетические? Конечно, было бы неэтично в рамках эксперимента произвольным образом выбрать группу детей и отредактировать их геном in utero, чтобы проверить причинное воздействие генетических изменений на жизненные результаты. Пока это невозможно и с технической точки зрения тоже. К счастью для науки, в таких опытах нет нужды, потому что природа уже сделала всё за нас.
Как вы помните, у человека имеется два экземпляра всех генов, но ребёнку достанется лишь один из них. При зачатии выбор между двумя генами родителей, которые он унаследует, происходит случайным образом, поэтому генетика работает здесь ровно как описанное выше исследование. Румынские дети, попавшие в патронатные семьи, отличались от детей, оставшихся в детдоме, благодаря удаче: их имя достали из шляпы. С удачей связаны и отличия между братьями и сёстрами, если одни унаследовали некий генетический вариант, а другие его не унаследовали, — просто рандомизацию здесь вместо учёных проводит сама природа.
Поскольку выбор генов, наследуемых ребёнком из данного набора родительских генотипов, происходит случайным образом, сравнение между генетически отличающимися сиблингами помогает сделать причинные выводы о среднем влиянии генов на жизненные результаты. Если всем членам группы достался вариант X, а всем их сиблингам — вариант не-X, межгрупповое сравнение уровня образования в этих группах позволит оценить среднее причинное воздействие варианта X на образовательные достижения. Логика здесь ровно та же, что и в любом рандомизированном контролируемом испытании лекарственных средств или в экспериментальном исследовании средового вмешательства.
Иначе говоря, если генетически разные сиблинги отличаются также в отношении здоровья, благополучия или образования, это можно считать доказательством того, что гены вызвали данные социальные неравенства. Благодаря природной лотерее у нас есть возможность проверить влияние генетики на умение работать с абстрактной информацией, организованность, импульсивность, образованность, доходы, ощущение счастья и удовлетворённости жизнью. (При всём этом нельзя забывать об особенностях «тонкой» причинности из предыдущей главы: я не утверждаю, что любая конкретная последовательность ДНК является необходимой или достаточной причиной жизненных результатов, что ДНК определяет что-либо конкретное. Случайность природного распределения в вашей жизни, что генетические причины действуют одинаково во всех социально-исторических контекстах, что можно задним числом назвать гены главной причиной в вашей жизни и что я знаю механизм действия какого-либо фрагмента ДНК.)
В этой главе я опишу исследование, где путём сравнения сиблингов и других биологических родственников было установлено, вызывает ли генетическая лотерея различия в результатах жизни.
Каждый несчастливый родственник несчастлив по-своему
Мой брат Майк на три года младше меня. Мы, вне всякого сомнения, брат и сестра: у нас каштановые волосы; когда нас кто-то раздражает, мы оба закрываем наши зелёные глаза на несколько секунд — наша мачеха называет это медленным морганием и считает фамильным признаком.
Несмотря на все эти сходства, наша жизнь сложилась совсем по-разному. Я училась на шесть лет дольше, никогда не была безработной и больше зарабатываю, родила двоих детей. С другой стороны, брат не разводился, живёт рядом с роднёй и друзьями детства, не страдает от невроза и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — бича моей повседневности — и до сих пор может без одышки бегать по футбольному полю.
Можно поинтересоваться, в какой степени случайные генетические различия подталкивали нас к разным результатам по каждому из параметров, но давайте начнём с чего-нибудь попроще. Возьмём рост. Майк ниже среднего мужчины-американца, в нём метр семьдесят пять. Я выше средней американки, во мне метр семьдесят. Дело в разных унаследованных генах? Ответ может показаться очевидным, но будет полезно проследить научный подход к проблеме.
Многие учёные сразу скажут, что задавать такой вопрос вообще некорректно. Как я говорила в предыдущей главе, на рост и подобные результаты (не говоря уже о более сложных социальных аспектах вроде образования) влияет много генов сразу, и они связаны с фенотипом вероятностно. Мы, как правило, наблюдаем вероятности, изучая частоту определённых результатов в группах людей, живущих в определённом месте и в определённое время, и обычно ничего не можем сказать о том, повлияли ли гены каким-то образом на жизнь отдельного человека. В крайне необычных случаях — как, например, у Шона Брэдли, невероятно высокого баскетболиста из главы 2, — такие выводы бывают уместны, но в целом дизайн исследований о связи генов со сложными человеческими фенотипами позволяет проверить только генетическое влияние на средние различия в росте, а не влияние на то, что один конкретный человек оказался выше другого.
Поэтому давайте немного скорректируем вопрос. Вызывают ли гены различия в человеческом росте в среднем?
Чтобы это проверить, можно изучить так называемую идентичность по происхождению. Когда в организме моей матери формировалась яйцеклетка, из которой потом появилась я, отцовские и материнские хромосомы обменялись кусочками генетического материала. Благодаря этому процессу хромосомы, которые я унаследовала от мамы, получили совершенно уникальную последовательность ДНК, состоящую из перемежающихся сегментов, восходящих к бабушке или дедушке по матери. То же самое происходило и при возникновении яйцеклетки, которая стала моим братом. И всё это надо удвоить, ведь те же процессы происходили в организме нашего папы.
Таким образом, в любой точке хромосом, которые мы унаследовали от матери, с вероятностью 50/50 встретится одинаковый фрагмент ДНК. Если это так, мы в этом фрагменте будем идентичны по происхождению (identical-by-descent, IBD). Поскольку у нас двое родителей и, следовательно, два экземпляра каждой хромосомы, мы могли бы оказаться, по сути, клонами в любом отдельно взятом сегменте ДНК — то есть быть идентичными по происхождению и в сегменте от отца, и в сегменте от матери. С другой стороны, мы можем быть и совершенно не связанными друг с другом, не иметь идентичности по происхождению. Третий вариант — совпадение в сегменте от одного из родителей, но не от другого.
Ради этой книги Майк согласился пройти генотипирование на 23andMe (и, как положено младшему брату, тут же потребовал скинуть ему обратно двести баксов). У этого сайта есть полезная функция: он автоматически формирует инфографику, показывающую, какие сегменты ДНК у нас общие, а какие — нет. Например, по хромосоме 11 мы почти близнецы, а по хромосоме 13 — едва родственники.
В среднем у нас должно быть 50 % общих сегментов ДНК. Но это в среднем. Если тысячу раз подбросить монетку, она должна приземлиться орлом те же 50 % — пятьсот раз, — но в реальности орёл может выпасть и пятьсот один раз, и даже пятьсот сорок пять, что было бы более необычно. Как и подбрасывание монетки, размножение — процесс стохастический. Ожидается, что у пары сиблингов будет 50 % общих сегментов ДНК, но в реальности бывает и чуть больше, и чуть меньше. У меня с Майком их оказалось немного меньше среднего — 44,6 %.
В 2006 году специалист по статистической генетике Петер Висхер вместе с коллегами провёл исследование, основанное на случайной дисперсии идентичности по происхождению между близнецами: иногда она бывает ниже 50 %, а иногда выше. Учёные делили геном каждой пары сиблингов на единицы, называемые сантиморганами (сокращённо cM), и вычисляли фактическое число совпадающих сегментов такого размера. (У нас с Майком их оказалось 3321.) В среднем по выборке выходило 49,8 % общих сегментов ДНК, что примечательно похоже на теоретические 50 %. В то же время любая отдельная пара могла иметь больше или меньше общего: спектр идентичности по происхождению составил от 37 до 62 %.
Затем учёные выяснили, насколько сиблинги с более разными генотипами не похожи друг на друга по росту. Как я говорила в предыдущей главе, вопрос о том, вызывают ли гены различие по данному параметру, в сущности, является вопросом о причине. Наверное, неудивительно, что ответ оказался утвердительным.
Конечно, сиблинги бывают разного роста не только из-за генетики (мой брат, например, почти весь 1989 год не хотел есть ничего, кроме печенья Rice Krispies, и от этого, конечно, рос медленнее). Сиблинги, унаследовавшие разные гены, могут отличаться ростом, но не исключено, что данные различия составляют каплю в ведре других факторов, от которых зависит этот показатель. Относительное воздействие генов, таким образом, можно выразить в виде дроби: в числителе будет разница в росте между сиблингами, унаследовавшими разные гены, а в знаменателе — разница в росте между людьми в целом. У этого соотношения есть название, которое вы могли слышать: наследуемость. В упомянутом исследовании роста учёные пришли к выводу, что она составляет около 80 %. Иначе говоря, около 80 % общей дисперсии роста возникло из-за наследования разных генов.