Цель психогенетики — определить роль факторов наследственности и среды в формировании индивидуальных различий по психологическим и психофизиологическим признакам. Иными словами, мы должны оценить изменчивость признака в фенотипе для данной популяции и попытаться дать ответ на вопрос об относительном вкладе в эту изменчивость генетических и средовых факторов. Каким образом оценивается изменчивость?

Фенотипическое выражение признака в популяции определяется его средним значением и дисперсией. Для оценки изменчивости удобно применять дисперсию, т. е. меру изменчивости признака:

где Vp — фенотипическая дисперсия признака, X, — значение признака у i-го члена популяции, X— среднее значение признака в популяции, N— число индивидов в изучаемой популяции.

Общую фенотипическую дисперсию (Vp) можно подразделить на компоненты. Часть наблюдаемой изменчивости признака в популяции связана с тем, что имеются разные генотипы, т. е. отличия между индивидами связаны с отличиями в генах. Эта часть изменчивости обозначается как генотипическая дисперсия (V_G).

Другая часть изменчивости связана с различиями в средовых воздействиях. Отличия во влияниях среды определяют очень широко — как все негенетические факторы, воздействующие на фенотип. Эта часть дисперсии обозначается как средовая дисперсия (V_E).

Итак, при изучении вклада генетических и средовых влияний на формирование различий в поведении человека фенотипическое разнообразие разлагают на два компонента: генетический и средовой. В качестве меры разнообразия служит дисперсия (варианса).

► Для краткости: генотипическая дисперсия признака — это

изменчивость признака, связанная с изменчивостью генотипов; средовая дисперсия признака — дисперсия, связанная с дисперсией средовых воздействий.

Таким образом:

В качестве меры для вклада генотипической дисперсии в фенотипическую изменчивость применяют понятие наследуемости, которая характеризует степень обусловленности фенотипической изменчивости какого-либо признака в популяции генотипическими различиями между особями. Иными словами, наследуемость показывает, какая доля изменчивости фенотипов связана с изменчивостью генотипов:

В данном выражении 1т — это коэффициент наследуемости в широком смысле, поскольку V_G включает все компоненты генотипической дисперсии. Иногда говорят о коэффициенте генетической детерминации. Коэффициент наследуемости может принимать значения от 0 до 1.

Уточним составные компоненты фенотипической дисперсии:

Дисперсии можно складывать при условии, что между ними отсутствует корреляция; если же она имеет место, то придется добавить еще несколько поправочных компонентов:

где Cov_GE— ковариация (корреляция) генотип — среда, V_GE — взаимодействие «генотип—среда», /л — ассортативность браков, V_M — дисперсия измерений (ошибка измерений, случайные флуктуации при повторных измерениях).

Рассмотрим подробно вклад каждого компонента в общую изменчивость фенотипа.

Генотипический компонент (V_G), в свою очередь, состоит из нескольких компонентов, отражающих разные типы взаимодействия генов:

• простой вариант суммирования эффектов генов (аддитивный тип взаимодействия);
• эпистатическое взаимодействие (эпистаз), когда одни гены влияют на экспрессию других генов;
• доминантный тип взаимодействия генов.

Основной вклад в генотипическую дисперсию вносит аддитивный тип взаимодействия (V), поэтому можно учитывать только его.

Какие факторы влияют на генотипическую дисперсию? Мутации ее увеличивают, селекция в результате естественного отбора или генетический дрейф — уменьшают.

Средовой компонент V_E состоит из двух составных частей:

Разделенная среда (shared) — V_s представляет такие влияния среды, как стиль родительского воспитания, доходы семьи, уровень интеллектуальной стимуляции в доме, т.е. одинаково воздействующие на родственников. Таким образом, разделенная среда может быть потенциальным источником их сходства. Другое ее название — общая среда.

Неразделенный компонент, или индивидуальная среда, — V_NS, Vi — это воздействия, которые неодинаковы у родственников, воспитываемых вместе (происшествия, отношения со сверстниками, различное обращение со стороны родителей). Эти средовые воздействия могут быть источником индивидуальных различий.

Исследования поведения человека показывают, что основной источник средовых влияний на психологические свойства человека — это индивидуальные средовые воздействия, то, что относится к понятию «неразделенная среда».

Взаимодействие «генотип—среда» — (G х Е), V_GE — сказывается в том, что среда оказывает разное действие на особи с разным генотипом. Понятно, что одно и то же средовое воздействие влияет на разные генотипы по-разному, вызывает разную реакцию, приводит к появлению разных свойств, признаков, как количественных, так и качественных. Почему это нужно в некоторых случаях специально учитывать? Например, исследования алкоголизма или девиантного поведения часто указывают на наличие генетически обусловленной уязвимости по отношению к обычным воздействиям внешней среды. Наличие определенного генотипа здесь связано с особой реакцией на средовые воздействия, которые не оказывают влияния на другие генотипы. В таких случаях речь идет не просто об изменчивости генотипов, определяющей вариации признака в фенотипе, а о свойстве генотипа определять изменчивость, которая возникает под влиянием внешней среды.

Большое число работ по взаимодействию GxE выполнено на животных. Можно сделать несколько важных выводов: в частности, как правило, вклад взаимодействий G х Е в общую изменчивость признака невелик по отношению к основным компонентам (генотип и среда). Если взаимодействия удается обнаружить, то они не имеют общего характера и весьма специфичны, т. е. генотип может обнаруживать взаимодействие с весьма специфичными компонентами среды.

Вообще обнаружение взаимодействий G х Е представляет собой большую проблему из-за сложностей взаимодействия генов, плейотропных и полигенных эффектов. Даже в случае болезней, связанных с одним геном, их фенотипическое выражение может сильно зависеть от других генов.

В любом случае требуется точная идентификация генотипа и взаимодействующих факторов среды. Приведем пример взаимодействия «генотип—среда» из области психопатологии. Имеется связь между присутствием в генотипе аллеля АроЕ 8-4 (вариант гена апо-липротеина Е) и риском развития болезни Альцгеймера, причем очевидно наличие нескольких типов взаимодействий GxE.

• Если аллель АроЕ e -4 отсутствует, то травмы головы не увеличивают риск заболевания болезнью Альцгеймера.
• Одно только наличие аллеля АроЕ e -4 приводит к двукратному повышению риска заболевания болезнью Альцгеймера.
• ♦    Наличие аллеля АроЕ в -4 в сочетании с травмой головы в десять раз увеличивает риск заболевания болезнью Альцгеймера.

Этот пример показывает, как от особенностей генотипа (есть или нет аллель АроЕ e -4) зависит реакция на воздействия среды (травмы головы). Под реакцией здесь имеется в виду появление признака в фенотипе (возникновение болезни Альцгеймера).

Корреляция «генотип—среда»  (r_GE) представляет собой еще один фактор, который необходимо учитывать. В этом случае генотип определяет средовые воздействия, не все, конечно, но какую-то часть. В некоторых работах употребляется термин «ковариация», Cov_Ge— Существуют три типа корреляции  (r_GE): пассивная, реактивная и активная.

При пассивной корреляции (r_GE) речь идет о «наследовании» среды в соответствии с наследственными задатками. Ребенок получает от родителей не только определенный генотип, но и среду, в которой воспитывается и которая может влиять на развитие его наследственных склонностей.

В случае реактивной корреляции (r_GE) окружающая среда определенным образом реагирует на свойства, связанные с генетическими особенностями человека. Иногда эту корреляцию называют эво-кативной (evocative), подчеркивая то обстоятельство, что генотип вызывает реакцию среды. Например, родители могут заметить математические или музыкальные способности ребенка и определить его в соответствующую школу. Если проявление этих способностей было связано с генетическими предпосылками, то мы имеем право говорить в этом случае о реактивной корреляции (r_GE). Родители по-разному ведут себя с капризным и раздражительным ребенком или с послушным и веселым.

Корреляция может повысить изменчивость, когда воздействие среды усиливает развитие свойств, связанных с наличием генетических задатков, которые и вызвали реакцию среды. Могут наблюдаться случаи отрицательной генотип-средовой корреляции, в результате которой происходит уменьшение изменчивости по данному признаку. Например, в школе зачастую основное внимание уделяется отстающим ученикам, которых стараются подтянуть до нормы. Отрицательная генотип-средовая корреляция часто сопровождает приведение личностных характеристик к биосоциальной норме в обществе.

Активная корреляция (r_GE) связана с тем, что человек с какими-то особенностями генотипа может выбирать для себя или создавать соответствующую среду. Лонгитюдные исследования довольно часто обнаруживают зависимость между поведением детей и характеристиками их среды во взрослом возрасте. Если данные особенности детского поведения генетически обусловлены, то это результат активной корреляции. Если выбор среды происходит по причинам, не связанным с особенностями генотипа, то это не является генотип-средовой корреляцией.

Активная и реактивная корреляция (r_GE) в ряде случаев проявляется в неожиданных на первый взгляд результатах, когда обнаруживается генетическая предопределенность событий, произошедших в жизни. Поскольку события, вызывающие острый или хронический стресс, играют большую роль в возникновении таких заболеваний, как депрессия, этот вопрос был предметом ряда исследований.

Близнецовые исследования жизненных событий, произошедших в течение года, показали, что около 20% дисперсии этого параметра обусловлено генетическими факторами (Kendler et al., 1993). Пломин с коллегами (Plomin et al., 1990) обнаружили еще большие значения наследуемости (40%) для контролируемых жизненных событий (события личного характера, зависимые от индивида).

Наследуемость

Обычно результаты такого рода вызывают скептическую реакцию у различного рода комментаторов. Действительно, абсурдно утверждать, что имеется, например, ген для развода или каких-либо других жизненных событий. Это всего лишь свидетельство генотип-средо-вой ковариации, еще одна иллюстрация того факта, что генетические особенности человека влияют на стиль его поведения, на выбор окружения, занятий — среды в широком смысле слова — и как следствие предопределяют повышенную или пониженную вероятность тех или иных происшествий. Отметим, что не предопределяют на 100%, а только влияют на вероятность их появления.

Корреляции (r_CF) и взаимодействия (G х Е) могут значительно усложнять психогенетический анализ. Их влияние на фенотипическую изменчивость может быть как положительным, в сторону ее увеличения, так и отрицательным (уменьшения). Для выяснения корреляций (r_GE) и взаимодействий (G х Е) полезны исследования с приемными детьми, когда можно оценить особенности генотипа у биологических родственников и проверить, как эти генотипы взаимодействуют с данной средой.

Эти взаимодействия в конечном счете могут приводить к результатам, которые можно трактовать таким образом; генотип может определять средовые воздействия, жизненный опыт индивида. Вот здесь психогенетика вносит существенные поправки в традиционные методы работы психологов. Обычно для оценки факторов риска развития тех или иных особенностей поведения изучают отношения в семье, и если устанавливают связь между поведением родителей и особенностями поведения детей, то интерпретируют это как свидетельство определяющей роли средовых воздействий. Таких эмпирических работ очень много.

Например, выясняется, что лица, злоупотребляющие алкоголем, имели родителей, которые использовали неэффективные методы воспитания и часто конфликтовали между собой. Или обнаруживается тенденция, что у лиц с высоким коэффициентом интеллекта в семьях создавалась интеллектуально стимулирующая среда.

Однако любая связь такого рода может иметь в основе генетические механизмы, что часто выясняется в ходе психогенетических исследований (на приемных детях, например). Может оказаться, что корреляция между стилем воспитания и особенностями поведения ребенка возникает не из-за того, что стиль воспитания приводит к формированию особенностей поведения, а, наоборот, из-за того, что генетически обусловленное поведение ребенка вызывает особое отношение родителей и влияет на характер их взаимодействия с ребенком.

Наличие корреляции «генотип—среда», особенно реактивной и активной, приводит к тому, что наследуемость физиологических или морфологических признаков организма означает не совсем то же самое, что наследуемость психологических свойств.

Человек в ходе своего развития все время совершает выбор, который определяет характер дальнейших средовых воздействий и сильно влияет на его последующее развитие. Склонности, на которых основывается выбор, тоже частично определяются какими-то генетическими причинами. В результате между генетическими задатками и конечным результатом — особенностями поведения — стоит очень сложный процесс взаимовлияний генотипа и среды.

На фенотипической изменчивости может сказываться ассортативность браков, т. е. наличие определенных предпочтений при выборе супругов. Ассортативность браков приводит к отклонению от законов менделевских популяций (одно из требований, которым должна удовлетворять такая популяция, — свободное скрещивание в пределах популяции). Чаще всего наблюдается положительная ассортативность, когда при вступлении в брак наблюдается положительная корреляция по какому-либо признаку между супругами.

Например, отмечена положительная ассортативность браков по коэффициенту интеллекта (рис. 3.1). Причем эта ассортативность сильнее всего выражена для крайних значений этого признака — липа с высоким коэффициентом интеллекта предпочитают вступать в брак с лицами с высоким коэффициентом (коэффициент корреляции 0,3-0,4). При низком значении коэффициента интеллекта тоже выбирают себе подобных. В последнем случае коэффициент корреляции особенно высок (0,68). При положительной ассортативности п популяции происходит увеличение генетической дисперсии, так как увеличивается разнообразие генотипов.

Рис. 3.1

Ассортативность браков по коэффициенту интеллекта в выборке супружеских пар в США. Пунктирная линия-значение средней (по Фогель, Мотульски, 1990)

Существует положительная ассортативность по таким признакам, как рост, музыкальные способности, социально-экономическое положение, склонность к невротизму. Отмечена ассортативность браков даже по некоторым параметрам ЭЭГ: очевидно, характеристики ЭЭГ влияют на какие-то особенности поведения, значимые для выбора партнера. В некоторых случаях встречается отрицательная ассортативность: например, рыжеволосые реже вступают в брак друг с другом. По ряду параметров личности ассортативность не обнаружена, например по темпераменту.

После того как мы уточнили понятия генотипической и фенотипической дисперсий и выяснили, из каких компонентов они складываются, вернемся к коэффициенту наследуемости. Поскольку генотипическая дисперсия практически определяется только аддитивной компонентой, употребляют понятие наследуемости в узком смысле:

h²=V_A/V_P.

Коэффициент наследуемости в этом случае отражает вклад аддитивных генетических факторов в наблюдаемую фенотипическую изменчивость.

Несколько соображений исключительно важны для правильного понимания, что такое наследуемость.

♦    Важно помнить, что когда мы говорим о низком коэффициенте наследуемости, то это совсем не означает, что отсутствует генетическая детерминация признака. Подавляющее большинство при знаков так или иначе детерминированы генетически. Речь идет о том, что в наблюдаемом индивидуальном разнообразии по данному признаку генотип не «виноват». Наследуемость может быть вообще равна нулю, если гены, участвующие в формировании данного признака, будут одинаковы у всех особей в популяции. Изменчивость признака, связанная с генетической изменчивостью, будет равна нулю, и коэффициент наследуемости соответственно тоже будет равен нулю. Наследственность и наследуемость — это разные понятия!

♦    Наследуемость — это характеристика не признака вообще. Это характеристика признака в данной популяции, при данной совокупности условий среды. В другой популяции, при иных воздействиях среды значения наследуемости могут быть другими.

Если признак обладает высоким коэффициентом наследуемости, то это совсем не означает, что он нечувствителен к средовым воздействиям. Самым распространенным заблуждением является уверенность в том, что если наследуемость равна 90%, то бесполезно менять средовые воздействия, ничего не изменится, все равно на признак уже не повлиять.

Рис. 3.2

Взаимодействие генотипа и среды

По величине генетической дисперсии в данных условиях нельзя предсказать, как она будет меняться под влиянием изменения среды.

Непонимание згой особенности подчас приводит к курьезам Так, в QUA суд признал мошенничеством рекламирование средства от облысения на том основании что появление лысины наследственно обусловлено.

Теоретически возможны ситуации, когда генетическая дисперсия признака может исчезнуть под влиянием среды. Напомним про взаимодействия «генотип—среда». Представим, что в популяции имеются два разных генотипа А и Б, по-разному реагирующие на изменение среды (рис. 3.2). Тогда возможно такое состояние среды, при котором средние значения признака для каждого генотипа совпадут (точка пересечения). В этой точке для данной популяции генотипическая дисперсия исчезнет и останется только средовая.

При уменьшении разнообразия средовых воздействий наследуемость будет возрастать, поскольку в этих условиях индивидуальные отличия в большей мере будут связаны с генетическими факторами. В принципе коэффициент наследуемости может быть равен единице. Это может также наблюдаться для жестко детерминированных признаков, практически не зависящих от средовых воздействий. Например, такие признаки, как цвет глаз, группа крови, практически не зависят от средовых воздействий, и вся наблюдаемая изменчивость определяется генотипической изменчивостью.

Для выявления генетических и средовых влияний на фенотипическое разнообразие применяются три основных подхода: близнецовые исследования, исследования приемных детей, семейный анализ (генеалогический). Постепенно развиваются и методы идентификации генов, непосредственно участвующих в формировании конкретных свойств.

Близнецовый метод

Близнецовый метод основан на существовании двух типов близнецов. Однояйцевые, или монозиготные, близнецы, как показывает само название, развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). После того как зигота начинает делиться, на какой-то стадии развития возможно отделение делящихся клеток друг от друга и разделение на два зародыша, каждый из которых начинает развиваться самостоятельно, как отдельный организм.

Разнояйцевые, или дизиготные, близнецы образуются при оплодотворении двух (и более) яйцеклеток и с самого начала развития представляют собой разные организмы.

С генетической точки зрения монозиготные близнецы полностью идентичны, у них на 100% одни и те же гены. Природа в данном случае производит клонирование человека (клон — это группа генетически идентичных особей). Частота встречаемости монозиготных близнецов составляет примерно 4 случая на 1000 рождений, и этот показатель довольно стабилен в разных популяциях. Если у человека это довольно редкое явление, то у некоторых млекопитающих такой вариант бесполого размножения имеет место на регулярной основе (у броненосцев, как правило, рождаются монозиготные двойни и четверни).

Факторы, влияющие на появление монозиготных близнецов, до сих пор остаются неизвестными. В отношении дизиготных близнецов ситуация более понятна, поскольку для их появления необходимо одновременное созревание двух или нескольких яйцеклеток. В связи с этим на вероятность появления дизиготных близнецов влияет уровень фолликулостимулирующего гормона. Этим, очевидно, объясняется увеличение вероятности рождения дизиготных близнецов с возрастом матери (максимум рождений в возрасте 35-39 лет). На уровень гормона может повлиять и наследственность. Наиболее высокая рождаемость дизиготных близнецов отмечена для Западной Африки (в Нигерии в племени йоруба — 4,2% рождений). Для Европы это значение составляет 0,8%.

Дизиготные близнецы с генетической точки зрения так же близки, как обычные дети одних и тех же родителей (общими являются примерно 50% генов). В отличие от монозиготных близнецов дизиготные близнецы могут быть разнополыми. В принципе, могут даже встречаться дизиготные близнецы, представляющие собой сводных братьев или сестер, т. е. имеющие только 25% общих генов. Если в период овуляции женщина вступала в половую связь с разными партнерами, то яйцеклетки могли быть оплодотворены сперматозоидами разных отцов. Изредка в ходе судебных экспертиз по определению отцовства обнаруживают такие близнецовые пары с разными отцами. В результате наличия двух типов близнецов создаются уникальные условия для психогенетических исследований и экспериментов, поскольку любые различия между монозиготными близнецами можно отнести только на счет средовых влияний. Дизиготные близнецы служат для контроля, поскольку особенности их развития до и после рождения (пре- и постнатальный онтогенез) во многом сходны и можно допустить равенство среды моно- и дизиготных близнецов.

Классический вариант близнецового метода

В классическом варианте близнецового метода исходят из оценок внутрипарного сходства близнецов. Для дискретных признаков используют понятия конкордантности и дискордантности. Если признак проявился у обоих близнецов (например, оба заболели шизофренией), говорят о конкордантности по этому признаку. Если у одного близнеца в фенотипе признак проявляется, а у другого нет (один болен, а другой остался здоровым), то речь идет о дискордантности.

Таблица 3.1

Конкордантность близнецов при некоторых заболеваниях (по Фогель, Мотульски, 1989, с изменениями)

Признак	Монозиготные близнецы (М3), %	Дизиготные близнецы (ДЗ), %	Отношение конкордантностей МЗ/ДЗ, %
Ишемическая болезнь сердца	19,0	8,5	2,4
Гиперфункция щитовидной железы	47,0	3,1	15,1
Сахарный диабет	55,8	11,4	4,9
Псориаз	61,0	13,0	4,7
Корь	97,4	94,3	1,03
Скарлатина	54,6	47,1	1Д6
Туберкулез	52,8	20,6	2,56

В табл. 3.1 приведены данные по конкордантности близнецов при некоторых заболеваниях. Значительные отличия в конкордантности у моно- и дизиготных близнецов указывают на большую роль генетических факторов, определяющих подверженность ряду заболеваний (см., например, данные по диабету). Само по себе высокое значение конкордантности еще ни о чем не говорит, важно соотношение показателей для моно- и дизиготных близнецов. Так, высокая кон-кордантность по кори наблюдается у всех близнецов просто из-за распространенности этого инфекционного заболевания (приведены сравнительно старые данные, когда заболеваемость инфекционными болезнями, о которых идет речь, была высока).

Для признаков, поддающихся количественной оценке, таких как, например, коэффициент интеллекта, определяют внутрипарный коэффициент корреляции между близнецами.

Поскольку у монозиготных близнецов 100% общих генов, а у дизиготных примерно 50%, то значение коэффициента наследуемости признака в узком смысле получают по следующей формуле:

где h²— наследуемость в узком смысле (доля фенотинической изменчивости, связанная с аддитивными генетическими эффектами), гмз — коэффициент корреляции признака среди монозиготных близнецов, r_дз — коэффициент корреляции признака среди дизиготных близнецов. В отечественной литературе этот показатель именуется коэффициентом Игнатьева.

Вклад общей (разделенной) среды в изменчивость можно оценить таким образом:

Наконец, вклад индивидуальной (неразделенной) среды и ошибку измерения получают по формуле:

Заметим, что /г не может быть больше 1, как это иногда случается на практике при использовании вышеприведенной формулы (3), поэтому прибегают и к другим способам подсчета. Для оценки наследуемости можно использовать показатель наследуемости Хользингера:

где К— конкордантносгь в процентах для моно- и дизиготных близнецов (М3 и ДЗ соответственно) или, если оценивать корреляцию,

Эти показатели неплохо себя зарекомендовали и являются полезными способами оценки для характеристики источников индивидуальной изменчивости.

Сразу отметим, что если корреляция среди монозиготных близнецов превосходит корреляцию у дизиготных близнецов более чем в два раза, то из первых двух формул (3) и (4) следует, что вклад общей среды в изменчивость признака в этом случае равен нулю.

Вернемся к табл. 3.1. Весьма любопытны данные по туберкулезу, они определенно указывают на большую роль генетических факторов, определяющих заболеваемость, хотя это инфекционная болезнь, возбудитель которой хорошо известен, т. е. причина заболевания — средовое воздействие. Если проанализировать данные по монозигот-ным близнецам, то выявляются еще более интересные подробности. Так, конкордантность часто наблюдается не только по факту заболевания, но и по тому, какой орган поражен (почки, кости), по локализации (вплоть до доли легкого).

В то же время вклад общих средовых воздействий равен нулю. Каким образом понимать эти данные? Важно все время помнить, что когда мы говорим о наследуемости и о соотношении вклада генетических и средовых воздействий в этот показатель, то имеем в виду вклад этих компонентов в наблюдаемую изменчивость по данному признаку. В случае инфекционного заболевания важнейшей характеристикой среды является распространенность инфекции. В годы, когда были собраны приведенные данные, практически каждый житель индустриально развитых регионов США и Европы сталкивался с этой инфекцией. Таким образом, изменчивость среды в этом смысле была очень невелика, инфекция присутствовала повсеместно. В этих условиях вероятность заболевания определяется главным образом наследственной восприимчивостью. В дальнейшем, когда заболеваемость туберкулезом значительно снизилась, средовые условия стали более разнообразными, начали изменяться и показатели наследуемости (в сторону уменьшения).

Этот пример еще раз подчеркивает, что показатель наследуемости зависит и от условий среды тоже.

Постоянно высокое значение отношения корреляций монозиготных близнецов к таковым у дизиготных может также указывать на наличие неаддитивных генетических эффектов или на разную степень общности среды у моно- и дизиготных близнецов.

В связи с этим важно проверить данные, полученные на близнецах, выросших вместе, с помощью альтернативных подходов.

Метод разлученных близнецов

Еще один вариант близнецового метода — это метод разлученных близнецов, позволяющий отделить сходство, вызванное одинаковым генотипом от сходства, причиной которого являются одинаковые воздействия среды. Данные по разлученным близнецам, которые воспитывались в разных семьях, позволяют существенно дополнить классический вариант близнецового метода.

Кроме того, если между монозиготными близнецами регистрируются какие бы то ни было отличия в фенотипе, то они могут быть связаны только с различными влияниями внешней среды (поскольку генотипы абсолютно идентичны). Именно это обстоятельство дает возможность обнаружить те воздействия среды, от которых зависит проявление исследуемого свойства в фенотипе. Это имеет большое значение, поскольку позволяет найти способ воздействия на индивида с целью наиболее полного развития желательных свойств или, наоборот, идентифицировать факторы риска развития болезней либо нежелательных особенностей поведения. Для такого поиска важно иметь близнецов, выросших в разных условиях.

При использовании метода разлученных близнецов сравнивается сходство монозиготных близнецов, выросших вместе, с данными по близнецам, разлученным после рождения и выросшим порознь. Метод дает возможность оценить воздействие разных сред на одинаковые генотипы. Однако подбор таких пар по вполне понятным причинам затруднителен, кроме того, как показывает детальный анализ, полное разлучение близнецов — это исключительно редкое явление.

Метод близнецовых семей

Третий вариант близнецового метода — метод близнецовых семей. Фактически речь идет о совмещении близнецового и семейного методов исследования. Эта разновидность исследований позволяет разобраться с так называемыми фенокопиями, т. е. с ненаследственными изменениями фенотипа организма, при которых в фенотипе в результате необычного воздействия внешней среды развивается признак, который обычно связан с определенным геном или набором генов. Например, есть ген, вызывающий гетерохромию радужной оболочки глаз, т.е. радужные оболочки глаз отличаются по цвету.

Точно такой же признак возникает как фенокопия в результате родовой травмы при повреждении шейного симпатического сплетения. Наличие фенокопии затрудняет анализ, поскольку один и тот же признак может быть и следствием определенного генотипа, и результатом специфического воздействия внешней среды.

Могут быть как наследственные, так и ненаследственные формы болезни. Так, заболевание краснухой во время беременности может привести к рождению глухонемых детей, причем эти аномалии неотличимы от наследственной глухонемоты. Ненаследственная форма данного заболевания, таким образом, представляет собой фенокопию.

При близнецовом анализе случаи дискордантиости могут быть обусловлены какими-то средовыми воздействиями, когда генетическая предрасположенность имеется, но средовое воздействие не дает ей проявиться и в результате этого один близнец заболевает, а другой — нет. Однако из-за существования фенокопии существует возможность возникновения, так сказать, другого типа дискордантности. Генетические факторы в данном случае роли не играют, просто у одного из близнецов возникает фенокопия, и эта пара, таким образом, тоже пойдет в анализ как дискордантная.

Признак может возникнуть как следствие определенного генотипа, а может появиться из-за специфического воздействия среды. Чтобы установить роль негенетических факторов и разобраться с природой конкордантности и дискордантиости, применяют метод близнецовых семей.

Когда речь идет о болезни, сравнивают показатели заболеваемости у родственников конкордатных пар близнецов и родственников дискордантных пар близнецов. Если дискордантность вызвана фено-копией, то риск заболевания у родственников дискордантных монозиготных близнецов должен быть примерно таким же, как в общей популяции. Если дискордантность возникла из-за какого-то средового воздействия, помешавшего проявиться наследственной предрасположенности, то риск заболевания в таких семействах все равно будет выше, чем в целом в популяции.

Применение метода близнецовых семей при исследовании диабета позволило установить, что у близнецов из группы конкордантных пар один из родителей намного чаще был болен диабетом, чем в группе дискордантных близнецовых пар. Это свидетельствует в пользу наличия двух форм заболевания диабетом: для одной большую роль играют средовые воздействия, а другая зависит от генетических факторов.

Метод близнецовых семей можно применять и для выяснения так называемого материнского эффекта, т.е. большего влияния матери на фенотип потомков. В основе этого явления может лежать цитоплазматическая наследственность. Митохондрии наследуются с цитоплазмой яйцеклетки, таким образом, в зиготе, возникающей после оплодотворения, все митохондрии унаследованы по материнской линии. Количество ДНК в митохондриях очень невелико, однако для некоторых признаков это может иметь значение. Еще одна причина материнского эффекта — это влияние материнского организма на плод в период внутриутробного развития.

Материнский эффект проявляется при сравнении детей в семьях, где матери являются монозиготными близнецами, с семьями, в которых монозиготными близнецами являются отцы. С точки зрения родства такие дети являются сводными братьями и сестрами, поскольку их отцы или матери генетически идентичны. У таких детей столько же общих генов, сколько у сводных братьев и сестер, — примерно 25%. Если сходство детей выше в семьях, где матери — монозиготные близнецы, по сравнению со сходством детей из семей, где монозиготными близнецами являются отцы, то это свидетельствует о наличии материнского эффекта.

Метод контрольного близнеца

Наконец, для определения влияния средовых воздействий на развитие того или иного признака в экспериментах можно применить метод контрольного близнеца. В экспериментальную и контрольную группы включают по одному близнецу из каждой пары. Если один близнец из пары подвергается воздействию определенного фактора, а другой служит контролем, то можно непосредственно оценить возможный вклад этого фактора в изменчивость признака. Например, можно проверить эффективность различных тренировочных программ. Так, тренировка речевого развития в возрасте 1,5-2 лет, по Гезеллу, привела к незначительным отличиям между контрольной и экспериментальной группами близнецов, причем эта разница в последующем быстро исчезла (в течение 3 месяцев).

Особенности близнецового метода

Со временем для определения монозиготных и дизиготных близнецов стали использовать не только внешнее сходство, но и целый набор признаков. Полисимптоматический метод учитывает цвет глаз, волос, рисунок отпечатков пальцев (дерматоглифику), различные системы групп крови (резус-фактор, ABO, MN), генетические маркеры. Такой анализ важен, так как большое внешнее сходство может встречаться и у дизиготных близнецов. Наиболее радикальный способ проверки — на тканевую совместимость. Поскольку монозиготные близнецы обладают идентичным генотипом, у них наблюдается полная тканевая совместимость и отсутствует реакция отторжения тканей при их пересадке.

Имеется целый ряд ограничений близнецового метода, прежде всего связанных с недостаточной репрезентативностью, так как по некоторым характеристикам наблюдаются систематические отличия между близнецами и обычными людьми.

Часть отличий связана с особенностями перинатального развития (до и после рождения). Для близнецов характерен более низкий вес при рождении, больший процент мертворождений, выше смертность в раннем возрасте, больше осложнений при беременности и родах.

Систематические отличия имеются и между ди- и монозиготны-ми близнецами. У монозиготных близнецов наблюдается более низкий вес при рождении, чем у дизиготных близнецов. При этом отмечаются и большие внутрипарные различия по весу (до 1000 г) между монозиготными близнецами, имеющими общий хорион. Несколько чаще встречаются у монозиготных близнецов и пороки развития (врожденный порок сердца, гидроцефалия). Внутрипарные различия по весу и ряду врожденных пороков у монозиготных близнецов, по-видимому, связаны с условиями внутриутробного развития и объясняются наличием общего хориона. Около 20% всех монозиготных близнецов развиваются в таких условиях, поэтому при анализе дискордантиости по ряду заболеваний желательно принимать во внимание это обстоятельство.

Другая особенность близнецов (как моно-, так и дизиготных) — это сниженные значения коэффициента интеллекта, особенно в раннем возрасте. В качестве причин этого явления обычно приводились вышеупомянутые особенности перинатального развития. Однако, по всей видимости, основную роль играют особенности развития близнецов после рождения. Близнецы неизбежно развиваются в непрерывном контакте друг с другом. В каком-то смысле каждый из них есть часть среды другого, что особенно выражено в случае монозиготных близнецов. В результате такая замкнутость друг на друга приводит к отставанию в речевом развитии. Близнецы, в частности, дольше задерживаются на стадии примитивной синпрактической речи. В результате средние значения коэффициента интеллекта монозиготных близнецов оказываются на уровне 90-93 баллов.

Роль близнецовых взаимодействий в задержке развития быта убедительно продемонстрирована, когда оценили коэффициент интеллекта у тех монозиготных близнецов, у которых второй партнер умер вскоре после рождения В этом случае оставшийся близнец развивается без отклонений и коэффициент интеллекта оказывается практически на уровне нормы (99 баллов).

Для некоторых близнецовых пар характерно возникновение разделения ролей, например, один из близнецов в основном осуществляет контакты с внешним миром, другой может доминировать в отношениях внутри пары. Это приводит к усилению внутрипарных отличий. Для некоторых пар обнаруживаются и варианты протестного поведения, когда близнецы начинают специально демонстрировать разное поведение в ответ на стремление окружающих всячески подчеркнуть их сходство. Данное обстоятельство также может повлиять на оценки внутрипарного сходства. В связи с этим при изучении наследуемости высших психических функций рекомендуется проводить специальный анализ близнецовой среды.

Наконец, еще один источник ошибок — это то, что общая (разделенная) среда для монозиготных близнецов является более «общей». Монозиготные близнецы больше времени проводят друг с другом, с ними одинаково обращаются родители. Имеется выраженная тенденция со стороны родителей монозиготных близнецов всячески подчеркивать их сходство, одинаково одевать, обращаться и т.п. У дизиготных близнецов степень разделенности среды меньше и соответственно оценки наследуемости, полученные классическим близнецовым методом, должны быть несколько завышены. В результате коэффициенты наследуемости, полученные другими способами, например в исследованиях на приемных детях, получаются несколько ниже.

Метод приемных детей

Метод приемных детей позволяет выяснить, что больше влияет на развитие признака — генетические задатки, или определенное воздействие среды. Для этого изучают детей, принятых на воспитание в другие семьи. В основе метода лежит сравнение их сходства с родителями биологическими и теми, которые их усыновили. Сходство с биологическими родителями трактуется как свидетельство генетических влияний, сходство с приемными — как показатель влияния общей среды. В качестве примера приведем исследование роли генотипа и среды в формировании такого признака, как коэффициент интеллекта (IQ). Было показано, что если коэффициент IQ родной матери был больше 120 баллов, то у детей этой группы, отданных на воспитание в другие семьи, впоследствии не отмечалось ни одного случая с IQ меньше 95, а у 44% детей он тоже был больше 120. Если посмотреть на коэффициент интеллекта тех приемных детей, у которых биологические матери имели IQ меньше 95 баллов, то оказывается, что в результате не было ни одного ребенка с коэффициентом интеллекта больше 120 баллов, а у 15% он был ниже 95. Такие данные свидетельствуют о большой роли генотипа в развитии этого признака.

При использовании метода приемных детей определяют корреляцию в развитии изучаемого признака между биологическими родителями и их детьми, воспитывающимися в других семьях. Наличие сходства в развитии признака при таких условиях говорит о вкладе генотипа в развитие признака (у детей и биологических родителей 50% общих генов). Если есть возможность, то определяют корреляцию между разлученными братьями и сестрами, отданными в другие семьи или оставшимися с биологическими родителями. Здесь тоже налицо отсутствие общих средовых влияний и сходство генотипа.

Такие же вычисления проводят в отношении приемных детей и их усыновителей. Сходство в развитии признака в этом случае свидетельствует о большой роли средовых воздействий, поскольку общая наследственность исключена. Еще один вариант — это сравнение приемных детей с родными детьми усыновителей. Сравнение детей, не являющихся родственниками, но воспитываемых в одной семье, дает возможность непосредственно оценить вклад общей среды в изменчивость признака, достаточно просто подсчитать коэффициент корреляции его выраженности.

Для наибольшей чистоты исследования необходимо подбирать случаи как можно более раннего усыновления, тогда воздействие другой среды будет минимальным.

Еще один возможный источник искажений при использовании этого метода связан с тем, что семьи, в которых воспитываются приемные дети, не совсем репрезентативны. Это связано с целым рядом требований, предъявляемых к усыновителям. Те влияния среды, которые представлены в этих семьях, характерны в основном для среднего класса, соответственно средовые воздействия в условиях экстремальной бедности и лишений остаются недооцененными. Недостаточная представленность воздействий среды, относящихся к различным факторам риска, может повлиять на результаты исследований.

Семейный (генеалогический) анализ

Этот метод основан на том простом соображении, что у родственников имеется некоторая часть одинаковых генов, поэтому можно определить генотипическую корреляцию (r_R). Фенотипическую корреляцию можно установить экспериментально. Коэффициент наследуемости при этом вычисляется как отношение этих корреляций:

h² = r_р / r_д

Для монозиготных близнецов генетическая корреляция равна 1. Для родства первой степени она составляет 1/2 (0,5). Сюда относятся корреляция ребенок—родитель, а также корреляции между детьми одних родителей, в том числе и дизиготными близнецами. В случае родства второй степени генетическая корреляция равна 1/4 (0,25). Это корреляция между бабушками (дедушками) и внуками, дядями (тетями) и племянниками (племянницами), сводными братьями и сестрами (для которых общим является только один родитель). Для третьей степени родства корреляция равна 1/8 (0,125) — между двоюродными братьями и сестрами.

При таком подходе приходится делать слишком много допущений, в частности, пренебрегать ковариациями и генотип-средовыми взаимодействиями, не учитывать ассортативность браков. На практике такие способы подсчета вполне применимы при селекции у животных однако в отношении поведения человека их применяют редко.

Еще одной принципиально важной особенностью, ограничивающей применение семейного анализа в психогенетике, является невозможность отделения генетических эффектов от средовых. Невозможно сказать, чем объясняется сходство членов семьи, — тем, что у них схожие генотипы (частично идентичные генотипы), или же тем, что они живут в одних и тех же условиях (частично идентичные средовые воздействия). Ответ на этот вопрос становится практически невозможен, особенно при изучении полигенных (зависящих от многих генов) признаков. Нельзя, конечно, сказать, что семейный анализ не может ничего дать — например, отсутствие фенотипической корреляции по какому-то признаку может быть достаточно информативным. Изучение родословных в случае простых типов наследования может оказаться исключительно важным, несмотря на то, что большинство психологических признаков полигенно. Тем не менее, семейный анализ важен как дополнительный метод, позволяющий уточнить данные, которые получены с помощью других методов психогенетики.