Перспективы отбора. От зелёных пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

Исследование представляло собой так называемый полногеномный поиск ассоциаций (GWAS, Genome-Wide Association Study). У этой методики много тонкостей и подводных камней. Одна из главных проблем связана с популяционной стратификацией. Это значит, что исследуемая популяция, возможно, подразделена на части (субпопуляции), различающиеся по частотам встречаемости каких-то генов и признаков. Из-за этого возникает опасность обнаружить ложные ассоциации. Иными словами, мы можем подумать, что данный аллель тесно связан с данным признаком, хотя на самом деле просто случайно так совпало, что в одной из субпопуляций и данный аллель, и данный признак встречаются с повышенной частотой. Это называют «проблемой гена китайских палочек». Название происходит от следующей притчи. Якобы один генетик решил выяснить, какие гены влияют на склонность есть палочками. Он попросил своих студентов (среди которых были индивиды европейского и азиатского происхождения) сообщить ему, как часто они пользуются палочками во время еды. Затем он генотипировал ответивших и провел поиск ассоциаций. Обнаружился локус, строго коррелирующий с использованием палочек. Генетик тут же опубликовал статью, в которой сообщил об открытии гена SUSHI

(Successful Use of Selected Hand Instruments). Спустя пару лет выяснилось, что SUSHI

на самом деле представляет собой один из генов комплекса гистосовместимости (они очень вариабельны и играют важную роль в работе иммунной системы) и один из аллелей этого гена намного чаще встречается у азиатов, чем у европейцев. Разумеется, этот ген не имеет ни малейшего отношения к использованию палочек. Однако, поскольку в азиатской культуре данное действие распространено шире, чем в европейской, GWAS выявил сильную и достоверную ассоциацию, не имеющую биологического смысла (Hamer, Sirota, 2000).

Чтобы справиться с проблемой «гена китайских палочек», разработаны две группы методов. Первая основана на анализе данных по отдельным семьям: сравнивают родителей и детей или родных братьев и сестер, чтобы проверить, сохраняется ли ассоциация внутри отдельно взятой семьи. «Гены китайских палочек» не выдерживают такой проверки. Вторая группа методов связана с анализом неравновесного сцепления генов

: если интересующий нас аллель чаще, чем ожидается при независимом наследовании, встречается в комбинации с определенными аллелями других, произвольно выбранных генов, то есть основания заподозрить, что мы имеем дело с «геном китайских палочек».

Ученые использовали эти и целый ряд других методов, чтобы очистить полученные результаты от ложноположительных сигналов. В итоге удалось выявить 74 полиморфных локуса, каждый из которых с большой вероятностью действительно влияет, тем или иным образом, на продолжительность обучения. Три локуса, найденные в предыдущем исследовании, были повторно выявлены в новом.

Как и следовало ожидать, все эти гены влияют на уровень образования слабо. Эффект каждого по отдельности соответствует 3–9 неделям учебы и объясняет от 0,01 до 0,035 % изменчивости по признаку «продолжительность обучения». Причем суммарный эффект всех 74 генов меньше суммы их индивидуальных эффектов.

В распоряжении исследователей имелись сведения не только о продолжительности обучения протестированных индивидов, но и о других фенотипических признаках, в том числе связанных с работой мозга. Это позволило оценить генетические корреляции, то есть то, в какой мере гены, влияющие на уровень образования, влияют также и на другие признаки.

Получилось, что генетические варианты, способствующие долгой учебе, коррелируют также с хорошими умственными способностями, большим объемом мозга и почему-то с повышенным риском биполярного расстройства. Обнаружены также крайне слабые, но все же достоверные положительные корреляции с риском шизофрении и ростом. Для этих же полиморфизмов выявлены и достоверные отрицательные корреляции: с невротизмом, риском болезни Альцгеймера, а также с массой тела.

Функциональный спектр этих 74 генов оказался весьма показательным. Среди них резко повышена доля генов, участвующих в развитии и работе мозга. Мутации в них часто ведут к умственной отсталости, уменьшению объема мозга, повышают риск болезни Альцгеймера и других нарушений когнитивных функций. Одни экспрессируются в развивающемся мозге у эмбрионов, регулируя деление клеток-предшественников нейронов, миграцию молодых нейронов и рост неокортекса, другие играют роль в синаптической пластичности (в том числе — в образовании дендритных шипиков и новых синапсов) в течение всей жизни. Синаптическая пластичность, как известно, лежит в основе долговременной памяти, без которой невозможно чему-то научиться.