Один признак, но много генов

 

Когда некое свойство животного хорошо наследуется, это позволяет проводить селекцию, т.е. отбор потомков с большим или меньшим проявлением этого признака. Человек давно пользуется селекцией, с тех пор как около тридцати тысяч лет назад начал приучать собаку. Проводя селекцию лабораторных животных, учёные получили огромное количество генетических линий мышей и крыс. В результате подбора родительских пар с одинаковым проявлением некоего признака, через несколько поколений получают животных, которые имеют общую генетическую характеристику, общий генотип. Тогда можно утверждать, что отличия полученной линии от других животных того же биологического вида обусловлены именно генетическими особенностями.

Часто используют, так называемую, расходящуюся селекцию, или плюс-минус селекцию. При этом ведут отбор в противоположных направлениях. Например, когда мышь давно живёт в клетке, она считает себя хозяйкой этой территории. Если в эту клетку посадить другую мышь, то хозяин (у самцов эта особенность поведения значительно более выражена, чем у самок) атакует чужака. Хозяина территории называют резидентом, а вторгшегося чужака — интрудером. Но мыши проявляют различную агрессивность. Одни резиденты стремительно бросаются на интрудера и тут же вступают с ним в схватку. Другие резиденты крайне неторопливы, они медленно, по сложной кривой приближаются к интрудеру, и далеко не каждый раз встреча завершается дракой. Если скрещивать друг с другом агрессивных самцов и самок, их потомство, в среднем, будет более агрессивным, чем родительское. Одновременно будем получать потомство от тех мышей, которые неагрессивны, медленно атакуют интрудера. Эти потомки будут ещё менее агрессивны, чем их родители. Через несколько поколений мы получим две линии мышей, которые будут сильно отличаться друг от друга по скорости атаки интрудера — линию агрессивных и линию неагрессивных мышей.

Количество поколений, необходимых для получения чётких различий выраженности признака, который мы изучаем зависит от количества генов, которые участвуют в формировании этого признака. Чем меньше генов, тем быстрее выявляется разница. Если ген всего один, то достаточно одного поколения. Но это — единственный ген для признака — бывает крайне редко, а особенно в случае с поведением. Подавляющее количество признаков поведения определяется множеством генов.

Кроме того, законы наследования сложны. Совсем не обязательно проявление признака у потомков будет неким средним между его проявлениями у матери и у отца. Возьмём такой явный и хорошо изученный признак как длина тела. У человека этот признак называется ростом. Предложено несколько формул для определения роста детей в зависимости от роста их родителей. Все они дают результат с точностью лишь до нескольких сантиметров и с вероятностью, которая всегда меньше единицы.

Если же мы будем рассматривать некие особенности поведения, то предсказания всегда будут ещё менее точны. А очень бы хотелось знать наверняка! Но на современном уровне знаний это невозможно. Что, может быть, и к лучшему, потому что это привело бы к формированию запретов на вступление в брак многих людей с определёнными дефектами. Пока что врачи ограничиваются предупреждением будущим родителям о некой вероятности рождения их детей с определёнными особенностями.

В средствах массовой информации часто встречаются заголовки типа «Обнаружен ген чего-то (злобы, дружелюбия, шизофрении, музыкальных способностей)» Однажды я даже встретил сообщение в Интернете о том, что в Финляндии обнаружен ген асоциального поведения в состоянии алкогольного опьянения! Подобные искажения реальности, к сожалению, необходимы журналистам, которые плодят сенсации на пустом месте. Они хотят привлечь внимание читателей простыми и страшными известиями. Можно было бы, идя по порочному пути жёлтой прессы, объявить об открытии «генов застольного этикета». Рис едят повсюду, но на Дальнем Востоке едят палочками, в Средней Азии — руками, а в Европе — вилкой. Если сопоставить геномы японца, казаха и норвежца, то, несомненно, обнаружатся различия. Эти-то различия журналист и объявит «генами застольного этикета». 

В действительности же во всех подобных случаях речь идёт о том, что исследователи обнаружили очередной ген, который чаще встречается у тех, кто проявляет некую форму поведения. В частности, в упомянутой работе финских учёных было обнаружено, что у людей, неоднократно задержанных полицией за дебоши в пьяном виде, несколько чаще встречаются определённые особенности генома. Это, конечно, не даёт оснований говорить о генетическом детерминизме асоциального поведения.

Сложность наследования психических расстройств, в частности, участие в развитии болезни не одного, а множества генов показал С.Н. Давиденков (1880-1961). Среди родственников больного можно не обнаружить ни одного человека с тяжёлыми расстройствами психики, отмечены только некоторые странности: одна тётка хохотала без умолку, другая была очень суеверна, один кузен гневлив, другой любил бродяжничать и т. п. В целом вся родня здоровая, а у самого больного обнаруживается тяжёлое расстройство психики с бредом и галлюцинациями.

Поэтому очень интересной и важной задачей является определение удельной роли генетической наследственности и влияний среды для всех многочисленных и многообразных проявлений поведения.

Рассмотрим такую важную особенность поведения многих людей как зависимость от химических веществ. В развитии химических зависимостей роль наследственности определяется на уровне 40-60%. Развитие злоупотребления алкоголем, кокаином и т.п. зависит и от генов, и от социальной среды.

Развитие зависимостей связано с двумя группами генов. Первая группа генов — гены метаболизма алкоголя и наркотиков. Алкоголь в организме окисляется в токсичный ацетальдегид с помощью алкогольдегидрогеназы. Мутация в гене алкогольдегидрогеназы (ADH1b) резко увеличивает скорость работы фермента, алкоголь быстрее перерабатывается, а ацетальдегид быстро накапливается (это как раз то злобное вещество, которое вызывает неприятные ощущения состояния похмелья). Следующий этап — обезвреживание токсичного ацетальдегида (ген ALDH2 альдегиддегидрогеназы). Носители мутации в гене ADH1b обладают повышенной чувствительной к алкоголю – они просто не в состоянии слишком много выпивать для того, чтобы стать алкоголиками. Мутация в гене ALDH2 приводит к непереносимости алкоголя, т.к. фермент совсем не работает и ацетальдегид не расщепляется.

Вторая группа генов связана с особенностями передачи нервного импульса и работой системы положительного подкрепления. Это гены, которые влияют на эмоциональное состояние, особенности психики и поведения. В основном это гены, кодирующие нейромедиаторы (дофамин, серотонин, норадреналин, гамма-аминомасляная кислота), гены, кодирующие рецепторы и регулирующие метаболизм нейромедиаторов. Мутации в генах могут приводить к недостатку или переизбытку серотонина, уменьшению количества рецепторов дофамина и т.д.

Большинство таких генов не работает по принципу переключателей, мутации в генах часто имеют слабые эффекты. Проявление разных вариантов этих генов зависит от условий среды. При плохих условиях воспитания в детстве генетические различия проявляются и «неудачные» варианты оказывают свое действие, люди оказываются более склонны к депрессии или повышается вероятность асоциального поведения. В хороших условиях рисковые эффекты компенсируются. Всех детей надо воспитывать хорошо.

Каждый нейромедиатор играет свою важную роль. Дофамин обеспечивает механизмы закрепления положительных и отрицательных эмоций. Дофаминовую недостаточность характеризуют низкий уровень самоконтроля, импульсивность и низкая нормативность социального поведения. Серотонин отвечает за самообладание и эмоциональную устойчивость, контролирует восприимчивость мозговых рецепторов к «гормонам стресса» — адреналину и норадреналину. У людей с пониженным уровнем серотонина снижено настроение, случается депрессия. Гамма-аминомасляная кислота оказывает успокаивающее действие. Избыток, как и недостаток гамма-аминомасляной кислоты, может вызвать бесконтрольное чувство беспокойства.

Частоты встречаемости разных вариантов ферментов различается в разных странах. «Быстрая» алкогольдегидрогеназа встречается у 10% россиян, у 70% японцев и китайцев, у 80% тайваньцев, и практически не встречается у финнов. Неактивная альдегиддегидрогеназа также чаще встречается в Юго-Восточной Азии — у 45% процентов населения.

Таким образом, можно говорить о том, что в генах может быть заложена «склонность» к трезвому образу жизни (из-за нарушения метаболизма алкоголя). Алкоголизм не заложен в генах. Даже при заложенной в генах способности к неумеренному употреблению алкоголя, выбор «пить или не пить» является выбором человека, а не его генов.