Почему наука не может без двойняшек

Изучение близнецов — важный инструмент для современной науки о наследственности. Look At Me разобрался, зачем учёные исследуют близнецов и какие выводы о причинах ожирения, высокого интеллекта и депрессии можно сделать на основе таких наблюдений.

Зачем нужно изучать близнецов?

Близнецов в основном изучает генетика поведения, дисциплина на стыке психологии и генетики. Она исследует то, как человек наследует психические и психофизиологические особенности. Но кроме неё близнецов используют и в других естественно-научных областях знания. Всё потому, что с помощью близнецов легче всего определить, формирует ли особенность среда, в которой растёт и развивается человек, или она наследственная. Такие наблюдения помогают определить даже долю факторов первого или второго типа в появлении болезни или особенности развития организма.

Однояйцевые близнецы (монозиготные, гомозиготные, идентичные) — два и более плода развились из одной оплодотворённой яйцеклетки.

Многояйцевые близнецы (гетерозиготные, дизиготные) — два и более плода развились из двух и более яйцеклеток.

Учёные изучают однояйцевых или многояйцевых близнецов, которые либо всю жизнь прожили вместе, либо в какой-то момент расстались — и потому на них влияли разные типы среды. Набор генов у близнецов очень похож, а потому различия, скорее всего, обусловлены внешними факторами. Хотя иногда могут изучать всего одну пару близнецов, лучше всего рассматривать максимально широкую выборку. Но это тоже зависит от характера исследования. Судьбы некоторых близнецов настолько уникальны, что они сами по себе интересны науке. Для точности разные типы близнецов сравнивают друг с другом, то есть изучают, насколько однояйцевые близнецы похожи друг на друга в сравнении с многояйцевыми.

Почему изучению близнецов не стоит доверять полностью?

Во время исследования близнецов учёные делают несколько допущений, чтобы упростить процесс.

Родители близнецов не похожи друг на друга. Это допущение означает, что набор генов отца и матери пары близнецов максимально различается: один партнёр ищет для рождения детей человека с другой внешностью. Если бы люди выбирали похожих на себя партнёров, то в случае с многояйцевыми близнецами нельзя было бы говорить о том, что они делят не более 50% генов. Из-за этого определение доли влияния наследственности может быть неточным.

Близнецы растут в похожей среде. Учёные предполагают, что близнецов воспитывают в одном доме одними методами. При этом существуют исследования, согласно которым в одной среде чаще растят идентичных близнецов, чем многояйцевых.

Влияние генов и среды рассматривают отдельно. То, что поведение гена в определённой среде может измениться, не учитывают.

Упрощение механизма работы генов. Обычно исходят из того, что если ребёнок получил от матери рецессивный ген, связанный с голубым цветом глаз, а от отца — доминантный карий, то глаза у него будут такого цвета, как у отца. На самом деле всё не так однозначно. Механизм работает гораздо сложнее, и точно результаты взаимодействия генов предсказать нельзя.

Что узнали благодаря близнецам

Интеллект во многом связан с наследственностью

Российские учёные в 1990-х и 2000-х занимались исследованием того, насколько интеллектуальные способности связаны с наследственностью, а насколько — со средой. С помощью энцефалограммы они исследовали 100 пар близнецов в состоянии покоя и при разных нагрузках, а через 5–6 лет повторили анализ с теми же людьми (правда, нашлась только половина испытуемых). Выяснилось, что начиная со второго-третьего года жизни интеллект (если измерять его в разном возрасте) начинает коррелировать, то есть способности человека как будто заложены в нём. Вклад наследственности в интеллектуальные показатели со временем растёт.

Но не всё так просто. Похожее исследование, но со взрослыми близнецами, провели в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Там близнецов сравнивали по многим параметрам, в основном связанным с интеллектуальными и эмоциональными особенностями, а также по результатам выпускного экзамена из средней школы, GSCE. Оказалось, что, несмотря на зависимость общего интеллекта от генов, на него влияют и другие факторы, которые, впрочем, тоже связаны с наследственностью. После исследования учёные осознали этическую проблему унифицированных экзаменов: если все дети воспитываются в одинаково хороших условиях, то их оценки будут слишком зависимы от их генов. Непонятно, насколько это справедливо.

Депрессию можно унаследовать

В современной психиатрии считается, что депрессия может быть характерной чертой для целых семей — её можно унаследовать. Исследования на идентичных близнецах, которые живут вместе, показали, что если один из них впадает в депрессию, то риск депрессии у его брата или сестры вырастает на 76%. А если близнецы были разлучены, то они оба заболевают клинической депрессией в 67% случаев. Эти данные указывают на то, что в развитии депрессии силён генетический фактор. Однако то, что в случае идентичных близнецов показатель всё-таки далёк от 100%, говорит о влиянии средовых факторов. Иначе говоря, если у кого-то из ваших родителей депрессия, то вы можете устроить свою жизнь так, чтобы не заболеть ею. Вообще, близнецы помогли многое узнать о наследуемости психологических расстройств. Так, исследования как однояйцевых, так и многояйцевых близнецов в Европе и Японии показали, что шизофрения наследуется в 80–85% случаев.

Как связаны ожирение, диеты и гены

Датские учёные в 2010 году выяснили, почему за последние 70 лет стало больше людей с ожирением. Они основывались на данных предыдущих исследований близнецов, согласно которым эта болезнь наследуется в 60–70% случаев. Учёные провели новые исследования, чтобы понять, не может ли выбор диеты (то есть, по идее, средовой фактор) тоже основываться на генах. Они измеряли индекс массы тела и индекс массы жира датских близнецов, а также учитывали, как они питаются. Оказалось, что у мужчин высока генетическая корреляция индекса массы тела, индекса массы жира и охвата талии, а у женщин к этому добавился ещё и охват бёдер. Дальнейший анализ показал, что генетические особенности связаны с выбором диеты, но корреляция может быть несущественной. А физические упражнения снижают вероятность проявления активности генов, связанных с ожирением.

Как именно занятия спортом влияют на здоровье

Научные изыскания о пользе спорта обычно ограничивались анкетами-опросниками, из которых можно было сделать вывод, что регулярные упражнения в долгосрочной перспективе делают людей более здоровыми. Оставалось неясно то, как это происходит конкретно, потому что учесть генетику и жизненный опыт подопытного было нельзя. Это касалось даже экспериментов, когда группа людей занималась спортом, а контрольная группа — нет. В Университете Ювяскюли в Финляндии решили проблему, проследив развитие тела и мозга близнецов, которые в подростковом возрасте вместе занимались спортом, а во взрослой жизни уже не разделяли эту привычку. Таких близнецов было непросто найти, поскольку даже расставшиеся друг с другом близнецы сохраняли похожий уровень физической активности. В итоге 10 нужных пар нашли, и учёные провели много анализов, в том числе просканировали их мозг. Оказалось, что «ленивый» близнец обладал проблемами с метаболизмом, он был менее вынослив, и у него был выше процент жира в теле, при том что братья и сёстры питались одним и тем же. Мозг близнецов тоже различался: у активного близнеца было больше серого вещества, особенно в области, связанной с моторикой и координацией.

То, что мы ищем в своих партнёрах, связано с генами

Исследования 4000 близнецов, проведённые австралийскими учёными, помогли выявить наследуемость некоторых предпочтений при выборе партнёра. В опроснике участники эксперимента отмечали, какие качества из списка они ищут в потенциальных спутниках жизни — доброту, ум, креативность, лёгкий характер, хозяйственность, внешнюю привлекательность и т. д. После обработки результатов выяснилось, что некоторые из желаний можно назвать наследственными. Так, возможно, у женщин наследуются стремления найти доброго, привлекательного, здорового мужчину, который способен зарабатывать. У мужчин наследуемых стремлений удалось выявить меньше из-за не такой репрезентативной выборки, и это, как ни странно, хозяйственность и религиозность.

Мужская гомосексуальность может не полностью зависеть от генов

В прошлом году учёные из Северо-Западного университета в Чикаго провели исследование на близнецах, чтобы выявить, насколько мужскую гомосексуальность определяет наследственность. Они изучили 400 пар близнецов и обнаружили, что вклад генов в формирование сексуальной ориентации составляет примерно 40%. Учёные отмечают, что гомосексуальность — не выбор: на поведение генов влияют неподконтрольные факторы. И они не социальные, а биологические — просто ненаследственного характера. Учёные обнаружили эпи-марки, которые, вероятно, могут активизировать ген, отвечающий за сексуальную ориентацию. У женщин таких особенностей выявлено не было.

фотографии via Craig Ward, Shutterstock ( 1, 2 )

Что опыты над близнецами говорят о мозге