Генетика и образование

Среди всего прочего учителей на уроках поражает то, насколько дети разные: насколько по-разному они себя ведут, по-разному учатся. Судя по всему, некоторые из этих различий передаются по наследству: мы видим, что некоторые дети умнее, некоторые быстрее бегают и в целом лучше в спорте, у некоторых ярко выражена эмпатия, некоторые дети склонны к творчеству. Часть этих черт и способностей до какой-то степени присутствует у всей семьи, так что можно сделать вывод о том, что на них как-то влияют гены.

Наследуемость успехов в образовании

Один из способов исследовать это явление — посмотреть на наследуемость, которая показывает, до какой степени определенная черта — интеллект, творческие либо спортивные способности или, например, рост человека — предсказывается, объясняется генетическим сходством. Чтобы проанализировать уровень наследуемости, психологи и психогенетики используют такой метод: они смотрят на сходство членов одной семьи в определенной черте, например росте. Предположим, есть семья с однояйцевыми близнецами. Генетически они одинаковы, и часто их рост очень похож. Потом можно посмотреть на обычных сиблингов, которые генетически схожи в среднем только на 50%, и оценить, насколько похож рост у них. Возможно, сходство в росте будет меньше, чем у однояйцевых близнецов. Тот факт, что рост у однояйцевых близнецов больше похож, чем у сиблингов, заставляет нас предположить, что он очень сильно зависит от генов. Можно сделать соответствующие расчеты и получить численные результаты, ведь наследуемость — это пропорция различий, оценка, какая часть из них задана генами. В случае с ростом наследуемость составляет около 80%, то есть то, насколько высоким вырастет ребенок, на 80% зависит от роста его родителей и на 20% — от среды, например от качества питания. То же самое можно проделать и с образованием.

В Великобритании Ева Краполь с коллегами провела исследование на большой выборке, в котором сравнила результаты экзаменов однояйцевых и разнояйцевых близнецов по разным дисциплинам, которые они сдавали в шестнадцать лет. Для оценки наследуемости использовался один и тот же метод. Оказалось, что результаты экзамена наследуются примерно на 60%. То есть около 60% вариантов того, насколько хорошо вы сдаете экзамены, зависит от ваших генов. Вы можете сказать: «Ну, это просто интеллект», ведь интеллект наследуется на 50–75%. Исследователи попытались описать это статистически, а также измерили некоторые другие черты, которые, по-видимому, часто коррелируют с образовательными достижениями: личностные характеристики детей, их здоровье, благополучие. Они также попросили родителей заполнить опросники о том, демонстрировали ли дети проблемное поведение. Некоторые из этих факторов коррелировали между собой, и по ним можно было предсказывать результат образования. Кроме того, оказалось, что все они также крайне сильно наследуются. Этот набор факторов, не имеющих ничего общего с интеллектом, мог объяснить наследуемость результатов экзаменов в той же степени, что и сам интеллект. Так что, по-видимому, дело не только в генах интеллекта.

Группа исследователей во главе с Кайли Римфелд обратила внимание на отдельные дисциплины: математику, искусство, науку, экономику и предпринимательство. Ученые посмотрели на наследуемость для каждой из них, исключив фактор интеллекта. То есть они изучали только различия между наследуемостью отдельных дисциплин. В таком исследовании можно оценить генетические эффекты: одинаковы ли они для разных дисциплин или имеются отличия? Можно ли выделить отдельные гены, отвечающие за успехи в науке, и гены искусства? Исследователи обнаружили, что наследуемость все еще очень высока — от 40 до 60% — и между дисциплинами не было больших различий. Судя по всему, на них влияют общие гены, которые задают успехи в образовании.

Здесь нужно сделать шаг назад и спросить: а что такое гены? Это расположенные в клеточных ядрах участки ДНК, которые отвечают либо за производство белков, либо за регулирование деятельности других генов, производящих белки. Как же создание белков в ядрах биологических клеток оказывает эффект на образовательные достижения? Это очень сложный вопрос, и для детального ответа на него понадобятся десятилетия исследований. Этот ответ будет связан с особенностями биологического и когнитивного развития детей и того, как на ребенка влияют окружающие условия разных уровней: биологическая среда, физиологическая среда его организма, физическая среда, с которой он взаимодействует, и социальная среда. И часто сам ребенок задает эти условия во время динамичного взаимодействия с ними.

Гены и успешность

Можно спуститься в исследованиях на уровень ДНК. Человеческая ДНК почти вся одинаковая — это то, что делает нас людьми, но в популяции можно зарегистрировать по всему геному некоторые различия в составляющих его элементах и посмотреть, как они коррелируют с различиями в образовательных достижениях.

Еще одна группа исследователей во главе с Корнелиусом Ритвельдом провела исследование на 120 000 индивидах — это очень крупная выборка. Они взяли широкий показатель: сколько лет эти люди посвятили образованию. Оказалось, что предсказательная сила различий в ДНК очень мала: корреляции очень слабы, и заметить их можно только на очень больших выборках. Это говорит о том, что различия в образовательных достижениях зависят от совместной работы многих генов. Это очень странно, поскольку известно, что наследуемость семейных черт составляет около 40%, но зарегистрированные корреляции между различиями в ДНК и образовательными достижениями объясняли только 2% дисперсии в образовательных достижениях. Таким образом, если используется метод исследования семейного сходства, оказывается, что гены задают 40% различий, но если измерять гены напрямую, то ничего похожего не наблюдается.

Интересно, что в Новой Зеландии было проведено еще одно исследование, в котором эти ДНК-маркеры применили к другой выборке — на этот раз к группе взрослых людей, которые уже прожили долгую жизнь. Можно было узнать, что с ними происходило в разные моменты жизни. Оказалось, что участки ДНК, которые предсказывают школьные успехи, также предсказывали никак не связанные с образованием показатели, такие как заработок. Были выявлены интересные корреляции: если ДНК предсказывает, что вы будете, например, успешны в образовании, у вас наверняка будет обеспеченная семья.

И третье, что показало это исследование: хотя ДНК предсказывает, что человек будет успешен при получении образования, это не значит, что у него будет счастливая жизнь. Некоторые из тех, у кого были хорошие образовательные способности, не были счастливее или здоровее остальных. Таким образом, этот комплекс генов оказывает общие эффекты на успехи в освоении разных дисциплин. Но, по-видимому, на счастье и на здоровье они не влияют. Таким образом, в этой области еще остались загадки.

Интеллект и окружающая среда

Многие учителя, с которыми я разговаривал о генетике, возмущались: «Это такой детерминистский и редукционистский взгляд на детей!..» Необходимо подчеркнуть: если гены влияют на образование, это не значит, что результат образования полностью ими предопределен. В генетических исследованиях ученые пытаются понять, как окружающая среда может изменить образовательные достижения.

Вот пример, основанный на реальных данных: хотя интеллект в целом хорошо наследуется, у людей из очень бедных семей наследуемость резко снижена. То есть у них хороший генетический потенциал, но их сдерживает среда. Таким образом, если перевести человека в среду с меньшим количеством возможностей, наследуемость падает. Второй пример вымышленный: его проще всего понять с точки зрения медицины. Например, я протестировал чью-то ДНК и говорю: «Если у вас болит голова, то, судя по вашей ДНК, вам лучше пить ибупрофен, а не парацетамол: у вас такая физиология». Или: «У вас средний возраст, и с учетом вашей физиологии вам стоит заниматься физкультурой, потому что у вас могут забиться артерии». Или: «У вас хорошие механизмы репарации ДНК. Если хотите, можете курить, проблем не будет». В каждом из этих случаев я смотрю на ДНК и прикидываю, как лучше лечить головную боль, как лучше поддерживать здоровье и хорошую форму в среднем возрасте и так далее.

Когда мы изучаем ДНК, мы пытаемся понять, в каких условиях результат будет наилучшим. В случае с образованием мы хотим определить, как лучше всего учить детей и как различные факторы вроде здоровья и физической формы могут помочь им достичь наилучших результатов.

Это перевод материала нашего англоязычного издания Serious Science. Послушать оригинальную версию лекции Майкла Томаса можно по ссылке. За перевод благодарим Ирину Линеву.