Ученые выделили 52 гена, связанных с интеллектом
Человечество знает о биологической основе своих умственных способностей очень немногое, — оно даже не может последовательно согласовать, какой способ лучше всего проходит для их проверки. Но некоторые вещи кажутся очевидными. Первая заключается в том, что высокие результаты по ряду стандартизированных тестов, предназначенных для измерения уровня интеллекта, как правило, коррелируют с результатами, которые мы связываем с интеллектом, например, с достижениями в школе или университете. Вторая — в том, что эти высокие результаты, скорее всего, по большей части заслуга генетики.
Предыдущие исследования показали, что влияние любого отдельного гена на интеллект не так уж велико: изучая сравнительно небольшие группы людей, ученые не смогли обнаружить маленькую групппу генов, которые в теории могли бы повлиять на интеллект.Однако 22 мая 2017 года команда европейских и американских ученых объявила о достижении значительного прогресса в изучении умственных способностей. Учёные идентифицировали 52 гена, связанных с интеллектом, почти у 80 тысяч человек.
В своей совокупности эти гены опять-таки весьма незначительно влияют на интеллектуальные способности, но исследователи ожидают открытия еще тысячи других. Не следует также забывать, что интеллект формируется еще и под воздействием окружающей среды.
Команда воспользовалась открытыми данными из 13 различных исследований. И хотя участникам экспериментов предлагались разные тесты, исследователи сосредоточились на измерениях общего интеллекта. Гено́м этих людей был отсканирован для поиска различий в одной базовой паре, что позволило авторам найти корреляцию между участками генома и результатами тестов.
Было проведено два отдельных анализа. В ходе первого авторы исследования просто рассматривали отдельно каждую разницу в основаниях генома. Всего получилось 336 оснований, которые были сгруппированы в 22 различных генах. Во втором анализе авторы отслеживали различия в основаниях, которые были сгруппированы в одном гене. Поскольку для каждого гена больше маркеров, то это, как правило, более точный способ поиска нужного эффекта. Команда подсчитала, что гены, выявленные в ходе первого анализа, повышают или уменьшают уровень интеллекта менее чем на 5%.
Эксперты считают, что полученные результаты позволят начать новые эксперименты над биологической основой рассуждения или решения проблем. Потенциально они могут помочь исследователям определить, какие вмешательства будут наиболее эффективны для детей, которые начинают учиться.
Психологи уже более века изучают человеческий интеллект, задавая людям вопросы. Такой, казалось бы, нехитрый способ исследования со временем превратился в батареи тестов, каждый из которых исследует определенную сторону интеллекта, вроде словесных рассуждений или запоминания.
В ходе типичного теста испытуемый должен представить вращающийся объект, выбрать одну фигуру, которая дополнит другую, и как можно быстрее нажимать кнопку, когда появляется определенный тип слова. В результате каждый человек может получить разные оценки для каждой способности. Обычно оценка одних способностей сопоставима с баллами по другим, и наоборот. Психологи иногда называют этот эффект общим интеллектом.
До сих пор не ясно, какая часть мозга ответственна за интеллект. Нейробиологи сравнили мозг людей с результатами тестов на интеллект, и сделали несколько предположений. Размер мозга объясняет небольшие отклонения, например, есть много людей, чей мозг немного меньше обычного, которые набирают больше очков, чем люди с нормальным или большим мозгом. В других исследованиях указывается, что интеллект связан с тем, насколько эффективно мозг может отправлять сигналы из одной области в другую.
Даниэль Постума (Danielle Posthuma), генетик Амстердамского свободного университета и ведущий автор последнего исследования, впервые заинтересовалась исследованием интеллекта в 1990-х годах. Она хотела найти гены, которые влияют на интеллект, и для этой цели начала изучать гомозиготных близнецов, которые разделяли одну и ту же ДНК. Ей удалось выяснить, что идентичные близнецы проходили тесты с более схожим результатом, чем гетерозиготные.
Сотни других исследователей приводили к тому же выводу, подтверждая явное влияние генетики на интеллект. Но это не означает, что интеллектуальные способности определяются только лишь на генетическом уровне. Окружающая среда также оказывает определенные эффекты, механизм действия которых современная наука неплохо понимает. Например, свинец в питьевой воде может снизить результаты тестов, а в местах, где пища не содержит достаточно йода, пищевые добавки могут повысить баллы у детей.
Достижения в технологии секвенирования ДНК повысили вероятность успешного поиска отдельных генов, лежащих в основе различий в результатах тестов на интеллект. Некоторые «кандидаты» были идентифицированы в небольших группах населения, но их влияние не проявилось в исследованиях больших групп. Поэтому ученые обратились к тому, что сейчас называется исследованием ассоциации с геномом: они упорядочивают фрагменты генетического материала, разбросанного по ДНК многих несвязанных людей, а затем ищут людей с высокой оценкой по тесту на интеллект с одними и теми же генетическими маркерами.
В 2014 году доктор Постума стала частью крупномасштабного исследования более 150 тысяч человек, которое выявило 108 генов, связанных с шизофренией. С интеллектом все оказалось гораздо сложнее, и на то есть несколько причин.
Стандартные аналитические тесты занимают много времени, что затрудняет сбор результатов от огромного количества людей. Ученые могут попробовать комбинировать небольшие исследования, но часто им приходится совмещать разные тесты, потенциально маскируя эффекты генов. В результате первое поколение исследований генома в области интеллекта не нашло никаких генов. Позднее исследователям удалось выявить многообещающие результаты, но когда они обратились к другим группам людей, эффект генов снова исчез.
В последние несколько лет более крупные исследования, основанные на новых статистических методах, наконец, дали убедительные доказательства того, что определенные гены действительно участвуют в формировании человеческого интеллекта. Доктор Постума и другие эксперты решили объединить данные из 13 предыдущих исследований, сформировав обширную базу данных по генетическим маркерам и результатам тестов на интеллект.
Результаты не заставили себя ждать: помимо уже известных 12 генов, были обнаружены 40 новых, прочно связанных с интеллектом. Вместе они составляют небольшой процент вариации в тестах на интеллект — каждый вариант повышает или понижает IQ на сравнительно небольшое количество баллов.
Кристофер Ф.Шабри (Christopher F. Chabris), соавтор нового исследования, уверен, что многие из недостающих генов можно обнаружить благодаря еще более крупным исследованиям, включающим сотни тысяч, или даже миллионы людей.
В своем исследовании доктор Постума и ее коллеги ограничили свое исследование людьми европейского происхождения, поскольку это повысило шансы найти общие варианты генов, связанных с интеллектом. Другие исследования генов показали, что варианты в одной популяции не могут предсказать, что будет происходить с другими популяциями. В разных группах разные варианты могут оказывать влияние на те или иные факторы, среди которых может оказаться и интеллект.
«Если вы попытаетесь предсказать рост человека с помощью генов, которые мы определили у европейцев, в африканцах, то вы придете к выводу, что все африканцы на пять дюймов ниже европейцев, что неверно», — отмечает доктор Постума. Исследования, подобные недавно опубликованному, не означают, что интеллект формируется нашими генами. В качестве аналогии исследователи приводят близорукость, которая сильно зависит от генетики. Но мы можем изменить окружающую среду с помощью очков, которые улучшат зрение людей.
Разработки в области генетики интеллекта ученые планируют использовать для поиска более эффективных способов помощи детям в интеллектуальном развитии. Знание генетических вариаций людей поможет им оценить, какие стратегии воспитания будут наиболее эффективны. Доктор Постума со своей стороны хочет разобраться в найденных 52 генах, поскольку существуют интригующие совпадения между их влиянием на интеллект и другими чертами. Генетические варианты, которые повышают интеллект, также часто появляются у людей, которые никогда не курили. Некоторые из них также часто встречаются у людей, которые курили, но успешно бросили.
Что же на самом делают гены и как они влияют на интеллект, ученые пока не могут сказать. Известно лишь, что четыре из них отвечают за развитие клеток, а три других делают много интересных вещей внутри нейронов. Чтобы понять, что делает эти гены такими особенными, ученым придется экспериментировать с клетками головного мозга. Одна из возможностей заключается в том, чтобы взять клетки у людей с вариантами, которые предсказывают высокий и низкий уровень интеллекта.
Постума и ее коллеги могут заставить их перерасти в нейроны, а затем превратиться в «миниатюрные мозги» — кластеры нейронов, которые обмениваются сигналами в лабораторных условиях. Тогда исследователи смогли бы увидеть, ведут ли их генетические различия к различиям в поведении. «Мы не можем сделать это за одну ночь, но я надеюсь, что смогу сделать это в будущем», — заметила Постума.
doi:10.1038/ng.3869
