3.2. Концепция близнецового метода
Поскольку МЗ близнецы развиваются из одной зиготы и, следовательно, генетически идентичны, все наблюдаемые различия в их фенотипах должны объясняться исключительно средовыми причинами. Поэтому, чтобы определить, в какой мере изменчивость признака детерминирована генетическими факторами, казалось бы, достаточно измерить уровень сходства МЗ близнецов. И это действительно было бы так, если бы с момента рождения МЗ близнецы были разлучены и воспитывались в разных средах. Однако в большинстве случаев такого не происходит: близнецы воспитываются в одной и той же среде, поэтому, чтобы каким-то образом учесть влияния общей среды, в качестве контроля используют пары ДЗ близнецов, на которых фактор общей среды действует в той же мере, как и на МЗ близнецов, но зато общих генов у ДЗ близнецов примерно в два раза меньше, ведь по своей генетической конституции они соответствуют обычным братьям и сестрам. Соответственно, уровень генетически обусловленного сходства ДЗ близнецов должен быть ниже, как у более отдаленных родственников, чем МЗ.
Идея близнецового метода была сформулирована Ф. Гальтоном еще в 1865 году, но окончательная его модификация связана с именем Г. Сименса. Именно Г. Сименс в 1924 году заложил основы использования близнецового метода в генетике. Во-первых, он разработал надежный метод диагностики зиготности, ведь на глаз не всегда легко определить, являются ли близнецы МЗ или ДЗ парой. Метод (с. 135 ↓) диагностики зиготности Г. Сименса носит название метода полисимптомного сравнения и предполагает оценку сходства и различия близнецов по множеству параметров. Каждый из этих параметров в отдельности может ничего не говорить о зиготности, но измерение их в совокупности позволяет проводить более надежную диагностику. Во-вторых, Г. Сименс предложил исследовать не только МЗ близнецов, но и использовать в качестве контроля ДЗ пары. Практически после работ Г. Сименса принципы близнецового метода не претерпели значительных изменений.
Близнецовый метод в его классическом варианте основан на ряде допущений. Первое из них – это равенство сред для партнеров как в парах МЗ, так и в парах ДЗ близнецов. Если изменчивость признака целиком определяется средой, то и МЗ, и ДЗ близнецы должны иметь по этому признаку одинаково высокие внутрипарные корреляции, по величине приближающиеся к 1,0. Если же изменчивость признака целиком зависит от генотипа, то коэффициент корреляции в группе МЗ близнецов окажется близким к 1,0, а корреляция в группе ДЗ, очевидно, будет приближаться к 0,5 (это коэффициент родства ДЗ близнецов), поскольку у ДЗ в среднем половина общих генов. Так, в идеале, работает близнецовый метод.
Второе основное допущение близнецового метода – это отсутствие систематических различий между близнецами и одиночнорожденными, иначе выводы, полученные в близнецовом исследовании, нельзя переносить на всю популяцию Точно так же не должно быть систематических различий между самими типами близнецов – МЗ и ДЗ.
Для того чтобы понять, каким образом оценивается роль генотипа и среды по данным, получаемым близнецовым методом, каковы его возможности и ограничения, рассмотрим рисунок 5.1., на котором представлен простейший вариант модели путей, то есть способа, позволяющего схематически изобразить, каким образом генетические и средовые влияния определяют особенности фенотипа.
Рисунок 5.1. Генетические и средовые факторы, определяющие сходство близнецов, воспитывающихся вместе*
* На рисунках 5.1 – 5.2 и 5.6 –5.7 приводятся несколько измененные варианты схем, предложенные Дж. Лоэлином для анализа компонент фенотипической дисперсии (Loehlin J С, 1992)
В верхней части рисунков 5.1а и 5.1б представлены те параметры, которые не регистрируются в близнецовом эксперименте. К ним относятся генотип, общая среда (та среда, (с. 136 ↓) которая совпадает у членов пары, например, экономический уровень семьи, психологические особенности родителей, общие друзья) и различающаяся среда (включающая в себя ту среду, которая не совпадает у членов пары, например, разные увлечения, разное отношение родителей), а также ковариация (с. 137 ↓) генотипа и среды и ошибка измерения. Генотип, общая и различающаяся среда представляют собой латентные переменные: мы только предполагаем их существование, но не измеряем их непосредственно в процессе экспериментального исследования.
В нижней части рисунков 5.1а и 5.1б (близнец 1 и близнец 2) показаны параметры, которые регистрируются в исследовании, – например, показатели интеллекта первого и второго близнеца.
Стрелками показаны пути от латентных переменных к изучаемому психологическому параметру – те влияния, которые оказывают генотип, общая и различающаяся среда на изучаемую характеристику. Путь от генотипа обозначен буквой "h" (от слова heredity – наследственность), путь от общей среды – буквой "с" (от слова common – общая), и путь от различающейся среды – буквой "е" (от слова error – ошибка; название связано с тем, что оценка различающейся среды включает в себя не только дисперсию средовых эффектов, не совпадающих у членов пары, но и ошибку измерения, то есть неизбежные погрешности, которые бывают в эксперименте и которые тоже не совпадают для членов пары).
Как видно по рисунку, корреляции между членами МЗ и ДЗ пар могут определяться генотипом и общей средой. Если общая среда одинакова для партнеров МЗ и ДЗ пар близнецов, то сравнение внутрипарного сходства МЗ и ДЗ близнецов позволит получить вполне определенную информацию о роли генотипа и среды в вариативности изучаемой характеристики. Если постулат о равенстве средовых условий развития МЗ и ДЗ близнецов нарушается, то оценки компонент фенотипической дисперсии (наследуемость, дисперсии эффектов общей и различающейся среды) искажаются. Рассмотрим, в каких случаях такие искажения могут происходить.
Во-первых, средовые условия могут увеличивать внутрипарное сходство МЗ близнецов. В семье часто создаются условия, усугубляющие их сходство (одинаково одевают, Дают похожие имена и так далее). Подчеркивание сходства близнецов окружающими может приводить к возникновению Дополнительного негенетического сходства между (с. 138 ↓) партнерами, что противоречит допущению о равенстве сред в МЗ и ДЗ парах, поскольку для ДЗ близнецов такое подчеркивание сходства менее характерно. Если мы изучаем признак, малочувствительный к специфическим особенностям близнецовой среды (например, психофизиологические характеристики), то такие погрешности могут не оказать заметного влияния на сходство и различия близнецов. Если же признак чувствителен к такого рода средовым влияниям, то близнецовый метод оказывается мало пригоден для его изучения, т.к. основное допущение о равенстве сред оказывается неверным. Показатель наследуемости, вычисляемый для признака, чувствительного к особенностям близнецовой среды, будет завышенным, так как общая среда будет вносить больший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов.
Во-вторых, средовые условия могут уменьшать внутрипарное сходство ДЗ близнецов. В целом ряде исследований показано, что средовые условия развития имеют тенденцию увеличивать различия ДЗ близнецов: родители склонны акцентировать несходство ДЗ близнецов (например, успехи в разных сферах деятельности); сами ДЗ близнецы стремятся подчеркнуть свою непохожесть (выбирают различные сферы деятельности, предпочитают иметь разных друзей). Это приводит к эффекту диссимиляции – постепенному увеличению различий ДЗ близнецов. Если изучаемая психологическая характеристика формируется при участии способствующих диссимиляции средовых особенностей, то показатель наследуемости будет также завышен, как и в первом случае, поскольку общая среда будет вносить меньший вклад в сходство ДЗ близнецов, чем в сходство МЗ близнецов. -
В-третьих, условия развития могут равным образом уменьшать сходство партнеров и МЗ, и ДЗ пар. Часть их связана с периодами внутриутробного развития и родов, часть – приходится на постнатальное развитие близнецов.
Во время внутриутробного развития очень часто близнецовые партнеры оказываются в неравноценных условиях. Все питательные вещества и кислород развивающиеся плоды получают через плаценту. Все ДЗ близнецы и примерно 1/3 МЗ близнецов имеют раздельные хорионы и плаценты. (139 ↓) Остальные 2/3 МЗ близнецов имеют общие хорион и плаценту Их называют монохорионными близнецами (в отличие от МЗ близнецов, имеющих две плаценты и два хориона, которых называют дихорионными). В плодных оболочках монохорионных близнецов образуются различные соединения между сосудистыми системами одного и второго близнеца. Их называют шунтами. Наиболее опасны так называемые артериовенозные шунты, то есть соединения артерии одного близнеца с веной другого. При этом одному из близнецов может недоставать артериальной крови, богатой кислородом и питательными веществами, а у другого может быть ее избыток, что также не способствует нормальному развитию. Чаще всего возникает несколько примерно равных по мощности шунтов, которые компенсируют друг друга, но в некоторых случаях компенсация бывает недостаточной, и это приводит к тому, что один из близнецов развивается в условиях постоянного дефицита необходимых веществ. В результате такие близнецы сильно отличаются один от другого при рождении, в первую очередь по весу. Разница в весе при рождении может наблюдаться также у ДЗ близнецов и дихорионных МЗ. Такая разница может быть связана с неравномерным сдавливанием плацент при многоплодной беременности.
Второй этап развития, на котором также возникают обусловленные средой различия между близнецами – это процесс родов. Близнец, рождающийся первым, проходит через неподготовленные родовые пути и имеет больший шанс получить травму, но второй близнец сталкивается с целым рядом других трудностей. Он чаще занимает в матке неправильное положение (поперечное или тазовое предлежание), и, чтобы извлечь его, врачам чаще приходится применять искусственное родовспоможение. Кроме того, второй близнец дольше находится в родах и чаще испытывает кислородное голодание, что неблагоприятно сказывается, в первую очередь, на развитии центральной нервной системы. По данным статистики, смертность "вторых" близнецов больше, чем смертность "первых". Таким образом, различия в качестве кровоснабжения во внутриутробном периоде и неравноценность условий при прохождении родовых путей могут привести к (140 ↓) существенным средовым различиям между близнецами сразу же после рождения.
Средовые различия между близнецами возникают и в постнатальном периоде, даже при условии воспитания в одной семье, то есть, казалось бы, при полной общности среды. К возникновению таких различий чаще всего приводит предвзятое отношение родителей к каждому из близнецов. Если дети родились с разницей в весе, если один из близнецов более ослаблен и т.п., то между детьми сразу же наблюдаются врожденные отличия. Далее все зависит от отношения родителей. Если родители придают этим различиям особое значение и начинают по-разному обращаться с каждым из близнецов (часто более слабого ограждают от физических нагрузок, больше балуют, меньше наказывают и так далее), то врожденные различия в физическом развитии дополняются и различиями в развитии психики. Нередко при врожденных различиях между близнецами родители как бы делят детей между собой – более слабого опекает мать, а с более сильным в основном занимается отец. Все эти особенности воспитания только усугубляют уже существующие различия и, по большей части, не способствуют правильному развитию детей. Еще один фактор, часто приводящий к возникновению психологических различий между близнецами в семье – это разделение ролей между близнецами. Как и в любой группе, в паре может выделиться руководитель (лидер), и тогда второй близнец будет занимать подчиненное положение. Между партнерами могут образоваться и комплементарные отношения. Известны случаи, когда одни из близнецов всегда выполняет одни обязанности, а второй – другие, Например, в подобной паре одна сестра, делая уроки, всегда читала текст вслух, а другая только слушала. В результате, уже будучи взрослой, одна из девушек испытывала трудности в чтении.
Таким образом, если средовые условия оказывают различное влияние на формирование изучаемой характеристики у МЗ и ДЗ близнецов, то показатель наследуемости этой характеристики может оказаться искаженным: заниженным, если общая среда вносит меньший вклад в сходство МЗ близнецов, чем в сходство ДЗ близнецов; завышенным – в противоположном случае. (141 ↓)