17. Молекулярно-генетические методы в психогенетике.
Методы молекулярной генетики настолько разнообразны и вместе с тем настолько технически сложны, что требуют высокого уровня специальной подготовки. Поэтому отметим лишь, что молекулярно-генетические методы позволяют найти в ДНК конкретный ген, определить его точную нуклеотидную последовательность, выяснить функции кодируемого белка и многое другое. В результате открываются поистине огромные возможности.
Для примера представим, что некая исследовательская группа занимается всесторонним изучением музыкального слуха. С помощью близнецового анализа она продемонстрировала высокую зависимость этой характеристики от генотипа и теперь приступает к поиску соответствующих генов. Такая задача может быть решена различными путями. Вот один из них.
Сначала необходимо сформировать две контрастные выборки: одну — из людей с абсолютным музыкальным слухом, другую — из тех, кому «медведь на ухо наступил». При этом желательно, чтобы все остальные факторы (возраст, образование, социальное положение и др.) были максимально выровнены в обеих выборках. У каждого испытуемого берут образец ДНК и подвергают его детальному молекулярно-генетическому анализу. К сожалению, сразу по всей совокупности генов, а их у человека приблизительно 25 тыс., провести подобный анализ весьма затруднительно. Намного реальнее работать с конкретными генами. Но какие же именно выбрать для этого анализа?
Практически все гены человека уже идентифицированы (к 2002 г. были завершены 2 проекта «Геном человека», к 2010 г. были просеквенированы, т.е. были прочитаны их нуклеотидные последовательности, уже более 600 геномов). Для многих выяснены функции соответствующих белков, а для некоторых — даже особенности дифференциальной экспрессии. В частности, обнаружено несколько тысяч генов, экспрессирующихся преимущественно в нейронах головного мозга. Вполне очевидно, что именно такие гены относятся к числу наиболее вероятных кандидатов на участие в генетическом контроле музыкального слуха. Сделать конкретный выбор из этих генов можно на основании неких дополнительных соображений, а при их отсутствии — более или менее случайно.
Дополнительными соображениями могут послужить:
гомологичные гены у животных, отвечающие за те же признаки;
гены, преимущественно экспрессирующиеся в определенной области тела;
гены, формирующие другие психологические признаки.
Допустим, что выбор исследователей пал на ген Z, в котором известно 250 полиморфных сайтов, т.е. участков, по которым наблюдается естественное разнообразие. Анализировать каждый из них весьма трудоемко. Для удобства выбирают один или несколько сайтов, затрагивающих наиболее важные участки гена, и проводят анализ только по этим сайтам.
Предположим, что для анализа выбран один полиморфный сайт, затрагивающий функционально важный участок гена и представляющий собой нуклеотидную замену A/G (напомним, что нуклеотидную последовательность гена принято записывать по некодирующей цепи ДНК). По данному полиморфному сайту возможны три генотипа: АА (гомозиготы по аллели А), GG (гомозиготы по аллели G), а также AG или GA (гетерозиготы). Установив генотип каждого конкретного испытуемого, рассчитывают частоты аллелей А и G и сравнивают их соотношение в анализируемых выборках. р1A и p1G — частоты аллелей А и G в выборке 1, р2А и p2G — частоты аллелей А и G в выборке 2.
Если различия окажутся статистически недостоверными, значит, ген Z не играет существенной роли в процессах, ведущих к формированию музыкального слуха. Если же соотношения будут достоверно различаться, значит, ген Z принимает заметное участие в генетическом контроле рассматриваемой нами характеристики. Этот подход называют поиском генетических ассоциаций.
Предположим, что исследовательской группе очень повезло, и «нужный» ген был выявлен с первой же попытки. Однако это не означает завершения работы. В самом деле, наивно считать, что музыкальный слух находится под контролем одного единственного гена. Поэтому приведенную выше экспериментальную схему придется повторять и с другими генами-кандидатами. Безусловно, такая работа весьма трудоемка, но зато ученые будут постепенно приближаться к выявлению всей совокупности искомых генов.
Подобная схема исследования может быть использована по отношению к любой психологической характеристике человека. Причем это только самые первые этапы. В дальнейшем для каждого гена потребуется выяснить конкретные молекулярные функции соответствующего белка, степень их нарушения в результате различных мутаций, влияние внешних факторов на рассматриваемые функции, изменение экспрессии с возрастом и др. Более того, необходимо детально исследовать все многообразие взаимодействий между этими генами. И в результате шаг за шагом станут прорисовываться молекулярные механизмы изучаемой психологической характеристики.