В издательстве «Альпина нон-фикшн» вышла книга «Она смеется, как мать». В ней научный журналист Карл Циммер объясняет принципы работы генов и рассказывает, что сейчас известно ученым о наследственности. The Village публикует отрывок о том, как гены влияют на интеллект.

Умный ген

Какое бы поведение ни исследовали ученые, оно неизменно оказывалось частично наследуемым, будь то курение, вероятность развода или просмотр телевизора. Поэтому было бы странно ожидать, что интеллект не наследуется. Однако близнецовые исследования не могли объяснить, что именно наследовалось. Иначе говоря, какие аллели влияли на результаты тестов.

Чтобы выявить эти аллели, ученые пошли по пути, проложенному исследователями роста. Впервые ученые связали гены и рост, изучая людей с такими нарушениями, как синдром Ларона. Гены, отвечающие за интеллект, также стали впервые известны благодаря исследованиям интеллектуальных нарушений, например фенилкетонурии. Эти пионерские открытия принесли огромную пользу детям. Можно было проверять их на наличие расстройств из все растущего списка и искать способы лечения: для одних это было специальное питание, для других — специальная образовательная программа в школе. Однако, когда дело дошло до изучения наследуемости интеллекта, знание этих генов ничего не дало.

Серьезные мутации, приводящие к нарушениям интеллектуального развития, встречаются очень редко. К примеру, фенилкетонурия затрагивает только одного из 10 тысяч человек. Такие гены не помогают объяснить, почему некоторые люди выполняют тесты на интеллект лучше других. В начале XXI века специалисты по генетике поведения надеялись, что технология секвенирования ДНК и картирование генома человека позволят им быстро найти значительное количество генов, влияющих на интеллект.

Исследователи определяли гены-кандидаты, которые, казалось, влияют на интеллект, и изучали их у обычных людей. Задним числом надо признать, что поиск таких генов — в значительной степени провальная стратегия. Наш мозг использует приблизительно 84 % из наших примерно 20 тысяч генов, кодирующих белки. В нейроне каждого типа работает своя особенная комбинация таких генов. Поэтому получается, что наш мозг состоит из сотен типов нейронов, и в силу такого их обилия ученые уже долгое время не могут составить полный каталог. Надеяться, что можно просто влезть в эту мешанину и выхватить один ген с четкой функцией в мыслительных процессах, — значит притворяться, что мы знаем о мозге больше, чем на самом деле.

Гены смогли объяснить лишь небольшую часть различий в результатах тестирования интеллекта

О генах, которые первыми связали с интеллектом, стало известно окольным путем. При медицинском обследовании часто спрашивают, как долго человек получал образование. Обнаружилось, что его уровень немного наследуется. Совпадение у однояйцовых близнецов было выше, чем у разнояйцовых. У родных братьев и сестер уровень образования оказался более схож, чем у неполнородных. По некоторым оценкам, 20 % различий в продолжительности обучения объясняется генетическими причинами.

В 2013 году ученые со штаб-квартирой в Университете Эразма Роттердамского объединили данные нескольких десятков медицинских исследований. Они определили, какие изменения в ДНК у 100 тысяч проанализированных связаны с их уровнем образования. В результате был выявлен не один десяток аллелей, которые чаще встречаются у людей, учившихся дольше, чем у тех, кто рано прекратил обучение. Продолжительность получения образования зависит от многих факторов, в частности от мотивации и внимания. Но важен и интеллект: длительность обучения отчасти связана с результатами тестов на умственные способности.

Этот успех побудил других исследователей объединять свои работы и искать подобные аллели у больших групп людей. В работе 2017 года международная команда ученых проанализировала около 80 тысяч человек. Исследователи выявили 52 гена, влияние которых затем подтвердили, посмотрев их же у другой группы испытуемых. Все эти гены смогли объяснить лишь небольшую часть различий в результатах тестирования интеллекта. Но когда исследователи обратились к функциям этих генов, им не удалось сложить цельную биологическую картину. Одни гены контролировали развитие клеток по всему телу. Другие отвечали за конкретные задачи внутри нейрона. Что делают третьи, ученые пока не выяснили.

Если интеллект, как и рост, окажется омнигенным признаком, то эти 52 гена станут только началом длинного списка, который будет пополняться годами. Возможно, найдется основная группа генов, которые определяют такое строение мозга, что оно влияет на результаты тестов на интеллект. Но дальнейший поиск приведет исследователей к открытию все более отдаленных генетических сетей. И даже если ученые все это узнают, они по-прежнему будут далеки от полного понимания самого интеллекта.

Интеллектуальная среда

Интеллект очень не похож на группы крови. Несмотря на то что результаты тестов — бесспорно наследуемый признак, у него не стопроцентная наследуемость. Может быть множество вариантов. Хотя однояйцовые близнецы действительно получают схожие баллы в тестах, все же так бывает не всегда. Даже если ваш результат при решении подобных заданий показал средний уровень, все равно есть вероятность, что ваши дети окажутся гениями. А если вы сами гениальны, то вам хватит ума понять, что отпрыски ваши могут оказаться не такими.

Интеллект — это не то, что можно просто передать по наследству, как корону. Как бы сложно ни было находить гены, участвующие в формировании интеллекта, отслеживать влияние среды оказывается еще труднее. Для этого надо углубиться в нетронутую и пугающую область, которая лежит за пределами математически спокойного полногеномного поиска ассоциаций. Психологи, которые хотят изучить вклад среды в развитие интеллекта, должны учитывать полученное в детстве внимание и травмы, внутриутробные биохимические процессы и действие стресса на мозг.

Влияние окружающей среды нельзя разделить на отдельные элементы — в отличие от генов. Оно ветвится и переплетается, образуя запутанную сеть жизненного опыта. Все это дополнительно усложняется тем, что интеллект, как и рост, формируется постепенно. У эмбриона его еще нет. Требуется несколько лет, чтобы ребенок вырос и получил необходимый жизненный опыт, прежде чем его результат в тесте на интеллект станет значимым и приобретет прогностическую силу. И все это время обстоятельства будут продолжать влиять на развитие интеллекта, разный жизненный опыт отразится на разных результатах тестирования.

Оказывается, один из самых простых способов повысить интеллект — добавить нам йода

Среда воздействует множеством хитроумных способов, но некоторые сильные влияния оказались для ученых понятнее остальных. Если будущая мать много пьет во время беременности, то употребляемый ею алкоголь способен помешать росту нейронов, что может привести к фетальному алкогольному синдрому. После рождения мозг ребенка продолжает быстро расти и поэтому остается очень уязвимым для токсинов, подобных свинцовым белилам. Иногда враги интеллекта объединяются, чтобы посеять хаос.

В 1999 году Бренда Эскенази вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли отправилась в сельские общины долины Салинас, чтобы оценить, как распыляемые на полях пестициды влияют на интеллект. В семилетнем возрасте самые низкие результаты в тесте на интеллект получили дети матерей с самым высоким уровнем пестицидов в моче и крови. Эскенази также обнаружила, что бедность, насилие и подобные им негативные факторы усугубили влияние пестицидов. Однако воздействие окружающей среды не исчерпывается снижением интеллектуальных способностей. При определенных обстоятельствах она может повысить их.

Оказывается, один из самых простых способов это сделать — добавить нам йода. Йод необходим, чтобы щитовидная железа могла нормально производить гормоны. Нехватка этого элемента приводит к ряду заболеваний, в том числе к опуханию шеи, называемому зобом. Кроме того, она может привести к кретинизму, при котором наблюдается карликовость и тяжелая умственная отсталость. В норме гормоны щитовидной железы беременной матери попадают в мозг плода, где помогают нейронам занять правильное положение. Если у матери дефицит йода, вырабатывается меньше гормонов, и в результате мозг плода не развивается должным образом. Мы можем поддерживать нужный уровень этого элемента, получая его с пищей.

Морепродукты — отличный источник йода, потому что в морской воде его много. Мясо и молоко тоже могут быть хорошими его источниками, но только если получены из тех районов, где почва богата йодом. Однако треть мирового населения живет в областях с высоким риском нехватки этого элемента. Чтобы обеспечить людям нужный уровень йода, достаточно добавлять его в соль. Когда в первой половине XX века это начали делать в США и других странах, встречаемость и зоба, и кретинизма стала снижаться.

Исследователи понимают, что на интеллект влияют не только молекулы, попадающие в мозг, поэтому изучают и другие возможные причины. Наше поведение формируется нашим опытом, особенно тем, который мы получаем, контактируя с другими людьми. Например, в результате вербального общения с родителями у нас формируется словарный запас. За последнее столетие в мире значительно снизился уровень рождаемости. В небольших семьях дети имеют возможность больше слушать своих родителей. Учеба в школе также влияет на результаты тестов на интеллект.

За прошедшее столетие мир стал выше и умнее, но такое возрастание не было вызвано изменениями в наших генах. И все же наследственность не перестала играть свою роль. Дети, которые по генетическим причинам плохо читают, могут избегать книг и не получать пользы от их прочтения. Ребенка, который научился быстро решать математические задачи, учитель может поощрять решать их еще и еще. По мере взросления у детей появляется все больше возможностей выбирать среду, подходящую их интеллекту. Нам кажется, что окружающая среда — это просто физические условия вокруг нас типа жары или холода, наличия определенных веществ и пищи. Но мы, люди, способны выстраивать свою собственную окружающую среду из слов и чисел.

Обложка: «Альпина Диджитал»