Гени керують поведінкою, а поведінка - генами
Олександр Марков
Журнал
Science опублікував серію оглядових і теоретичних статей, присвячених
взаємозв'язку генів і поведінки. Останні дані генетики та нейробіології
вказують на складність і неоднозначність цього взаємозв'язку. Гени впливають навіть на
такі складні аспекти людської поведінки, як сімейні та громадські
взаємини і політична діяльність. Однак існує й протилежне
вплив поведінки на роботу генів і їх еволюцію.
Гени
впливають на нашу поведінку, але їх влада не безмежна
Добре
відомо, що поведінка багато в чому залежить від генів, хоча про суворе детермінізм
в більшості випадків говорити не доводиться. Генотип визначає не поведінку
як таке, а швидше за загальне принципи побудови нейронних контурів, що відповідають
за обробку інформації, що надходить і прийняття рішень, причому ці «обчислювальні
пристрої »здатні до навчання та постійно перебудовуються протягом життя.
Відсутність чіткої й однозначної відповідності між генами і поведінкою зовсім
не суперечить тому факту, що певні мутації можуть змінювати поведінку
цілком певним чином. Однак необхідно пам'ятати, що кожен
поведінковий ознака визначається не одним-двома, а численними генів,
працюють злагоджено. Наприклад, якщо виявляється, що мутація в якомусь
гені призводить до втрати дару мови, це не означає, що «вчені відкрили ген мови».
Це означає, що вони відкрили ген, який разом з безліччю інших генів
необхідний для нормального розвитку нейронних структур, завдяки яким
людина може навчитися розмовляти.
Цей
коло тем становить предмет генетики поведінки. В оглядових статтях,
опубліковані в останньому номері журналу Science, наведено низку яскравих прикладів
того, як зміни окремих генів можуть радикально змінювати поведінку.
Наприклад, ще в 1991 році було показано, що, якщо пересадити невеликий
фрагмент гена period від мухи Drosophila simulans іншого виду мух (D.
melanogaster), трансгенні самці другого виду починають під час залицяння
виконувати шлюбну пісеньку D. simulans.
Інший
приклад - ген for, від якого залежить активність пошуку їжі у комах. Ген
був вперше знайдений у дрозофіли: мухи з одним варіантом цього гена шукають корм
активніше, ніж носії іншого варіанту. Той же самий ген, як з'ясувалося,
регулює харчова поведінка бджіл. Правда, тут вже відіграють роль не відмінності в
структурі гена, а активність його роботи (див. нижче): у бджіл, які збирають нектар,
ген for працює активніше, ніж у тих, хто дбає про молоді у вулику. Як
вийшло, що один і той же ген схожим чином впливає на поведінку у настільки
різних комах, що мають зовсім різний рівень інтелектуального розвитку?
Чіткої відповіді на це питання поки що немає. Нижче ми зіткнемося і з іншими
прикладами дивного еволюційного консерватизму (стійкості,
незмінності) молекулярних механізмів регуляції поведінки.
Ефект Болдуіна: навчання направляє еволюцію
Взаємовідносини
між генами і поведінкою зовсім не вичерпуються односпрямованим впливом
першого на другий. Поведінка теж може впливати на гени, причому цей вплив
простежується як в еволюційному масштабі часу, так і протягом життя
окремого організму.
змінене
поведінка може вести до зміни факторів відбору і, відповідно, до нового
напрямком еволюційного розвитку. Дане явище відоме як «ефект
Болдуіна »(Baldwin effect) - по імені американського психолога Джеймса Болдуіна,
який вперше висунув цю гіпотезу в 1896 році. Наприклад, якщо з'явився
новий хижак, що від нього можна врятуватися, зібравшись на дерево, жертви можуть
навчитися залазити на дерева, не маючи до цього вродженої (інстинктивної) схильності.
Спочатку кожна особина буде вчитися новому поведінки протягом життя. Якщо це
буде тривати досить довго, ті особи, які швидше навчаються залазити
на дерева або роблять це більш вправно в силу якихось вроджених варіацій у
будову тіла (трохи більш цупкі лапи, пазурі і т. п.), отримають селективне
перевагу, тобто будуть залишати більше нащадків. Отже, почнеться
відбір на здатність залазити на дерева і на вміння швидко цьому вчитися. Так
поведінковий ознака, спочатку з'являвся щоразу заново в результаті
прижиттєвого навчання, з часом може стати інстинктивним (вродженим) --
яка змінилася поведінка буде «вписано» в генотип. Лапи при цьому теж, швидше за
за все, стануть більш чіпкими.
Інший
приклад: поширення мутації, що дозволяє дорослим людям перетравлювати
молочний цукор лактозу, відбулося в тих людських популяціях, де увійшло до
побут молочне тваринництво. Змінилося поведінка (люди стали доїти корів,
кобил, овець або кіз) - і в результаті змінився генотип (розвинулася
спадкова здатність засвоювати молоко в зрілому віці).
Ефект
Болдуіна поверхнево схожий з ламарковскім механізмом успадкування набутих
ознак (результатів вправи або неупражненія органів), але діє він цілком
по-дарвінівський: через зміну вектора природного відбору. Даний механізм
дуже важливий для розуміння еволюції. Наприклад, з нього випливає, що в міру
зростання здатності до навчання еволюція буде виглядати все більш
«Цілеспрямованої» і «осмисленої». Він також дозволяє передбачити, що в
розвиток інтелекту може виникнути позитивний зворотний зв'язок: чим вище
здатність до навчання, тим вище ймовірність, що почнеться відбір на ще більшу
здатність до навчання.
Соціальне поводження впливає на роботу генів
Поведінка
впливає також і на роботу генів протягом життя організму. Ця тема докладно
розвивається у статті Джина Робінсона (Gene E. Robinson) з Іллінойського
університету (University of Illinois at Urbana-Champaign) зі співавторами. У
і.
Якщо
невинною щуру ввести в мозок окситоцин, вона починає піклуватися про чужих
Невірна, хоча в нормальному стані вони їй глибоко байдужі. Навпаки,
якщо у щури-матері придушити вироблення окситоцину або блокувати окситоцинового
рецептори, вона втрачає інтерес до своїх дітей.
Якщо
у щурів окситоцин викликає турботу про дітей взагалі, у тому числі про чужих, то в овець
і людей справа йде складніше: той же самий нейропептид забезпечує
виборчу прихильність матері до власних дітей. Наприклад, в овець під
впливом окситоцину після пологів відбуваються зміни в нюхової відділі
мозку (нюхової цибулину), завдяки яким вівця запам'ятовує індивідуальний
запах своїх ягнят, і тільки до них у неї розвивається прихильність.
У
прерійних нориць, для яких характерна сувора моногамія, самки на все життя
прив'язуються до свого обранця під дією окситоцину. Швидше за все, в
даному випадку були раніше окситоцинового система формування прихильності
до дітей була «кооптована» для формування нерозривних шлюбних уз. У самців
того ж виду подружня вірність регулюється вазопресином, а також
нейромедіатором дофаміну.
Формування
особистих уподобань (до дітей або до чоловіка), очевидно, є лише одним з
аспектів (проявів, реалізацій) більш загальної функції окситоцину - регуляції
відносин з родичами. Наприклад, миші з відключеним геном окситоцину перестають
дізнаватися родичів, з якими раніше зустрічалися. Пам'ять і всі органи почуттів у
них при цьому працюють нормально.
Одні
і ті ж нейропептиди можуть зовсім по-різному діяти навіть на
представників споріднених видів, якщо їх соціальну поведінку сильно
розрізняється. Наприклад, введення вазопресину самцям прерійной полівки швидко
перетворює їх у люблячих чоловіків і дбайливих батьків. Однак на самців близького
виду, для якого не характерне утворення міцних сімейних пар, вазопресин
такої дії не робить. Введення вазотоціна (пташиного гомолога
вазопресину) самцям територіальних птахів робить їх більш агресивними і
змушує більше співати, але якщо той же нейропептид ввести самцям зебровой
амадіни, які живуть колоніями і не охороняють своїх ділянок, то нічого
подібного не відбувається. Очевидно, нейропептиди не створюють той чи інший тип
поведінки з нічого, а тільки регулюють вже наявні (генетично
обумовлені) поведінкові стереотипи і схильності.
Цього,
однак, не можна сказати про рецептори окситоцину і вазопресину, які
розташовуються на мембранах нейронів деяких відділів мозку. У згаданій вище
замітці «Любов і вірність контролюються дофамина» розповідалося про те, що
вчені намагалися, впливаючи на дофамінові рецептори, навчити самця
немоногамних полівки бути вірним чоловіком, і в них нічого не вийшло (я тоді помітив
з цього приводу, що «нейрохімія сімейних відносин продовжує зберігати свої
таємниці »). Через три роки (тобто вже в нинішньому році) нейробіологи все-таки
підібрали до цієї таємниці ключик, і закоренілих гуляк перетворили нарешті у вірних
мужів. Для цього, як з'ясувалося, достатньо підвищити експресію
вазопрессінових рецепторів V1a в мозку. Таким чином, регулюючи роботу генів
возопрессінових рецепторів, можна створити нову манеру поведінки, яка в
нормі не властива даному виду тварин.
У
нориць експресія вазопрессінових рецепторів залежить від некодірующего ділянки
ДНК - мікросателітів, розташованого перед геном рецептора V1a. У моногамної
полівки цей мікросателліт довше, ніж у немоногамних виду. Індивідуальна
варіабельність по довжині мікросателітів корелює з індивідуальними відмінностями
поведінки (зі ступенем подружньої вірності і турботи про потомство).
У
людину, звичайно, досліджувати все це набагато важче - хто ж дозволить
проводити з людьми генно-інженерні експерименти. Проте багато що можна зрозуміти і
без грубого втручання в геном або мозок. Дивовижні результати дало
зіставлення індивідуальної мінливості людей по мікросателітів,
розташованим недалеко від гена рецептора V1a, з психологічними та
поведінковими відмінностями. Наприклад, виявилося, що довжина мікросателітів
корелює з часом статевого дозрівання, а також з рисами характеру,
пов'язаними з громадським життям - у тому числі з альтруїзмом. Хочете стати
добрішим? Збільшіть в клітинах мозку довжину мікросателітів RS3 біля гена
вазопрессінового рецептора.
Цей
мікросателліт впливає і на сімейне життя. Дослідження, проведене в 2006 році
у Швеції, показало, що у чоловіків, гомозиготних по одному з варіантів алельних
мікросателітів (цей варіант називається RS3 334), виникнення романтичних
відносин вдвічі рідше призводить до шлюбу, ніж у всіх інших чоловіків. Крім того, у
них удвічі більше шансів опинитися нещасними в сімейному житті. У жінок нічого
подібного не виявлено: жінки, гомозиготні з даного аллели, щасливі в особистому
життя не менше за інших. Однак ті жінки, яким дістався чоловік з
«Неправильним» варіантом мікросателітів, зазвичай незадоволені стосунками в сім'ї.
У
носіїв алелі RS3 334 виявлено ще кілька характерних особливостей. Їх
частка підвищена серед людей, що страждають на аутизм (основний симптом аутизму, як
відомо, це нездатність нормально спілкуватися з іншими людьми). Крім того,
виявилося, що при спогляданні чужих осіб (наприклад, в тестах, де потрібно по
виразу обличчя визначити настрій іншої людини) у носіїв алелі RS3
334 сильніше порушується мигдалина (amygdala) - відділ мозку, що обробляє
соціально-значиму інформацію і пов'язаний з такими почуттями, як страх і
недовірливість (див. нижче).
Подібні
дослідження почали проводити лише недавно, тому багато хто результати потребують
додаткової перевірки, однак загальна картина починає промальовуватися.
Схоже, що за характером впливу окситоцинового і вазопрессіновой систем на
відносини між особинами люди не дуже відрізняються від нориць.
Вводити
нейропептиди живим людям у мозок важко, а внутрішньовенне введення дає
зовсім інший ефект, тому що ці речовини не проходять через
гематоенцефалічний бар'єр. Проте несподівано виявилося, що можна вводити їх
перназально, тобто капати в ніс, і ефект виходить приблизно таким же, як у
щурів при введенні прямо в мозок. Поки незрозуміло, чому так виходить, і
подібних досліджень поки проведено зовсім небагато, але результати, тим не
менш, вражають.
Коли
чоловікам капають в ніс вазопресин, особи інших людей починають їм здаватися менш
доброзичливими. У жінок зворотний ефект: чужі обличчя стають приємніше, і у
самих випробовуваних міміка стає більш дружелюбною (у чоловіків - навпаки).
Досліди
з перназальним введенням окситоцину проводили поки тільки на чоловіків (з
жінками це робити небезпечніше, тому що окситоцин сильно впливає на жіночу
репродуктивну функцію). Виявилося, що у чоловіків від окситоцину поліпшується
здатність розуміти настрій інших людей по виразу обличчя. Крім того,
чоловіки починають частіше дивитися співрозмовнику в очі.
В
інших експериментах виявився ще один дивовижний ефект перназального
введення окситоцину - підвищення довірливості. Чоловіки, яким ввели окситоцин,
виявляються більш щедрими у «грі на довіру» (цей стандартний психологічний
тест описаний у замітці Довірливість і подяку - спадкові ознаки,
«Елементи», 07.03.2008). Вони дають більше грошей своєму партнеру по грі, якщо
партнер - жива людина, проте щедрість не підвищується від окситоцину, якщо партнером
є комп'ютер.
Два
незалежних дослідження показали, що введення окситоцину може призводити і до
шкідливим для людини наслідків, тому що довірливість може стати
надмірною. Нормальна людина в «грі на довіру» стає менш щедрим
(довірливим) після того, як його довіру один раз було обдурено партнером. Але у
чоловіків, яким закапали в ніс окситоцин, цього не відбувається: вони продовжують
сліпо довіряти партнеру навіть після того, як партнер їх «зрадив».
Якщо
людині повідомити неприємну звістку, коли він дивиться на чиєсь обличчя, то це
особа згодом буде йому здаватися менш привабливим. Цього не відбувається
у чоловіків, яким закапали в ніс окситоцин.
Починає
прояснюватися і нейрологічні механізм дії окситоцину: виявилося, що він
пригнічує активність мигдалики. Мабуть, це і призводить до зниження
недовірливості (люди перестають боятися, що їх обдурять).
За
думку дослідників, перед суспільством незабаром може постати ціла серія нових
«Біоетичних» проблем. Чи слід дозволити торговцям розпилювати в повітрі
навколо своїх товарів окситоцин? Чи можна прописувати окситоцинового краплі
посварилися подружжю, які хочуть зберегти сім'ю? Чи має право людина
перед вступом у шлюб з'ясувати алельних стан гена вазопрессінового
рецептора у свого партнера?
Поки
суд та діло, окситоцин продається в будь-якій аптеці. Правда, тільки за рецептом
лікаря. Його вводять породіллям внутрішньовенно для посилення маткових скорочень. Як
ми пам'ятаємо, він регулює і пологи, і відкладання яєць у молюсків, і багато інших
аспекти репродуктивної поведінки.
Політологам пора вчити біологію
Арістотель,
якого вважають основоположником наукової політології, називав людину
«Політичною твариною». Однак аж до недавніх пір політологи не
розглядали всерйоз можливість впливу біологічних факторів (таких як
генетична варіабельність) на політичні процеси. Політологи розробляли
свої власні моделі, що враховують десятки різних соціологічних
показників, але навіть найскладніші з цих моделей могли пояснити не більше
третини спостерігається варіабельності поведінки людей під час виборів. Чим
пояснюються інші дві третини? Схоже, відповідь на це питання можуть дати
генетики і нейробіологи.
Перші
наукові дані, які вказують на те, що політичні погляди частково залежать від
генів, були отримані в 1980-і роки, але спочатку ці результати здавалися
сумнівними. Переконливі докази успадкованого політичних
переконань, а також інших важливих особистісних характеристик, що впливають на
політичне і економічне поводження, вдалося отримати в останні 3-4 роки в
ході вивчення близнюків.
Ці
дослідження показали, що політичні пристрасті значною мірою
є спадковими, але вони нічого не сказали про те, які саме гени
впливають на ці пристрасті. У цьому напрямі поки що зроблені тільки найперші
кроки. Вдалося знайти ряд кореляцій між політичними поглядами і алельних
варіантами генів. Наприклад, варіабельність гена, що кодує дофаміновий
рецептор DRD2, корелює з прихильністю до тієї чи іншої політичної партії.
Правда, ці результати є попередніми і потребують перевірки.
«Політичне
мислення », мабуть, є одним з найважливіших аспектів соціального
інтелекту (див.: Знайдено ключова відмінність між людським і мавпячим
інтелектом, «Елементи», 13.09.2007). У повсякденному житті нам (як і іншим
приматів) постійно доводиться вирішувати завдання «політичного» характеру: кому
можна довіряти, а кому ні; як поводитися з різними людьми в залежності від їх
положення в суспільній ієрархії; як підвищити свій власний статус у цій
ієрархії; з ким укласти альянс і проти кого. Нейробіологічні дослідження
показали, що при вирішенні подібних завдань порушуються ті ж самі ділянки
мозку, що і при обмірковуванні глобальних політичних проблем, винесенні
суджень про того чи іншого політичного діяча, партії і т. п.
Однак
це спостерігається тільки у людей, що розуміються в політиці, - наприклад, у
переконаних прихильників Демократичної або Республіканської партії в США. Демократи
і республіканці використовують для генерації політичних суджень одні й ті ж
«Соціально-орієнтовані» ділянки мозку. Якщо ж попросити висловитися про
національній політиці людей, які не цікавляться політикою, то у них
порушуються зовсім інші ділянки мозку - ті, які відповідають за вирішення
абстрактних завдань, не пов'язаних з людськими відносинами (наприклад,
задач з математики). Це зовсім не означає, що у політично наївних людей
погано працює соціальний інтелект. Це означає лише, що вони не розбираються в
національній політиці, і тому відповідні завдання в їхній свідомості потрапляють в
розряд «абстрактних», і соціально-орієнтовані контури не задіяні.
Порушення роботи цих контурів характерно для аутистів, які можуть дуже
добре справлятися з абстрактними завданнями, але не можуть спілкуватися з людьми.
Великомасштабні
політичні проблеми вперше постали перед людьми зовсім недавно в еволюційному
масштабі часу. Судячи з усього, для вирішення світових проблем ми використовуємо
старі, перевірені генетичні та нейронні контури, які розвинулися в ході
еволюції для регулювання наших взаємин з одноплемінниками в невеликих
колективах. А якщо так, то для розуміння політичної поведінки людей
зовсім недостатньо враховувати тільки соціологічні дані. Політологам
пора об'єднати свої зусилля з фахівцями з генетики поведінки,
нейробіології і еволюційними психологами.
Список літератури
1) Gene E. Robinson, Russell D.
Fernald, David F. Clayton. Genes and Social Behavior// Science. 2008. V. 322.
P. 896-900.
2) Zoe R. Donaldson, Larry J. Young.
Oxytocin, Vasopressin, and the Neurogenetics of Sociality// Science. 2008. V.
322. P. 900-904.
3) James H. Fowler, Darren
Schreiber. Biology, Politics, and the Emerging Science of Human Nature//
Science. 2008. V. 322. P. 912-914.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту www.elementy.ru
