Это всё сложные, но важные процессы. Необходимо осознать то, что и гены, и белки влияют друг на друга, организовывая живой организм в систему, которая работает и у которой есть поведение.
Силы, знанием о которых мы будем пользоваться, которые организовывают взаимовлияние гена и белка друг на друга, далее мы будем называть силами биомолекул.
Силы окружающей среды
Нет смысла разделять влияние
генетики и среды на человека.
Карл Циммер
Теперь, когда уже выведены силы эволюции, которые организовали всё живое в нашем мире именно таким образом, как оно есть, и силы биомолекул, которые оформляют живые организмы в те формы, которые они имеют. Когда уже есть некоторое понимание, как эти силы направляют поведение живых организмов, мы перейдём к изучению силы, влияющей на организмы со стороны.
Тема этой части – как внешний мир влияет на гены. И как это влияние отражается на внутреннем мире живого организма.
Гены влияют на внутренний мир живого организма, создавая в нём разные склонности, формирующие его поведение. Наследование врожденных форм поведения изучает наука генетика поведения, по-другому эту науку называют психогенетика.
В учебно-методическом пособии для ВУЗов «Основы психогенетики» психогенетика определяется, как междисциплинарная область знаний, пограничная между психологией и генетикой. Предметом её исследований являются относительная роль и взаимодействие факторов наследственности и среды в формировании индивидуальных различий по психологическим и психофизиологическим признакам.
Основные методы исследований в психогенетике:
1. Генеалогический метод – метод составления и анализа родословной, который позволяет выявить роль наследственности в формировании признака.
2. Близнецовый метод. Близнецы – одновременно родившиеся дети.
• Монозиготные[9 - Монозиготные близнецы, развивающиеся из одного оплодотворенного яйца (зиготы).] близнецы – имеют 100% схожесть генотипа, сформировались из одной оплодотворенной яйцеклетки.
• Дизиготные[10 - Дизиготные близнецы, появившиеся в результате оплодотворения двух отдельных яйцеклеток двумя сперматозоидами.] близнецы имеют 50% схожесть генотипа, сформировались из двух оплодотворенных яйцеклеток.
Для отдельных признаков с помощью близнецового метода определяют: схожесть – когда признак проявляется у обоих близнецов, и различие – когда признак проявляется в фенотипе у одного близнеца, а у другого – нет.
3. Метод разлучённых близнецов даёт возможность отделить сходство, вызванное одинаковым генотипом от сходства, причиной которого является воздействие одинаковой среды.
4. Метод приёмных детей. Позволяет выявить роль наследственности и среды путём сравнения вариативности признаков у детей и их биологических и приёмных родителей.
Около 100 лет назад учёные были уверены, что если определённая черта передалась по наследству, то она генетическая. Они тогда не учитывали, что у всей семьи в данном случае не только общие гены, но и одинаковая окружающая их среда. В чём проблема этих подходов?
В предыдущей части мы начинали разбирать, что не только гены, но и условия окружающей среды оказывают влияние на формирование организма и на его поведение.
О проблемах, с которыми сталкиваются учёные, изучающие генетику поведения, рассказывает профессор кафедры биологии Стенфордского университета Роберт Сапольски в своих лекциях по биологии поведения человека, и проблемы по его словам следующие:
Первая проблема – пренатальное[11 - Пренатальный – предродовой. Обычно термин «пренатальный» применяют к поздним стадиям эмбрионального развития.] влияние общей с матерью пренатальной среды.
Основные методы психогенетики: усыновление, разлучённые при рождении близнецы – монозиготные и дизиготные и так далее – всё это основано на том допущении, что среда начинается только с рождения.
Однако во время вынашивания ребёнка у матери с плодом идёт обмен кровью, и при этом всё, что мать испытывает, всё, что отличает её среду от среды других людей – это всё влияет на плод. Такое влияние называется пренатальным.
Пример: Допустим, плод при вынашивании, через кровообращение с матерью, получает повышенную дозу глюкокортикоидов – гормонов стресса, потому что его мать испытывает стресс. В результате, когда ребёнок родится, то его мозг будет меньше, чем у других детей, чьи матери не испытывали стресс во время беременности. При этом имеется определённый участок в мозге, которого это коснётся в первую очередь. Его функции – отключать реакцию на стресс, и если он будет меньше, то человек будет хуже справляться со стрессом.
О глюкокортикоидах и других гормонах подробнее поговорим в следующей части.
В результате, поскольку этот участок мозга меньше, то и влияние глюкокортикоидов на человека всю жизнь будет больше, при этом у человека и так повышен уровеньгормонов стресса, в итоге суммарное воздействие стресса на организм получается гораздо сильнее. Если этот человек был девушкой, то когда она забеременеет, у её ребёнка будет так же повышенный уровень гормонов стресса в организме. И этот ребёнок родится с мозгом меньшего размера и с корой головного мозга более тонкой, чем у сверстников. Видно, что изменение внутриутробной среды матери имеет результаты даже спустя два поколения.
Учёные выяснили, что этот эффект длится примерно семь поколений. Сила этого эффекта ослабевает с каждым поколением, а потом совсем исчезает. Это пример негенетического наследования признаков, где роль играет только пренатальная среда.
При этом, придя через секунду после рождения к ребёнку и заметив, что у него повышенный уровень гормонов стресса, как у его матери, и более тонкая кора головного мозга, можно прийти к выводу, что на эти признаки повлияли генетические факторы. Хотя на самом деле ключевую роль здесь сыграла окружающая внутриутробная среда ребёнка.
Такое негенетическое наследование признаков очень важно.
Когда мы будем рассматривать родовые программы, нам будет полезно помнить эти процессы.
Зимой 1944 года Нидерланды были оккупированы немцами, которых оттесняли по всему фронту, отступая, немцы теряли большие территории, и тогда в наказание за сопротивление руководство нацистов решило: всю еду из Нидерландов перевезти в Германию. В истории это событие получило название «Голодная зима»[12 - Голодная зима (нидерл. hongerwinter) – массовый голод, поразивший гражданское население Нидерландов под конец Второй мировой войны и унёсший жизни около 18 тысяч человек. Причиной голода стало эмбарго, наложенное Германией на поставку продовольствия в Западные Нидерланды после провала операции «Маркет Гарден» и начала забастовки железных дорог, охватившей страну в сентябре 1944 года. Численность населения в зоне бедствия превышала 3 миллиона человек.]. Во время неё людей лишили здорового питания по военным меркам. Голод длился всего одну зиму и за этот период погибло 18000 человек. При этом, когда Нидерланды вернулись к прежнему состоянию, с плодами у беременных женщин, которые были на 7, 8 и 9 месяцах беременности в эту голодную зиму, произошло кое-что интересное. Кроме гормонов в крови матери так же находятся питательные вещества. В ходе международного исследования «Dutch Famine Birth Cohort Study» (перевод с английского – «Исследование голландской когортной группы по рождению от голода»), которое проводилось Академическим медицинским центром в Амстердаме в сотрудничестве с Университетом Саузгемптона в Великобритании в 1990-е годы, опубликованного в журнале «Human Biology», было выявлено следующее: На 7, 8 и 9 месяцах беременности по содержанию калорий в крови матери плод понимает, много или мало во внешнем мире питательных веществ. Плод на 7, 8 и 9 месяцах беременности за «голодную зиму» усвоил важный факт, что там снаружи мало еды. Если мать голодает, то в крови понижается уровень питательных веществ, вследствие чего происходит метаболическое программирование. Это программирование вырабатывает экономный фенотип. В утробе матери её плод программирует свою поджелудочную железу на определённый режим работы на всю жизнь. Как только в крови появляются питательные вещества, поджелудочная железа вырабатывает инсулин, который помогает накопить больше калорий. Далее, когда рождается ребёнок с экономным метаболизмом, то его тело хорошо накапливает питательные вещества. Исследования показали, что эти люди во взрослом возрасте в 19 раз чаще страдают от ожирения и сопутствующих ему болезней. Это программирование происходит именно в конце 6 и начале 7 месяца беременности.
Ребёнок развивается в утробе матери в «голодную зиму», в итоге после рождения у этого человека запрограммирован экономный метаболизм. Через 30 лет, если этот человек девушка, и она забеременела, при этом даже если она нормально питается, а у неё экономный метаболизм, то её организм будет забирать большую часть калорий себе, а её ребёнок из-за этого будет получать непропорционально меньшее количество калорий. В итоге он рождается с менее выраженным феноменом эффекта «голодной зимы», но теперь это проявляется и у её внуков. И это негенетическая передача признаков.
Учёным-генетикам, отстаивающим точку зрения передачи признаков через гены не нравятся эти эффекты, так как они малозаметны. При этом другие учёные обратили на них внимание и провели исследования, из которых сложилась целая наука – изучение пренатальных причин заболевания у взрослых.
Повышенный уровень гормонов стресса до рождения повышает вероятность тревожных расстройств у взрослого, вне зависимости от постнатальной (то есть после рождения) среды.
Мельчайшие детали внутриутробной среды могут затем проявляться в последующих поколениях.
Вторая проблема связана с внутриутробным обучением. С тем, что обучение до рождения возможно. Пример: Во время беременности ребёнку хорошо слышно голос матери. В экспериментах беременные женщины на 7, 8, 9 месяце беременности читали одну и ту же сказку по 4 раза в день. Затем с новорождёнными проводили тест, чтобы узнать, что они предпочитают слушать (когда им нравится, они делают всасывающие движения губами), в итоге этим новорождённым больше нравилось слушать именно эту сказку. Так же проводили исследование, когда отцы читали эту же сказку через подобие мегафона на животе матери, и это уже не срабатывало, так как было недостаточно резонанса, что говорит о том, что важны звуки только от матери.
Третья проблема – митохондрии[13 - Митохондрия – энергетическая станция клетки; основная функция – окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии в синтезе молекул АТФ.]. В теории, которую впервые выдвинул русский ботаник Андрей Сергеевич Фаминцын в своей книге «О роли симбиоза в эволюции организмов», говорится, что у митохондрий есть собственное ДНК. На основании этих сведений профессор Массачусетского университета биолог Линн Маргелис выдвинула гипотезу, которую описала в своей книге «Роль симбиоза в эволюции клетки», где она предполагает, что митохондрии когда-то в прошлом были отдельными организмами. По её гипотезе симбиоз митохондрий и живых клеток начался миллиарды лет назад. Хоть генов в ДНК митохондрий немного, но все равно они важны для выработки энергии. Сравним яйцеклетку и сперматозоид, у сперматозоидов нет своей цитоплазмы и нет митохондрий, а у яйцеклетки они есть. Значит, все митохондрии людям передались от матери, а не от отца.
Четвёртая проблема связана с импринтированными генами, которые функционируют по-разному, и это зависит от родителя, который их передаёт. Этот факт тоже противоречит утверждению об одинаковом количестве генов от матери и отца. В яйцеклетке кроме цитоплазмы так же имеются факторы транскрипции, при этом у сперматозоидов факторов транскрипции нет, и получается, что все факторы транскрипции в оплодотворённой яйцеклетке от матери. И здесь речь не идёт о генах, поскольку факторы транскрипции – это белки.
Таким образом, становится понятно, что не только гены регулируют или изменяют поведение.
Американский психолог Джудит Рич Харрис в книге «Допущение о воспитании», где она оспаривает значимость влияния сверстников и родителей, описала генетику поведения и непрямые генетические эффекты. Она обнаружила, что есть один наследуемый признак от родителя к ребёнку – это рост и внешность. Есть часто зафиксированный феномен, что высокие люди более привлекательны и к ним относятся лучше. Так же известно, что у детей, к которым относились лучше, в будущем проявляется экстраверсия, и это не наследование признака экстраверсии или интроверсии, это наследование физического признака, который меняет отношение к человеку в мире, что в итоге влияет на изменчивость при формировании характера. С тех пор исследования показали, что наследуемость экстраверсии или интроверсии обусловлена физическими признаками.
Психогенетика интересна тем, что ищет связи между разнообразием генов и их промоутеров, и разнообразием аспектов поведения: природа и воспитание, гены и среда, взаимодействие генов со средой. В этой схеме есть третий фактор с большим потенциалом влияния – это случай, роль произвольных событий, роль случая как агента, который выходит за рамки, называемые средой, и который не является генетикой.
Сейчас же нам просто надо понять:
•Есть гены.
•Есть среда.
•Есть случай, который играет большую роль.
Тогда что же такое наследуемость? Это вовсе не то, что об этом говорит интуиция. Насколько гены обуславливают средний уровень признака – это и есть генетическая наследуемость. Есть одна версия гена, и есть другая версия гена, они в итоге дают разные средние уровни какого-то поведения. Наследуемость сообщает, насколько гены отвечают за степень отклонения от среднего уровня признака, а не насколько гены отвечают за средний уровень признака. Гены определяют степень разнообразия, а не среднее значение.
Когда можно узнать или вариант гена, или среду, то лучше узнать среду, так как влияние среды намного сильнее, и она поможет лучше понять картину. Это самое главное правило «Если-То»: Если смотреть на признак в одной среде, то за разнообразие этого признака будет полностью отвечать ген.
Нельзя сказать, что «этот ген делает то-то» в отрыве от среды, надо говорить, что «этот ген делает то-то в условиях, в которых его изучили». Пример: Есть ген, который связан с выработкой нейромедиатора серотонин, а значит с депрессией. Этот ген бывает двух разных видов, и один из них создаёт у человека предрасположенность к депрессии. В ходе одного исследования учёный Каспи, вместе с коллегами, в Новой Зеландии наблюдали 17000 человек. Они брали у них кровь, и смотрели, были ли за 25 лет приступы депрессии. А затем смотрели какие у испытуемых варианты того самого гена. Опыты на животных, проведённые ранее, подсказывали, что, родившись не с тем геном, человек будет больше предрасположен к депрессии. Такой случай профессор Роберт Сапольски называет: «Когда как – всё будет зависеть от среды».
Всё зависит от числа источников стресса в детстве: развод родителей, семейное насилие, смерть близкого родственника. При варианте, если ген был хорошим и при этом в детстве были психологические травмы, то риск депрессии был невысокий. При варианте, если был плохой ген и при этом в детстве были психологические травмы, то риск депрессии у них был выше.
Этот пример был показательным для того, чтобы увидеть, как взаимодействуют гены и среда. Если спросить, как этот ген влияет на вероятность депрессии? То правильный ответ: «когда как, зависит от среды», от того, какое было детство.
Подводя итог, можно увидеть, что чем больше исследовать ген на зависимый признак в разных условиях, тем незначительнее будет роль гена.
Теперь мы видим, что вопрос о том, что делает ген – не имеет смысла. В конечном итоге, правильная формулировка этого вопроса: «Что данный ген делает в данной среде?».
Важно, в каком обществе вырос человек, и без разницы, какие у него гены. Если интересует вопрос, насколько этот человек хорош в чём-либо, нужно смотреть в какой среде он вырос.
Силы, которые нас интересовали, это каким образом среда как внутренняя, так и внешняя, влияет на гены, что в итоге отражается на поступках.
Мы вкратце, в общих чертах посмотрели на науку, изучающую генетику поведения человека, увидели основные методы и подходы к изучению вопроса, как ген влияет на поведение человека. Далее обсудили проблемы, с которыми сталкивается эта наука, и увидели следующее: как окружающая среда влияет на то, как ген будет или не будет включать те или иные факторы транскрипции, которые в итоге влияют не только на поведение человека, но и на склонности к такому поведению у потомков этого человека, которые могут в них генетически присутствовать даже до седьмого поколения с условием «Если-То». Если среда будет оказывать определённое влияние, то ген создаёт прописанные в нём поведенческие программы у носителя этого гена.
Нам было необходимо понять, каким образом среда влияет на те или иные склонности в поведении, и мы встретили взаимосвязь генов со средой по правилу «Если-То».
Запомним: «Влияют ли на людей генетически прописанные поведенческие программы из прошлых поколений? Когда как – зависит от среды».
Ещё одни силы, которые формируют внутренний мир человека, которые нас интересовали в науке психогенетика – это силы «Если-То». Если окружающий мир какими-то своими событиями повлияет через каналы восприятия информации на гены, которые начнут или, наоборот, прекратят процесс транскрипции какого-либо гормона, то мы получим поведение, сформированное вследствие влияния этих сил.
Силы царства животных
Люди повинуются законам природы,
даже когда действуют против них.
Иоганн Гёте
В царстве животных нам интересно посмотреть на силы, которые объединяют человека со всеми животными. Мы не будем искать различия или сходства человека и всех животных, а как обычно найдём силу, которая движет процессами формирования поведения у всех обитателей царства животных.
Наука, которая изучает поведение животного в естественных условиях, в своей среде обитания, и которая покажет нам, какие ещё силы влияют на то или иное поведение, называется этологией.
Этология как наука возникла в начале XX-го века в противовес идеям бихевиоризма[14 - Бихевиоризм – течение, возникшее в начале XX в., утверждающее в качестве предмета психологии поведение. Основатель бихевиоризма – американский психолог Джон Уотсон (1878—1958). С точки зрения бихевиоризма, предметом психологии как науки может быть только то, что доступно внешнему наблюдению, то есть факты поведения. В качестве принципа научного подхода бихевиоризм признает принцип детерминизма – причинно – следственное объяснение событий и явлений. Бихевиористы определяют поведение как совокупность реакций организма, обусловленных воздействием внешней среды.], ключевыми из которых являются:
• Идея, что все животные рождаются как белые листы бумаги, и на этих листах окружающая среда пишет их жизни;
• Теория подкрепления мотивов. Если решать, когда организм получит положительное подкрепление (награду) и решать, когда организм получит отрицательное подкрепление (наказание), то в итоге это вызовет у организма какое угодно поведение;
• Понятие универсальности, что эти идеи одинаково применимы ко всем видам, живущим на Земле.
Радикальный тезис бихевиористов заключался в том, что любое животное можно обучить любым формам поведения, если правильно сформировать стимулы окружающей среды.
Этология же исходила из других предпосылок, влияние на которые оказали труды Чарльза Дарвина. Собранные Чарльзом Дарвином в книге «Происхождение видов путём естественного отбора, или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» факты о поведении животного в естественных условиях позволяли различить основные категории поведения:
• Инстинкт;
• Способность к обучению;
• Способность к рассуждению.
На примере инстинктов Чарльз Дарвин показал возможные пути формирования признаков поведения в процессе естественного отбора.
На формирование этологических представлений оказали влияние работы учёных-этологов австрийца Конрада Захариуса Лоренца и голландца Николаса Тинбергена, в которых были заложены основы теории инстинктивного поведения.
Объектом исследования этологии является поведение животного в его естественном окружении.
Учёные-этологи смотрят, какое поведение и как это поведение связано с инстинктами. Они изучают пусковые стимулы в окружающей среде, вызвавшие какой-либо комплекс шаблонных действий. В книге «Агрессия (так называемое «зло»)» Лоренц такие шаблонные действия в поведении назвал врождёнными инстинктивными движениями. Животным не надо учиться этим действиям, так как навык им вшит врождённо, им лишь нужно научиться развивать его.
Полученный в течение жизни опыт влияет на то, как животные выполняют шаблонные действия.
Пример, приведённый в книге «Основы этологии и генетики поведения»: «У представителей семейства кошачьих настоящее умение наносить смертельный укус совершенствуется постепенно. На первых этапах его формирования животные ограничиваются врожденными инстинктивными движениями, но постепенно заменяют их приемами и движениями, приобретаемыми в процессе обучения. При этом приемы использования зубов и челюстей, различных движений при подкрадывании и затаивании, направленных на выбор наиболее удобной позиции для осуществления смертельного укуса, характеризуются значительной изменчивостью.
Все это, однако, не означает, что происходит «трансформация инстинктов через опыт», как иногда считают. Врожденные фиксированные комплексы действий остаются в чистой форме и функционируют бок о бок с действиями, формирующимися в процессе обучения.
Лейхаузен показывает, что с момента, когда кошка прыгает для осуществления смертельного укуса, управление поведением осуществляется чисто автоматически. Если в этот момент жертва исчезнет из поля зрения или переместится, кошка не сможет изменить своих действий, потерпит неудачу и должна предпринять новую атаку».
Пример с человеком: В каждой культуре на Земле люди приподнимают брови, приветствуя друг друга. Благодаря исследованиям американского психолога Пола Экмана, о которых он пишет в своей книге «Психология эмоций», видно, что люди разных культур одинаково знают, как выглядит радость, гнев, страх, печаль, отвращение, презрение, любопытство, все эти выражения – шаблонные действия.
Таким образом, появилась гипотеза о внутренних механизмах инстинктивного поведенческого акта, в которой Лоренц описывает гидравлическую модель, согласно которой под действием ряда внешних и внутренних факторов, например, гормонов или изменения температуры, в соответствующих нервных центрах происходит накопление «энергии», определённого побуждения, например, голода или жажды. Возрастание энергии выше некоторого уровня приводит к проявлению поисковой фазы поведенческого акта. Она состоит в активном поиске раздражителей, при действии которых может быть удовлетворено возникшее у животного инстинктивное побуждение. Когда соответствующие раздражители найдены, происходит включение врождённого реализующего механизма и осуществляется завершающий акт, в итоге взаимосвязанные мышцы выдают поведение, которое оттачивается с опытом.
Австрийский этолог Карл Фон Фриш в своей книге «Из жизни пчёл» описывает общение пчёл, пчелиный танец: пчёлы летают в поисках пищи, а потом возвращаются в рой, где рассказывают всем остальным об источнике, который они нашли. Пчёлы сообщают друг другу различную информацию: куда лететь, как далеко лететь, сколько еды там находится. Фришу удалось выявить комплекс шаблонных действий при возвращении их в улей. Они выписывают восьмёрку, виляют брюшком взад-вперёд. Он выяснил, что так пчела сообщает 3 вида информации: ось наклона восьмёрки сообщает, в каком направлении по отношению к солнцу лететь за едой, чем дольше пчела танцует, тем дальше лететь до источника, чем чаще пчела виляет брюшком, тем больше еды в том источнике.
Так же Фриш описывает свой следующий эксперимент, он взял улей и закрепил его к табуретке, поставил табуретку на пол, принёс пчелу к залежам нектара в поле. Пчела летит обратно в улей, где в танце рассказывает о местонахождении еды, тем временем Фриш поворачивает табуретку на 180
. Когда пчелы вылетают из улья, то уже летят не в ту сторону, а в другую, потому что прилетевшая пчела дала указание им относительно входа в улей.
Таким образом, выяснилось, что танец пчёл содержит информацию. Этологи поняли, что поведение животных можно запрограммировать, а потом наблюдать, как другие животные реагируют на это поведение. Они собирали роботов-пчёл, танцующих с заданной траекторией, которые могли отправить остальных пчёл в любое интересующее ученых направление.
Используя такой подход, учёные-этологи узнали, что именно в мире ощущений животного становится причиной этих шаблонных действий. Различные зрительные стимулы вызывают шаблонные действия, например, из-за того, что зимой для медведей недостаточно еды, постройка берлоги и впадение в спячку – это то, благодаря чему медведи способны пережить зиму. Для того чтобы впасть в спячку, медведь должен всё лето объедаться и до зимы построить берлогу.
Пусковым стимулом для шаблонных действий в виде постройки берлоги являются изменение цвета листьев на деревьях и осадки в виде снега. Шаблонные действия, вызванные этими пусковыми стимулами, у всех медведей вне зависимости от породы и прошлого опыта – одинаковые. В данном случае пусковые стимулы были зрительные.
Можно найти пусковые стимулы и в слуховой среде, и в обонятельной среде.
Таким образом, наука этология нам показывает, как у всех живых организмов происходит общение.
Каждое воздействие из внешней среды на какой-либо сенсорный канал восприятия оказывает влияние на живой организм, как пусковой механизм шаблонных действий.
Но это всё видимая сторона этологии, нам же нужно взглянуть на то, что не видно обычным взглядом человека, нам нужно увидеть силы, которые влияют на комплексы шаблонных действий у всех живых организмов.
