Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей

Задолго до секвенирования генома человека имели место попытки выяснить, насколько гены определяют различные заболевания и признаки. В ходе пресловутого спора «природа или среда» (nature vs nurture) пытались на практике измерить роль «природы». В этой области широко применяется такой параметр, как наследуемость — то, насколько изменчивость данного признака в популяции обусловлена генами, а не средой. Название «наследуемость» внушает мысль, будто речь идет о непосредственном измерении вклада «природы» в данное уравнение, но это не совсем так: в действительности речь идет об изменчивости в пределах популяции. Для наглядности представим, что вы изучаете цвет волос у двух разных групп. Одна группа состоит исключительно из нигерийцев, другая представляет собой случайную выборку бразильцев. У всех нигерийцев черные волосы, поэтому отсутствует изменчивость по цвету волос, которую можно измерить, а потому наследуемость будет равна нулю. Это отнюдь не значит, что гены не играют роли в определении цвета волос нигерийцев — очень даже играют. В то же время у бразильцев встречаются все оттенки — от черного до белокурого. Эта изменчивость по большей части объясняется генетически, так что наследуемость будет высокой.

Существует несколько способов рассчитать наследуемость. Распространенный и относительно простой метод — сравнить, насколько отличаются однояйцевые и разнояйцевые близнецы. Предполагается, что пара близнецов растет в одной и той же среде, вплоть до условий внутриутробного развития, и что воздействие внешней среды на однояйцевых и разнояйцевых близнецов одинаково. Так как у однояйцевых близнецов все гены общие[115], тогда как у разнояйцевых в среднем лишь половина общих генов, можно ожидать (обычно так и бывает), что однояйцевые близнецы похожи друг на друга больше, чем разнояйцевые, не только внешне, но и по таким параметрам, как рост, кровяное давление и пр. Достаточно простые — по математическим меркам — расчеты позволяют измерить это различие в пределах группы близнецов и использовать для оценки наследуемости. Показатели наследуемости, независимо от метода расчета, варьируют от нуля (вклад генов в изменчивость данной популяции отсутствует) до единицы (изменчивость полностью обусловлена генами), а могут также выражаться в процентах.

Оценки наследуемости различных признаков неодинаковы в разных исследованиях и для разных популяций. Один из параметров, данные по которому довольно хорошо согласуются в целом ряде исследований, — рост: в популяциях, где люди хорошо питаются, наследуемость роста 0,8. Большая часть изменчивости роста обусловлена генетически. Китайские исследования показали более низкую наследуемость роста — около 0,65. Это не отменяет важной роли генов, но говорит о том, что среда в Китае может играть более значимую роль, чем, например, в США. Возможное объяснение связано с тем, что если мать голодала, вынашивая вас, а в детстве вы также недоедали, то вы можете не достичь того роста, до которого доросли бы в нормальных условиях. При изучении людей, чье детство выпало на тяжелые времена, наблюдается более сильное влияние среды, снижающее значение генов.

Использование GWAS стало возможным в середине 2000-х гг., а широко применяться этот метод стал примерно с 2007 г. Очень скоро специалисты по GWAS столкнулись с обескураживающей проблемой: наследуемость не обнаруживалась. К 2010 г. после немалых усилий с помощью метода GWAS удалось объяснить лишь 5 % изменчивости роста, что весьма далеко до 80 %, предсказанных расчетами наследуемости! За прошедшие десять с лишним лет этот разрыв постепенно уменьшался, но при этом никуда не делся и не получил полноценного объяснения. В самом масштабном на данный момент исследовании генетики роста использовались данные почти полумиллиона жителей Великобритании, добровольно предоставивших ДНК и подробные личные и медицинские сведения в рамках проекта «Биобанк Великобритании» (UK Biobank). Группа под руководством Стивена Сюя (это другой Сюй, о нем мы поговорим позже) сумела использовать этот кладезь данных для объяснения 40 % изменчивости роста — впечатляющий прорыв, однако до точного предсказания роста конкретного человека лишь по ДНК нам еще далеко. Разработанный ими прогностический метод позволил предсказать рост большинства людей в группе (в нее входили не те, у кого собирали первоначальные данные) с точностью до нескольких сантиметров. Звучит впечатляюще, однако разброс возможных реальных значений роста для каждого предсказанного значения роста был достаточно велик. Вообразите себе показания свидетеля в суде: «Думаю, что преступник был ростом 173 см плюс-минус несколько сантиметров, но возможно, его рост был 158 или 188 см».