Кинофильм «Идиократия» изображает мир будущего, в котором из-за отрицательного отбора по интеллекту остались одни глупцы. Исследование исландских генетиков показало, что у этой мрачной фантазии кушать научные основания. Изображение с сайта adamsmith.org
В современных человечьих популяциях уровень полученного образования обладает высокой наследуемостью, то кушать сильно зависит от генов. Выявлены десятки аллелей, воздействующих на этот признак. При этом образование, как правило, отрицательно коррелирует с дарвиновской приспособленностью: образованные люд хуже размножаются. Это указывает на возможный отбор против «генов образования». Новоиспеченное исследование, основанное на данных по 110 000 исландцев, родившихся между 1910 и 1975 годами, показало, что «гены образования» подлинно подвергаются отрицательному отбору. Эти аллели, многие из которых коррелируют также с повышенным интеллектом, концентрированным здоровьем и долгой жизнью, снижают приспособленность независимо от того, реализовал ли человек обусловленную ими расположение к получению хорошего образования. Исследование подтвердило опасения о том, что эволюция нынешнего человечества направлена в сторону ухудшения генетического базиса примет, связанных с интеллектом. Социально-культурное развитие пока с лихвой компенсирует генетическую деградацию, но со порой ее последствия могут стать существенными.
1. Генетическая деградация человечества и ее вероятные механизмы
Идею о том, что в современных человеческих популяциях эволюция устремлена совсем не в ту сторону, в какую нам хотелось бы, впервые подробно изложил и обосновал величайший генетик-эволюционист XX столетия Рональд Фишер в заключительных главах своей знаменитой книжки «Генетическая теория естественного отбора» (1930).
Исследования в этой районы продвигались медленно, в том числе по причинам, не имеющим отношения к науке. Тем не немного, к настоящему времени накопилось немало данных, косвенно подтверждающих, что генетический базис примет, связанных с физическим и умственным здоровьем, постепенно размывается и деградирует, особенно у обитателей развитых стран. Генетики обсуждают два основных механизма подобный деградации (см.: M. A. Woodley of Menie, 2015. How fragile is our intellect? Estimating losses in general intelligence due to both selection and mutation accumulation).
Первоначальный механизм — ослабление очищающего отбора против мутаций, нарушающих труд тех или иных органов и систем организма, в том числе иммунной системы и мозга. Ранее такие мутации снижали приспособленность (их носители оставляли в посредственном меньше потомства) и поэтому вычищались отбором. Однако развитие медицины, социального обеспечения и иных благ цивилизации сделало эти мутации менее вредными в эволюционном резоне. Или даже вовсе безвредными (нейтральными). Поэтому они стали вольно накапливаться в генофонде. Развитие и работа коры головного мозга зависят от слаженной труды огромного количества генов, что делает наши когнитивные способности особенно ранимыми для мутационной деградации (G. R. Crabtree, 2013. Our fragile intellect).
Другой механизм — отрицательный отбор по признакам, помогающим (или помогавшим в прошедшем) добиваться успеха в жизни. Раньше такие признаки повышали дарвиновскую приспособленность, а в нынешнем обществе, возможно, стали ее снижать — например, в силу того, что талантливые, образованные и экономически успешные люд стали откладывать рождение детей «на потом». Так, есть эти, согласно которым в США и других странах люди с высокими показателями интеллекта оставляют меньше потомства (R. Lynn, 1999. New evidence for dysgenic fertility for intelligence in the United States). Кушать также основания предполагать, что в развитых странах после индустриальной революции направленность отбора по признакам, связанным с социальным и экономическим успехом, сменилась на противолежащую. Скажем, если раньше умелый сапожник и сметливый торговец оставляли вяще потомства, чем их криворукие и бестолковые конкуренты, то начиная с XIX века всё сделалось наоборот (V. Skirbekk, 2008. Fertility trends by social status).
Впрочем, до сих пор в распоряжении ученых бывальщины в основном лишь косвенные свидетельства генетической деградации человечества. Не хватало ровных доказательств того, что гены, способствующие развитию ценимых нами психологических и когнитивных примет, действительно подвержены отрицательному отбору, и что этот отбор эффективен (то кушать ведет к снижению частоты встречаемости соответствующих аллелей). И вот благодаря развитию методов сравнительной геномики и созданию вящих баз данных по медицинской генетике такие доказательства, наконец, показались, с чем нас всех можно поздравить.
2. Комплексный показатель генетической предрасположенности к получению образования
Исландские генетики изучили связь между генами, воздействующими на уровень образования, и дарвиновской приспособленностью на примере выборки, вводящей значительную часть (примерно половину) всех исландцев, родившихся с 1910 по 1975 год.
Степень полученного образования, измеряемый числом лет, потраченных на учебу (educational attainment, EA) — спокойный для изучения фенотипический признак, который, по-видимому, тесно связан с когнитивными способностями и такими чертами психики, какие мы обычно считаем достоинствами (целеустремленность, тяга к знаниям, способность планировать свою житье, открытость новому опыту). Надежно установлено, что EA в современных человечьих популяциях имеет высокую наследуемость. Различия между людьми по степени образования как минимум на 30–40% объясняются генами (остальные 60–70% — итог различающихся условий среды и онтогенетического шума, см.: Developmental noise).
Недавно на выборке из 20 000 янки впервые удалось показать, что генетический базис EA подвергается негативному отбору (J. P. Beauchamp, 2016. Genetic evidence for natural selection in humans in the contemporary United States). Новоиспеченная работа исландских генетиков не только подтвердила этот вывод на немало представительной выборке, но и показала реальное снижение частоты встречаемости аллелей, содействующих высокому EA, в течение XX века.
Обсуждаемая работа во многом опирается на исследовании 2016 года, в котором анализировалась выборка, вводящая 293 724 лиц европейского происхождения. Анализ этой выборки позволил выявить 74 конкретных участка генома (локуса), достоверно воздействующих на уровень образования (подробнее см. в новости Уровень полученного образования частично зависит от генов, «Элементы», 16.05.2016). Данные, собранные в ходе этой труды, исландские генетики использовали, чтобы вывести формулу для вычисления комплексного показателя генетической предрасположенности к получению образования — educational attainment polygenic score (POLYEDU). Этот показатель с точностью, зависящей от размера использованной выборки, отражает совместный лепта множества генов (в идеале — всех генов генома) в предрасположенность этого человека к получению образования. Показатель POLYEDU складывается из индивидуальных «весов», какие были рассчитаны для каждого из 620 000 генетических маркеров (полиморфных локусов) в подневольности от того, как аллельные варианты каждого из этих локусов соотносятся с EA. Если присутствие аллеля ассоциировано с немного повышенным средним EA, аллелю придается небольшой позитивный вес, и т. д. Авторы перепробовали несколько способов вычисления POLYEDU и уверились, что методические тонкости (например, способы обхода статистических проблем, связанных с неравновесным сцеплением) немощно влияют на итоговые результаты.
Чтобы избежать лишних трудностей при интерпретации итогов, при разработке формулы для POLYEDU из исходной выборки в 293 724 человек бывальщины исключены все исландцы, которые туда входили (49 970 человек), а вместо них добавили 111 349 человек из базы этих UK Biobank. Увеличение выборки привело к тому, что индивидуальных локусов, достоверно коррелирующих с EA, сделалось уже не 74, а 120.
Показатель POLYEDU, вычисляемый по полученной формуле, позволяет разъяснить 3,74% вариабельности по EA. Иными словами, этот показатель характеризует образцово одну десятую часть всего генетического базиса EA (поскольку тяни генетический базис объясняет 30–40% вариабельности). Если же формулу для POLYEDU вывести на основе меньшей выборки — без учета этих из UK Biobank — то получившийся показатель будет объяснять лишь 2,52% вариабельности. По-видимому, для того, чтобы рассчитать вес любого аллеля еще точнее — так, чтобы итоговый показатель объяснял вящую часть генетически обусловленной вариабельности по EA, — нужны эти не по сотням тысяч, а по миллионам людей. Показатель POLYEDU откалибровали таким манером, чтобы его среднее значение равнялось нулю, а стандартное отклонение колу, и затем измеряли его в этих «стандартных единицах».
3. «Гены образования» снижают приспособленность
По полученной формуле авторы вычислили POLYEDU для 109 120 генотипированных (см.: Genotyping) исландцев, родившихся c 1910 по 1975 год. Индивидуальные смыслы POLYEDU были сопоставлены с тремя репродуктивными показателями:
1) всеобщим количеством потомков, оставленных человеком за всю жизнь (number of children, NC), не находя умерших во младенчестве (этот показатель близок по смыслу к дарвиновской приспособленности),
2) годом родителя в момент рождения первого ребенка (age at first child, AGFC),
3) посредственным возрастом родителя при рождении потомства (average age at child birth, AACB).
Итоги анализа приведены на рис. 1.
Рис. 1. Таблица, показывающая корреляцию между POLYEDU и тремя репродуктивными показателями. Смыслы в столбце «Effect» означают, что увеличение POLYEDU на единицу сопровождается изменением этого признака на указанную величину. Число детей (NC) измеряется в штуках, года (AGFC, AACB) — в годах. Таким образом, таблица демонстрирует, что у женщин увеличение POLYEDU на единицу соответствует уменьшению числа детей на 0,084, увеличению возраста рождения первого ребенка на 0,59 лет, а посредственного возраста деторождения — на 0,46 лет. Соответствующие значения для мужчин: −0,054, 0,44 и 0,37. Из обсуждаемой статьи в PNAS
Очутилось, что гены, способствующие высокому уровню образования, достоверно снижают репродуктивный успех у обоих полов. Кроме того, они содействуют сдвигу начала репродукции на более поздний возраст. Все эффекты обладают рослым уровнем статистической значимости, но у женщин они выражены сильнее, чем у мужей. При этом AGFC увеличивается с ростом POLYEDU сильнее, чем AACB. Это позволяет предположить (а добавочные расчеты подтвердили это предположение), что «гены образования» снижают плодовитость в основном за счет того, что рождение первого ребенка сдвигается на немало поздний возраст (я использую некорректный термин «гены образования», чтобы не строчить каждый раз длинные формулировки типа «комплекс аллелей, присутствие которых положительно коррелирует с повышенным уровнем образования»).
Итоги более детального анализа влияния POLYEDU на плодовитость в подневольности от возраста родителей показаны на рис. 2. «Гены образования» остро снижают раннюю плодовитость, тогда как на деторождение в позднем году они влияют положительно. Ранний отрицательный эффект сильно перевешивает запоздалый положительный, так что итоговое число детей оказывается существенно ниже у людей с рослым POLYEDU График на рис. 2 устроен таким образом, что он возрастает до тех пор, пока люд с низким POLYEDU рожают больше детей, чем люди с рослым POLYEDU. Таким образом, перелом происходит в возрасте возле 30 лет, когда график достигает максимума. Вплоть до этого года лучше размножаются люди с низкими значениями POLYEDU После 30 лет обладатели рослого POLYEDU немного сокращают разрыв по числу детей, но нагнать соперников уже не могут. Общая оценка влияния POLYEDU на приспособленность (число детей за всю существование) соответствует двум левым значениям на графике (−0,084 для дам и −0,054 для мужчин). Это те же самые значения, которые приведены и в таблице на рис. 1.
Рис. 2. График, демонстрирующий совокупное влияние «генов образования» (effect of polygenic score) на число детей, рожденных в возрасте, показанном на горизонтальной оси, или позже. Алые значки соответствуют матерям, синие — отцам. Самые левые смыслы, соответствующие возрасту 14 лет, показывают влияние «генов образования» на всеобщей число детей, рожденных за всю жизнь (14 лет — минимальный года деторождения в исследованной выборке). Эти значения соответствуют цифрам, приведенным в таблице (−0,084 для мам и −0,054 для отцов) и представляют собой итоговую оценку воздействия «генов образования» на дарвиновскую приспособленность. Самые правые смыслы показывают влияние «генов образования» на число детей, рожденных году 40 лет и более. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS
В этой работе авторы сосредоточились на совокупном влиянии множества генов, а не на роли отдельных аллелей. Индивидуальные лепты большинства генов в вариабельность по EA очень малы, поэтому для их изучения размер выборки должен быть вяще. Но некоторые аллели авторы всё же отметили. Например, минорный (немало редкий) вариант полиморфного локуса rs192818565 негативно воздействует на EA. При этом он, по-видимому, подвергается положительному отбору, то есть повышает дарвиновскую приспособленность (есть ряд эффективных методов поиска следов положительного отбора в геномах). Популярно также, что присутствие этого аллеля коррелирует с невротизмом и убавленным объемом черепной коробки. Как выяснилось, этот явно «нехороший» аллель (кому же хочется быть невротиком с маленьким мозгом?) достоверно коррелирует с вящим числом детей и ранним началом деторождения. Как справедливо помечают авторы, «это поразительный пример генетического варианта, который ассоциирован с фенотипом, обыкновенно рассматриваемым как неблагоприятный, и одновременно — с повышенной приспособленностью в эволюционном резоне».
4. Отбор против «генов образования» не сводится к отбору против образованных людей
Вытекающий вопрос, который авторы попытались решить, касается механизма воздействия POLYEDU на приспособленность. Поскольку известно, что POLYEDU влияет на образование, а образование негативно сказывается на деторождении, то логично предположить, что негативное влияние POLYEDU на репродукцию целиком и полностью объясняется позитивным влиянием POLYEDU на образование (EA). Чтобы проверить, так ли это, авторы прочертили совместный анализ влияния двух факторов (POLYEDU и EA) на репродуктивные показатели. Очутилось, что EA влияет на репродуктивный успех женщин примерно так же, как и POLYEDU, снижая всеобщей число детей (на 0,045 за год обучения) и сдвигая начало репродукции на немало поздний возраст (на 4,2 месяца за год обучения). Однако эффекты этих двух факторов невозможно свести друг к другу: они действуют в значительной степени самостоятельно. Если рассчитать влияние POLYEDU на приспособленность с поправкой на EA, это воздействие лишь слегка уменьшается, оставаясь высоко достоверным. Так, если взять только женщин, получивших 10-летнее образование (это непременный минимум в Исландии), то внутри этой выборки мы увидим, что дамы с высоким POLYEDU родили меньше детей, чем женщины с низеньким POLYEDU — несмотря на то, что уровень образования у всех одинаковый. Таким манером, гены, повышающие склонность к получению образования, снижают приспособленность самостоятельно от того, реализовал человек эту склонность или нет. То же самое получается, если рассчитать воздействие EA на приспособленность с поправкой на POLYEDU: образование снижает приспособленность самостоятельно от того, насколько выражена у человека генетическая предрасположенность к образованию.
У мужей негативное влияние POLYEDU на приспособленность тоже нельзя разъяснить влиянием POLYEDU на образование. Более того, оказалось, что образование само по себе не снижает, а даже немножко увеличивает репродуктивный успех мужчин! Каждый лишний год образования прибавляет исландскому мужу в среднем по 0,011 ребенка. Таким образом, генетическая расположение к образованию снижает приспособленность мужчин вопреки тому, что образование само по себе повышает репродуктивный успех.
Из этого напрямую вытекает, что «гены образования», помимо своего влияния на EA, имеют и иные фенотипические эффекты, негативно сказывающиеся на приспособленности. Что же это за эффекты?
Авторы заметили, что POLYEDU положительно коррелирует с продолжительностью жизни, а также с цельным рядом параметров, связанных с физическим здоровьем. В частности, люд с высоким POLYEDU имеют пониженный уровень триглицеридов в крови, негуще страдают ожирением и меньше курят. Кроме того, POLYEDU позитивно коррелирует с показателями интеллекта, такими как способность решать задачки из тестов на IQ. О позитивной корреляции между интеллектом, образованием и долголетием «Элементы» повествовали и раньше (см.: Умные и старательные дети живут дольше, «Элементы», 23.10.2008; Иммунный статус макак зависит от социального, «Элементы», 01.12.2016).
Негативное влияние физического здоровья на репродукцию представить себе будет трудно. Скорее, дело тут в интеллекте. Например, можно предположить, что неглупые люди планируют свою жизнь и стараются не заводить детей чересчур рано. Это самый простой и очевидный механизм, посредством какого интеллект может снижать приспособленность и способствовать естественному отбору на поглупение. Поскольку интеллект позитивно коррелирует с физическим здоровьем, такой отбор может попутно мастерить нас более слабыми и болезненными.
5. Генетический базис образования подлинно ухудшается
Таким образом, исследование показало, что POLYEDU негативно коррелирует с дарвиновской приспособленностью. Это значит, что естественный отбор трудится против «генов образования». Следовательно, частота встречаемости этих генов в генофонде популяции должна со порой снижаться. Авторы проверили это, сравнив средние значения POLYEDU у исландцев, рожденных в различные годы. Оказалось, что частота встречаемости «генов образования» подлинно снижалась в течение всего исследованного отрезка времени. Это видать по неуклонному снижению среднего значения POLYEDU (рис. 3). Таким манером, отрицательный отбор по «генам образования» вполне эффективен: эти гены исподволь выбраковываются из генофонда. Наблюдаемая скорость снижения POLYEDU образцово совпадает с ожидаемой на основе данных по плодовитости, приведенных на рис. 1.
Рис. 3. Посредственнее значение POLYEDU у исландцев в зависимости от года рождения. Эти сгруппированы по декадам. Видно устойчивое снижение POLYEDU на протяжении вящей части XX века. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS
График на рис. 3 вроде бы демонстрирует, что снижение POLYEDU постепенно замедляется (синяя линия на рисунке). Однако добавочные расчеты показали, что это замедление — артефакт, связанный с тем, что люди с рослым POLYEDU живут в среднем дольше. По мере старения когорты посредственнее значение POLYEDU в ней повышается из-за избирательной смертности людей с низеньким POLYEDU. На молодые когорты это не должно сильно влиять, потому наиболее адекватное представление о динамике процесса, по-видимому, дает алая линия тренда на рис. 3.
6. На пути к «идиократии»
Поскольку POLYEDU позитивно коррелирует с IQ, отрицательный отбор по «генам образования» должен вести к поглупению популяции. Чтобы оценить масштаб поглупения, авторы сделали правдоподобное допущение: они предположили, что те воздействующие на образование гены, чьи эффекты не учитываются показателем POLYEDU, воздействуют на приспособленность и IQ так же, как гены, чьи эффекты отражены в POLYEDU. В таком случае получается, что ухудшение генетического базиса IQ под поступком отрицательного отбора по генам образования должно вести к снижению посредственного IQ популяции на 0,3 балла за декаду. Если такой отбор будет продолжаться несколько столетий сряду, последствия будут весьма ощутимыми.
Правда, реальные показатели интеллекта людей в сегодняшнее время растут за счет социально-культурных факторов (см. Эффект Флинна). Посредственная скорость этого роста с 1932 по 1978 год составила 3,0 балла за декаду, что с лихвой перекрывает предполагаемую генетическую деградацию. Но эффект Флинна не имеет взаимоотношения к «генам интеллекта» и к биологической эволюции: наблюдаемый рост идет чересчур быстро, чтобы пытаться связать его с эволюционной генетикой. Он отражает социальные и цивилизованные процессы, способствующие более полному раскрытию врожденных способностей к интеллектуальному росту. Сами же эти способности, к сожалению, деградируют. Читателям, какие будут утешать себя тем, что всё это касается только исландцев, я бы посоветовал почитать статьи, ссылки на какие приведены в конце новости, и подумать еще раз. Картина, к сожалению, складывается вполне целостная и веская.
Мы не знаем, как долго будет работать эффект Флинна, но вряд ли стоит на него рассчитывать в долгосрочной перспективе. Кушать данные, указывающие на ослабление и даже полное исчезновение эффекта Флинна в кое-каких популяциях, начиная с 1990-х годов. Впрочем, мы не знаем и того, как длинно будет продолжаться отрицательный отбор по образованию и интеллекту. Ведь в ходе антропогенеза те же самые гены, очевидно, подвергались позитивному отбору, и никто не знает, как будет меняться направленность отбора в грядущем.
Так или иначе, исследование убедительно показало, что опасения Рональда Фишера не бывальщины беспочвенными. Если тенденции, выявленные у исландцев, действуют и в иных странах (а вероятность этого очень высока), и если всё это будет продолжаться еще несколько столетий, то генетическая деградация может сделаться для человечества серьезной проблемой. Чтобы ей противостоять, необходимо поскорее развивать науку (пока еще есть кому). Разумеется (и к счастью), ныне речь уже не может идти о варварских методах искусственного отбора, обсуждавшихся родоначальниками евгеники. Но есть смысл думать о разработке высокотехнологичных, эффективных и человечных методов коррекции неблагоприятных эволюционных тенденций. В том числе — методов, связанных с генной инженерией, генной терапией и отбором гамет или ранних эмбрионов.
Прочитайте по теме ещё:
Националистка разглядела элемент «гибридной войны» в опроснике министерства образования для детей 
Сон, гены, рок-н-рол: за что вручили Нобелевскую премию по физиологии Ученые: унаследованные гены неандертальцев снижают риск возникновения шизофрении 
Гены решают: стоит ли воспитывать детей, если все заложено заранее 
