Наследуемость успехов в учебе

Рис. 1. Чтобы понять, какие личные качества и условия окружающей среды влияют на успехи в учебе, ученые провели масштабное исследование на большой выборке близнецов. Это позволило эффективно выявить и изучить влияние генетически обусловленных факторов. Фото с сайта mirror.co.uk

Международная группа генетиков и психологов на выборке из более чем 6000 пар близнецов выяснила, какие факторы определяют высокую наследуемость результатов экзаменов, сдаваемых английскими учениками после окончания средней школы. Оказалось, что в наследуемость результатов экзаменов вносит вклад не только общий интеллект, но и многие другие признаки, формирование которых также существенно зависит от генов. Это означает, что врожденные особенности более важны для достижения успехов в учебе, чем принято считать. Значительное влияние генетических факторов на успехи в учебе указывает на важную роль развития индивидуальных программ обучения, учитывающих врожденные особенности детей.

Оценки, которые молодые люди получают в средней и старшей школе, важны для их будущего и во многих государствах определяют возможности для выбора высшего учебного заведения, что может существенно повлиять и на дальнейшую их судьбу. Так от каких же личных качеств и от каких условий среды зависят успехи школьника в учебе?

Стоит учитывать то, что многие сдают экзамены с целью не убедиться в знаниях, а получить корочки и/или выйти на следующий уровень формального обучения, используя множество различных способов фальсификации, такие как онлайн сервисы типа http://xn--e1agzba9f.com/, хотя те же сервисы можно использовать и для самопроверки и как источник проверенных сведений и как примеры формализации работ.

Классический способ отдельно изучить влияние генетических факторов и факторов внешней среды — это исследование большого числа пар близнецов. Как известно, близнецы могут быть однояйцевыми (развившимися из одной оплодотворенной яйцеклетки) или двуяйцевыми (происходящими из двух разных яйцеклеток). Однояйцевые близнецы обладают одним и тем же наследственным материалом, то есть генетически идентичны. Двуяйцевые близнецы имеют около половины одинаковых генов — то есть генетически сходны не более, чем родившиеся в разное время братья и сестры. Если близнецы растут в одной семье, то можно считать, что условия среды для них одинаковы, но у однояйцевых близнецов при этом одинаковы еще и гены, а у двуяйцевых близнецов половина генов различается.

Если по какому-то признаку однояйцевые близнецы сходны между собой значительно больше, чем двуяйцевые, можно говорить о значении наследственных различий в формировании этого признака. На основании изменчивости по данному признаку у однояйцевых и двуяйцевых близнецов можно рассчитать степень наследуемости такого свойства (см. также Heritability). К примеру, наследуемость роста составляет 76%, а наследуемость цвета глаз — почти 100%. Таким образом, цвет глаз зависит почти исключительно от генов, а вот на рост влияют также и факторы внешней среды (хотя их влияние в этом случае слабее, чем влияние генов). Подробнее об исследовании наследуемости близнецовым методом (см. Twin study) можно прочитать в заметках Александра Маркова Доверчивость и благодарность — наследственные признаки («Элементы», 07.03.2008) и При выборе спутника жизни от генов зависит, чего мы хотим, но не что получаем («Элементы», 03.02.2012).

Ранее при исследовании индивидуальной изменчивости результатов экзаменов GCSE (General Certificate of Secondary Education), которые сдают английские дети после окончания средней школы, было выявлено, что наследуемость этих результатов удивительно высока — она составляет 62% (см. C. M. Haworth, O. S. Davis and R. Plomin, 2013. Twins Early Development Study (TEDS): a genetically sensitive investigation of cognitive and behavioral development from childhood to young adulthood). На днях в журнале PNAS была опубликована статья, в которой анализировались причины такой высокой наследуемости оценок.

По результатам масштабного анкетирования, в котором приняли участие 6653 пары близнецов (2362 пары однояйцевых близнецов, 2155 пар двуяйцевых одного пола и 2136 пар двуяйцевых разного пола), а также их родители, была получена большая база данных, включающая значения 83 параметров для каждого из детей. Параметры были поделены на 9 категорий, таких как общий интеллект (в эту группу входили тест Равена и тест на словарный запас), самоэффективность (интерес к изучаемым предметам, удовольствие от процесса учебы, самооценка, отношение к основным предметам; см. Self-efficacy), личные качества (экстраверсия, доброжелательность, сила воли), самочувствие (в психологическом смысле — счастье, удовлетворенность жизнью), проблемы с поведением (по версии детей и по версии родителей), здоровье, условия в школе и условия дома по оценке ребенка. Авторы статьи посчитали наследуемости различных параметров, их корреляции между собой, а также вклады параметров в наследуемость оценок за экзамены — как по отдельности, так и в сумме.

Сравнение значений этих параметров для пар однояйцевых и двуяйцевых близнецов показало, что наследуемость оценок за экзамены выше, чем наследуемость общего интеллекта, и, соответственно, определяется не только им. Оказалось, что другие исследованные параметры в совокупности вносят примерно такой же вклад в наследуемость оценок за экзамен, как и общий интеллект. Из девяти исследованных групп параметров лишь две — удовлетворенность условиями дома и здоровье ученика — не вносили вклад в наследуемость оценок (рис. 2).

< Блок иллюстрации >

Рис. 2. Вклад параметров 9 групп в наследуемость результатов экзаменов GCSE. Вклад параметров каждой группы отмечен на соответствующем столбике красным. Видно, что только удовлетворенность средой дома и здоровье ученика не вносят ощутимого вклада в наследуемость оценок за экзамен GCSE. График из обсуждаемой статьи в PNAS

Остальные факторы, как оказалось, коррелируют друг с другом и в значительной степени зависят от генов, из-за чего существенно зависят от генов и оценки школьников за экзамен GCSE (рис. 3). Таким образом, наследуемость результатов экзаменов связана не только с тем, что общий интеллект существенно зависит от генов, но также и с целой сложной системой признаков, которая тоже формируется в значительной степени под воздействием генов.

< Блок иллюстрации >

Рис. 3. Влияние 9 групп факторов на результаты экзаменов GCSE. Длина планки отображает корреляцию параметров соответствующей группы и оценок. Красный цвет означает вклад генетических факторов, голубой — влияние общей для близнецов среды, темно-синий — влияние факторов среды, отличающихся для близнецов. График из обсуждаемой статьи в PNAS

Нужно отметить, что экзамены GCSE сдаются школьниками в конце двухгодичного курса обучения, и оценка зависит не только от итогового теста, но и от результатов выполнения заданий в ходе всего курса, в том числе — и от самостоятельного исследования, которое может выполняться индивидуально или в группе. Таким образом, можно говорить о высокой наследуемости не просто умения решать тесты, но и хорошо учиться, в том числе и самостоятельно.

В случае, если условия среды одинаковы для всех, генетические различия выходят на первый план. Это означает, что стремление унифицировать и стандартизировать образовательные программы и методики обучения может привести к неожиданным последствиям, когда фактически все дети окажутся в неравных условиях из-за различных врожденных способностей. «Общество, основанное на генетическом превосходстве одних над другими — это жестокое общество» — пишет Юлия Ковас, наша соотечественница, входящая в число авторов исследования.

Ученые считают, что результаты этого исследования говорят в пользу необходимости развития индивидуальных программ обучения, которые будут учитывать природные особенности каждого ребенка. Надо уходить от традиционных представлений о том, что в плохой успеваемости ребенка виноват он сам, поскольку был недостаточно усерден, или родители, которые плохо его воспитали. Усердие и воспитание, несомненно, имеют большое значение, но их нужно корректировать с учетом значительной роли генов, на которые мы не можем повлиять. Только в таком случае может быть достигнуто настоящее равенство возможностей.

Другой важный результат исследования наследуемости — это выявление параметров, которые в наименьшей степени зависят от генов, но при этом значительно влияют на успехи в учебе. В их числе — удовлетворенность средой дома и в школе, а также хорошее самочувствие с психологической точки зрения. В соответствии с данными исследования, на эти параметры легче всего повлиять, чтобы добиться улучшения успехов в учебе.

Близнецовый метод позволяет вычислить наследуемость признаков, но ничего не говорит о том, каков механизм проявления этого генетического влияния (какие конкретно гены влияют на формирование признака?). По отношению к высокой наследуемости успехов в учебе этот интересный вопрос еще только предстоит исследовать.

Источник: E. Krapohl et al. The high heritability of educational achievement reflects many genetically influenced traits, not just intelligence // Proceedings of the National Academy of Sciences. October 21, 2014. V. 111. No 42. P. 15273-15278. Doi:10.1073/pnas.1408777111.