<< Пред.           стр. 5 (из 37)           След. >>

Список литературы по разделу

 110 Часть I. Начало
 тоже состоят из протеинов. Важный класс протеинов - это гормоны, регулирующие физический рост и развитие начиная с пренатального периода. Они запускают процесс интенсивного роста подростков и переход в пубертатный период (см. главу 11), помогают подготовить тело к стрессу и опасности. В свою очередь, искажения в структуре протеинов или в степени их производства являются первичной причиной генетических нарушений, обсуждающихся в этой главе далее.
 Общий обзор протеинового синтеза. Из многих тысяч генов лишь некоторые являются "активными" и участвуют в синтезе необходимых для жизни протеинов. Этот процесс начинается с присоединения ядра энзима к соответствующему сегменту ДНК, вызывая разъединение нуклеотидных связей. После этого одна его сторона становится трафаретом и начинает притягивать свободные нуклеотиды в ходе процесса, называемого считыванием генетической информации (transcription). Его результатом является информационная (матричная) РНК, молекула, несущая генетическую информацию (messenger RNA, mRNA). На рис. 3.4 проиллюстрирована получившаяся молекулярная цепочка "до-информационной РНК" (pre-mRNA), являющаяся зеркальным отражением молекулярной цепочки ДНК, за исключением того, что основной урацил (base uracil, U) связывается с адени-ном; информационная РНК не содержит тимина. На следующих стадиях молекулярная цепочка "до-информационной РНК" отделяется, и цепочка ДНК воссоединяется. После этого "до-информационная РНК" подвергается дальнейшей обработке в ядрах клетки, из которой удаляются ненужные нуклеотиды, а концы молекулярной цепочки "заделываются", превращая ее в зрелую информационную РНК, готовую выйти в цитоплазму клетки. Заметьте, что любая тройственная комбинация нуклеотидов имеет название "кодон"; каждая из них будет переводиться в специфические аминокислоты, молекулы, являющиеся компонентами протеинов.
 Молекулы транспортной РНК (transfer RNA, tRNA) инициируют этот перевод, прикрепляясь с одной стороны к кодонам информационной (матричной) РНК и выстраивая соответствующие им свободные аминокислоты при помощи энзимов цитоплазмы, выполняющих функцию актуального распознавания.
 На следующей стадии рибосома - опять же с помощью энзимов - стартует с эдного конца молекулярной цепочки информационной (матричной) РНК-транспортной РНК, продвигаясь вдоль нее на несколько шагов. С каждым шагом смежные аминокислоты связываются в последовательность, называемую полипептид-
 Контрольные вопросы к теме
 "Молекулярная генетика"
 • ДНК человека базируется на пяти нуклеотидах.
 • Все нормальные люди генетически идентичны на 99,9%.
 • Отдельные нуклеотидные полиморфизмы являются основой индивидуальных различий между людьми.
 • Энзимы - наиболее общий вид протеинов.
 • Протеиновый синтез начинается в цитоплазме клетки.
 Вопрос для размышления Почему синтез протеинов так важен для продолжения жизни?
 Глава 3. Наследственность и среда 111
 
 Рис. 3.4. Этапы синтеза протеинов
 ной цепью; когда рибосома достигает конца, полипептидная цепь является законченной и освобождается. Некоторые протеины состоят из одной полипептидной цепи; сложные протеины состоят из нескольких таких цепей.
 Некоторые рибосомы прикрепляются к стенкам эндоплазматического ретику-лума (рис. 3.4). Если одна из них выполняет перевод, полипептидная цепь входит в эндоплазматический ретикулум для дальнейшей обработки, например, чтобы соединиться с другими полипептидными цепями для производства некоего сложного протеина. Химическая структура также может изменяться; все зависит от того, какой протеин синтезируется. Отсюда протеины "упаковываются" и посылаются в аппарат Гольджи для дальнейшей обработки и постепенной секреции
 Часть I. Начало
 через клеточную мембрану. Другие рибосомы в свободном состоянии находятся в цитоплазме; если одна из них совершает перевод, полипептидная цепь обычно немедленно активируется в виде протеина и остается внутри клетки.
 Таким образом, используются всего лишь четыре нуклеотида, составляющих ДНК всех живых существ, чтобы произвести миллиарды потенциально возможных комбинаций 20 главных аминокислот, т. е. миллиарды различных протеинов. Как мы уже говорили, у человека были идентифицированы более 200 тысяч протеинов.
 Гены, хромосомы и деление клеток
 Большую часть времени ДНК распределена в пределах ядра. Однако когда клетка готовится к делению, ДНК компактизуется в хромосомы. Окрашивание и последующее компьютерное воссоздание хромосом позволяют составлять такие карио-граммы, как две, приведенные на рис. 3.5. "Объединению" хромосом было посвящено множество исследований; искажения на хромосомном уровне можно диагностировать при помощи изучения кариотипа индивида. У нормальных людей большинство клеток содержат 46 хромосом, составляющих 23 пары. Двадцать две пары называются аутосомами. Их нумерация происходит по порядку, начиная с самой крупной, а заканчивается самой маленькой; они объединены по следующему признаку; не детерминируют пол человека. Двадцать третья пара - это половые хромосомы: XX у женщин и XY у мужчин.
 Деление и воспроизводство клеток
 Когда клетка готова к делению и воспроизводству, лестница ДНК разворачивается и отделяются две длинные цепи. Далее каждая цепь притягивает из клетки новый биохимический материал для синтеза новой комплементарной цепи и, в конечном итоге, новых клеток.
 
 Рис. 3.5. Кариограммы человека. Слева расположена кариограмма мужчины; одна из
 хромосом 23-й пары гораздо меньше другой (XY). Справа изображена кариограмма
 женщины; хромосомы 3-й пары обладают одинаковым размером (XX)
 Глава 3. Наследственность и среда 113
 При нормальном процессе митоза каждая клетка разделяется и в точности дублирует себя. После того как ДНК реплицировала себя, хромосомные пары разделяются и воспроизводят прежний хромосомный порядок исходной клетки. Так формируются две новые клетки, каждая из которых содержит 46 хромосом, объединенных в 23 пары так же, как в родительской клетке, что показано с левой стороны рис. 3.6.
 Кроме того, на рис. 3.6 изображен процесс мейоза, в ходе которого формируются репродуктивные клетки (сперматозоид и яйцеклетка). Его результатом является образование гаметы, клетки, содержащей только 23 хромосомы (а не 46, составляющих 23 пары). У мужчин мейоз происходит в семенниках и состоит из двух циклов деления, в результате которых получаются четыре плодородные сперматозоидные клетки. С вступлением в пубертат (см. главу 11) в норме мужчины начинают постоянно производить много тысяч сперматозоидов, и это производство продолжается на протяжении всей их жизни. Напротив, процесс мейо-
 
 Рис. 3.6. Сравнение митоза и мейоза. Результатом митоза являются две клетки, которые в норме идентичны исходной клетке. У мужчин результатом мейоза являются четыре сперматозоидные клетки, каждая из которых отличается от других генетически. Результатом мейоза у женщин является одна сравнительно крупная яйцеклетка и два маленьких полярных тела, неспособных к оплодотворению. Иногда первое полярное тело также делится, и тогда получается целых три полярных тела, непригодных для оплодотворения
 Часть I. Начало
 Гипотетически одна пара родителей может произвести сотни триллионов уникальных детей
 за у женщин начинается в яичниках задолго до их рождения и лишь частично завершает создание приблизительно 400 тысяч яйцеклеток, которыми будет обладать женщина - опять же, в ходе процесса, состоящего из двух стадий. Он замедляется в определенный момент, прежде чем окончательное деление произведет функционально зрелую и способную к оплодотворению яйцеклетку и второе полярное тело. Окончательная стадия не происходит до тех пор, пока женщина не вступает в пубертат; тогда яйцеклетка начинает завершать процесс мейоза или "вызревать" приблизительно один раз в месяц.
 Мейоз и соответствие. Мейоз - главная причина того, почему дети не являются точными копиями своих родителей. Индивидуальные вариации происходят несколькими способами. Во-первых, когда в начале процесса мейотического деления хромосомы родителей разделяются, генетический материал часто случайным образом совершает "переход" (crosses over), происходит обмен им между хромосомами, что приводит к возникновению уникальных, новых хромосом. Прибавьте к этому возможность мутаций генетического материала. Затем, на финальной стадии мейотического деления, происходит случайное определение того, какие хромосомы попадут в какой сперматозоид или в яйцеклетку. (Этот процесс называется независимой сортировкой.) Аналогично, во время оплодотворения и зачатия определение того, какой сперматозоид соединится с какой яйцеклеткой, также происходит случайно. В силу всех перечисленных возможностей появления вариаций по результатам приблизительных оценок было подсчитано, что одни и те же родители могут произвести сотни триллионов уникальных детей. Это во много раз больше того количества людей, которые когда-либо жили. Поэтому мы можем с легким сердцем предположить, что никакие двое людей (кроме идентичных близнецов, см. главу 4) не являются точными генетическими копиями друг друга.
 Мутация
 Когда-то считалось, что мутации - явление сравнительно редкое, но исследования в области молекулярной генетики показали, что на самом деле они встречаются достаточно часто. На молекулярном уровне мутация - это изменение ДНК, которое обычно происходит в течение митоза или мейоза. В большинстве случаев мутации являются неадаптивными и новая клетка просто погибает (или восстанавливается, избавляясь от нее), но очень небольшое число мутаций оказываются жизнеспособными - и клетка выживает. Многие мутации безвредны и не имеют никакого эффекта. Другие могут оказывать отчетливые влияния. При митозном
 Глава 3. Наследственность и среда 115
 клеточном делении, если жизнеспособная мутация происходит на ранних стадиях развития, она передается всем клеткам, реплицирующимся в различных отделах данной клетки. Последствия для развивающегося организма могут быть пагубными или адаптивными в эволюционном смысле, особенно если мутация происходит очень рано и впоследствии воздействует на гаметы. При мейотическом клеточном делении мутация влияет только на будущие гаметы, останавливаясь на этом, если только мутировавшие гаметы не займутся производством потомства, - в этом случае мутация может передаваться следующему поколению и далее.
 Мутации происходят, главным образом, на молекулярном уровне, обычно в ходе репликации (за исключением радиационного разрушения, воздействий токсичных химикатов и т. д.). Они принимают разнообразные формы, каждая из которых, в свою очередь, способна потенциально влиять на проявление тех или иных генов и на протеиновый синтез (Strachan, Read, 1999). Наиболее общим типом мутаций являются замещения баз (base substitution). Среди них - наличие в гене неверной базы (или нескольких неверных баз) в местах кодирования, что, в свою очередь, приводит к вставке в последовательность протеина неверной аминокислоты. Менее частыми, но особенно коварными по своим разрушительным эффектам являются выпадения, т. е. простые потери нуклеотидов в ходе репликации ДНК, и вставки, добавления нуклеотидов, иногда через повторение нуклеотидных цепей. Кроме того, мутации могут происходить на хромосомном уровне.
 Тем не менее, независимо от вредного влияния некоторых мутаций, те из них, ¦которые оказываются жизнеспособными и адаптивными, являются основными источниками эволюции (см. главу 2). Без адаптивных мутаций, передающихся следующим поколениям, было бы невозможным осуществление естественного отбора.
 От генотипа к фенотипу
 Так же как каждая из 22 аутосом является сдвоенной парой, каждый из тысяч генов внутри каждой аутосомы является спаренным. Дублирующие друг друга варианты гена, выполняющие одну и ту же функцию, называются аллелями; одна аллель получается по наследству от матери, а другая - от отца. В свою очередь, все пары аллелей составляют генотип человека, или индивидуальный биохимический состав. Поскольку женские половые хромосомы имеют вид XX, все их гены также существуют в виде совмещенных аллельных пар. У мужчин (XY) в Х-хро-мосоме расположено много генов, не имеющих своей пары в У-хромосоме, обладающей меньшим размером.
 Простая доминантность и рецессивность. Некоторые врожденные черты, такие как цвет глаз, определяются отдельной парой генов. Ребенок может наследовать от отца аллель, обусловливающую карий цвет глаз (В), а от матери - аллель, обусловливающую голубой цвет глаз (Ь). Поэтому генотип ребенка для цвета глаз будет иметь вид ВЬ. Какой же цвет глаз будет у ребенка? В данном примере аллель карих глаз (В) является доминантной, а аллель голубых глаз - рецессивной. Присутствие в генной паре доминантной аллели обычно вызывает ее проявление в фенотипе - совокупности проявляемых характеристик или черт. Индивид с генотипом ВВ или ВЬ поэтому будет иметь в фенотипе карие глаза. Однако, за исключением случая простых физических характеристик (и с возможными исклю-
 116 Часть I. Начало
 чениями даже в этом случае), фенотип чаще является результатом взаимодействия генетики и среды.
 Если две аллели, определяющие одну простую доминантно-рецессивную черту, одинаковы, то считается, что индивид является гомозиготным по данной черте. В отношении цвета глаз гомозиготный индивид может иметь структуру ВВ или bb. Если аллели разные, индивид является гетерозиготным по данной черте - ЪВ или Bb. Так, например, такая рецессивная черта, как голубые глаза, может проявляться у ребенка родителей, каждый из которых обладает карими глазами, если оба они гетерозиготны по данной черте. Каковы шансы гетерозиготных кареглазых родителей произвести на свет голубоглазого ребенка? Возможны четыре комбинации: ВВ, ЬВ, ВЪ и bb. Поскольку голубоглазый ребенок получается только в случае сочетания bb, то шансы здесь один к четырем, или 25%. Заметьте, что если кареглазый родитель гомозиготен, у него не сможет родиться голубоглазый ребенок (если только не произойдет мутация).
 Среди других черт, определяемых простой доминантностью-рецессивностью, можно назвать цвет и тип волос, пигментацию кожи, форму носа, ямочки на щеках и многочисленные аномалии и расстройства генетического фенотипа.
 Однако важно отметить, что в случае со многими фенотипами, содержащими отдельные генные пары, возможны еще и многочисленные индивидуальные вариации (Alper, 1996). Например, в случае генетических аномалий дефективный или мутировавший ген может содержать тысячи базовых пар, и ответственность за дефект гена могут нести любые из них. Разные базовые пары могут давать различия в их проявлении, так что многие расстройства, обсуждаемые нами далее в этой главе, не могут выражаться через определение "или-или". Скорее они могут лежать в некотором континууме, где некоторые индивиды проявляют это расстройство в большей или меньшей степени, чем другие, тогда как третьи, также несущие в себе дефектный ген, могут вообще не проявлять это расстройство.
 Неполная доминантность и кодоминантность. Доминантные аллели могут быть только частично доминантными. В свою очередь, рецессивные - только частично рецессивными. Серповидная форма клеток, чаще всего проявляющаяся у индивидов - потомков негров-африканцев, является примером неполной доминантности. Люди с одиночным рецессивным геном этого признака обладают значительным количеством ненормальных, "серповидных" красных кровяных клеток, которые мешают транспорту кислорода в организме, но они обладают и нормальными (доминантными) красными кровяными клетками. Считается, что такая высокая частота проявления этой особенности среди некоторых популяций на самом деле имеет место благодаря происшедшей гораздо раньше адаптации. Серповидные клетки устойчивы к малярии, поэтому индивиды с таким признаком, обитавшие в тех регионах мира, где свирепствуют москиты и переносимая ими малярия, имели больше шансов прожить достаточно долгую жизнь, чтобы обзавестись потомством.
 Носители серповидных клеток в условиях дефицита кислорода, например на больших высотах, обычно испытывают боли в суставах, страдают высокой свертываемостью крови, опухолями и инфекциями. Тем не менее серповидно-клеточная анемия имеет место в тех случаях, когда индивид наследует обе рецессивные аллели. Ее симптомы гораздо более суровые, и многие такие индивиды без переливаний крови не живут дольше подросткового возраста.
 Глава 3. Наследственность и среда 117
 Комбинации генных пар создают более высоких и более низких людей, но такие факторы, как кормление и питание, также могут вносить свой вклад в определение роста человека
 Кодоминантность имеет схожие черты с неполной доминантностью, но работает несколько по-другому. Ни одна из аллелей не является доминантной, и окончательный фенотип является смесью их обеих в равных пропорциях. Примерами кодоминантности являются II и III группы крови (А и В): если индивид получает по одной аллели каждой из них, результатом является IV группа крови (АВ).
 Полигенная система наследственности. Более сложные черты появляются не из аллелей отдельной пары генов, а из комбинации многих генных пар. Например, для определения роста объединяются несколько генных пар, создающих людей с более "высокими" или более "низкими" фенотипами, хотя такие факторы среды, как питание, также играют важную роль в детерминации роста человека. Общая система взаимодействий между генами и парами генов называется полигенной системой наследственности. Такие взаимодействия часто рождают фенотипы, которые могут значительно отличаться от фенотипов обоих родителей.
 Полигенные механизмы необычайно сложны и по большей части не относятся к предмету нашей книги. Например, группа генов может проявляться по-разному, в зависимости от того, от кого из родителей она получена. Другой пример - это "переключение" генов, когда один ген или их группа запускает или выключает другой ген или группу генов в окончательном фенотипе. Кроме того, существует "молчание" генов, когда ошибочный ген препятствует проявлению других генов (Baker, 1999).
 Контрольные вопросы к теме
 "Гены, хромосомы и деление клеток"
 • Все клетки нормального человека содержат 46 хромосом.
 • Мейоз - это процесс, посредством которого создаются гаметы.
 . Мутации, происходящие в ходе клеточного деления, неизбежно несут вред.
 • Генотип непосредственно детерминирует фенотип.
 • Психологические характеристики включают полигенную систему наследования.
 Вопрос для размышления Почему дети не идентичны своим родителям?
 Часть I. Начало
 Признаки, сцепленные с полом. Двадцать третья хромосомная пара определяет передачу наследственных признаков, сцепленных с полом. Поскольку Х-хро-мосома содержит гораздо больше генов, чем Y-хромосома, у мужчин чаще, чем у женщин, проявляются рецессивные черты. Если нормальная рецессивная аллель появляется в мужской Х-хромосоме, часто в Y-хромосоме не оказывается компенсирующей ее аллели и рецессивная черта проявляется в фенотипе индивида. У женщин, напротив, рецессивные черты будут проявляться только тогда, когда определяющие их аллели появляются на обеих Х-хромосомах.
 Генетические и хромосомные нарушения
 Сегодня в Соединенных Штатах большинство младенцев рождаются здоровыми и нормальными, но около 3% младенцев имеют врожденные аномалии (которые многие до сих пор называют "дефектами родов") {Center for disease control and prevention, CDC, 2000a). Большинство этих (приблизительно 120 тысяч) младенцев, продолжают жить; около 8 тысяч погибают в течение первого года жизни (CDC, 2000а). В свою очередь, врожденные аномалии вызывают почти 22% смертей младенцев, что делает их главной причиной смерти (?/. S. Census Bureau, 1999).
 Термин "врожденный" обозначает просто "присутствующий при рождении", и такие аномалии обычно возникают из двух источников. Это генетические и хромосомные нарушения, рассматриваемые здесь, и нарушения, являющиеся последствиями взаимодействия с токсинами, болезнями и т. п. в течение пренатального периода, что относится к теме следующей главы. Многие из этих причин уже идентифицированы, но некоторые остаются пока неизвестными; около 70% врожденных аномалий возникают под действием пока еще незнакомых ученым факторов (CDC, 2000а).
 Генетические аномалии обычно связаны с проблемами специфических путей метаболизма, являющихся цепочками биохимических реакций. Большинство из них связаны с нарушениями метаболических путей производства протеина в течение протеинового синтеза или после его завершения и либо прямо, либо опосредованно являются результатом дефекта ДНК. В силу последовательной природы метаболических реакций даже очень простая ошибка в любой момент может разрушить протеин или нарушить его функционирование. Возможность такого воздействия на протеин и содержание в геноме человека 3,12 миллиарда базовых пар приводят к сравнительно общим ошибкам наследования либо мутации. Но, как отмечалось ранее, многие мутации и другие ошибки не несут вреда, многие могут быть исправлены на уровне конкретной клетки, а многие не передаются дальше в процессе клеточного деления.
 Аномалии, сцепленные с полом
 Аномалии, сцепленные с полом, могут происходить на генетическом и хромосомном уровнях. Сцепленные с полом генетические аномалии происходят часто через доминантно-рецессивные паттерны. Как мы уже говорили, рецессивный ген, содержащийся в Х-хромосоме, с большей вероятностью проявляется в фенотипе мужчин. У них в F-хромосоме нет аллели, которая может нейтрализовать этот ген. Распространенным примером является паттерн облысения, который может выражаться в отступлении линии волос, в потере волос на макушке или в общей
 Глава 3. Наследственность и среда 119
 тонкости и ломкости волос. Многие мужчины обладают этой рецессивной аллелью, и паттерн облысения проявляется у них еще в возрасте 20-25 лет. Многие женщины также обладают этой рецессивной аллелью, но доминантная аллель на другой Х-хромосоме мешает проявлению у них паттерна облысения. По той же причине у мужчин более распространена цветовая слепота (табл. 3.1).
 Таблица 3.1 Примеры аномалий, сцепленных с полом
 Статистика по каждой аномалии основывается на данных о рождениях детей в США, не закончившихся смертью младенца. Симптомы лишних Х- и У-хромосом обычно тем серьезнее, чем большим количеством лишних хромосом обладает индивид.
 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ Цветовая слепота
 Рецессивное нарушение, имеющее место почти у одного из 10 мужчин. Генетически связанная с Х-хромосомой цветовая слепота обычно является частичной: т. е. аномалия влияет на способность различать лишь некоторые цвета, тогда как остальные цвета различаются нормально.
 Гемофилия А и Б (см. текст)
 Рецессивные нарушения, имеющие место приблизительно у одного из 5 тысяч мужчин. Препятствуют нормальной свертываемости крови, встречаются на различных участках Х-хромосомы. Гемофилия А обычно сопровождается цветовой слепотой.
 ХРОМОСОМНЫЕ
 Синдром ослабленной Х-хромосомы (см. текст)
 Имеет место приблизительно у одного из 1200 мужчин и у одной из 1250 женщин. Проявляется в результате разлома окончания Х-хромосомы. Эти соотношения различны, потому что у женщин есть две Х-хромосомы, тогда как у мужчин только одна, поэтому нормальная хромосома у женщин может частично или полностью компенсировать ослабленную хромосому.
 Синдром Кляйнфельтера (XXF, XXXY, XXXXY)
 Имеет место приблизительно у одного из 1000 мужчин. В фенотипе проявляются стерильность, маленькие наружные половые органы, недоразвитость яичек, а также увеличение груди. Около 25% мужчин, страдающих синдромом Кляйнфельтера, являются умственно отсталыми. Физические проявления можно нормализовать при помощи гормонально-замещающей терапии в период подросткового возраста. Однако инъекции тестостерона необходимо продолжать делать в течение всей жизни, чтобы поддерживать мужские вторичные половые признаки.
 Синдром "суперженщины" (XXX, ХХХХ, ХХХХХ)
 Имеет место приблизительно у одной из 1000 женщин. Хотя внешне такие женщины ничем не отличаются от остальных, могут беременеть и рожать детей с нормальным числом половых хромосом, они обычно обладают уровнем интеллектуального развития несколько ниже среднего.
 Синдром "супермужчины". (XYY, XYYY, XYYYY)
 Имеет место приблизительно у одного из 1000 мужчин. Обычно такие люди выше среднего роста, отличаются огромным количеством прыщей, минимальными нарушениями скелета. Раньше бытовало предположение, что "супермужчины" более агрессивны и развиваются не так, как люди с обычным генотипом. Однако это заключение оказалось преувеличением. Национальная Академия наук сделала вывод, что нет данных, свидетельствующих о наличии связи между лишними У-хромосомами и агрессивным, насильственным поведением.
 1 20 Часть I. Начало
 Окончание табл. 3.1
 ХРОМОСОМНЫЕ Синдром Тернера (ХО)
 Имеет место приблизительно у одной из 10 000 женщин. Одна из Х-хромосом либо потеряна, либо неактивна. Женщины с синдромом Тернера обычно выглядят как незрелые женщины - у них не развиваются вторичные половые признаки. Также у них отсутствуют внутренние репродуктивные органы. Они могут обладать очень низким ростом и иногда - умственной отсталостью. Это расстройство обычно проявляется в пубертатном периоде. Гормонально-замещающая терапия может помочь привести внешний вид в большее соответствие с нормой.
 Главные источники: OMIM, 2000; Pasternak, 1999.
 Драматическим примером аномалии, обычно сцепленной с полом, является гемофилия, проявление которой более вероятно у мужчин, чем у женщин. Гемофилия представляет собой целую группу расстройств в том смысле, что дефекты различных генов Х-хромосомы (а в одной форме некоторой аутосомы) разрушают различные метаболические пути, которые отвечают за нормальную свертываемость крови. То есть в зависимости от того, какой ген поврежден, теряются один или несколько различных факторов плазмы крови. Однако каждая форма следует обычному доминантно-рецессивному паттерну.
 Гемофилия - сравнительно редкое, но серьезное нарушение, от которого пока не найдено другого лечения, кроме регулярного переливания нормальной здоровой крови. У людей, страдающих гемофилией, кровь из малейшего пореза может течь неопределенно долго. Особенно опасны для них любые внутренние кровотечения, потому что они могут оставаться незамеченными и приводить к смертельному исходу. Гемофилии уделялось значительное внимание в средствах массовой информации в 80-е годы XX века в связи с синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД). Прежде чем кровь стали тщательно проверять на наличие вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающего СПИД, многие люди, страдающие гемофилией, при переливании крови заразились этим вирусом.
 Различными способами происходит потеря половых хромосом либо образование чрезмерного их количества. Женщины могут обладать лишними Х-хромосомами, а мужчины - лишними Х- и F-хромосомами. Комбинации таких хромосом, вызывающие нарушения, приведены в табл. 3.1.
 Кроме вышеперечисленных аномалий у мужчин и женщин может случаться разрыв хромосом. Примером этой врожденной генетической аномалии является синдром ослабленной Х-хромосомы. Этим термином обозначается "отламывание" небольшого участка на конце Х-хромосомы, дефект которого, хотя он и составляет менее 1% от всей хромосомы, может привести к серьезным последствиям. Среди них такие аномалии роста, как огромная голова, большие оттопыренные уши, удлиненное лицо. Некоторых малышей, обладающих данным синдромом, отличает нетипичная манера поведения: они хлопают в ладоши, кусают свои ручки, гипе-рактивны. Сегодня ослабленная Х-хромосома является наиболее распространенным наследственным дефектом, связанным с умственной отсталостью (Tsuchiya, Forsythe, Robin & Tunnessen, 1998).
 Поскольку синдром ослабленной Х-хромосомы предполагает наличие рецессивного гена в Х-хромосоме, на мужчин он обычно оказывает большее воздейст-
 Глава 3. Наследственность и среда 121
 вие из-за недостатка гена в У-хромосоме, который мог бы его перевесить. Тем не менее почти 20% мужчин с ослабленной Х-хромосомой не проявляют характерного для нее фенотипа. Последние исследования предполагают, что виновна в этом неустойчивая генная мутация: базовые пары рецессивного гена многократно повторяют себя, вплоть до нескольких тысяч раз. Чем больше количество повторений, тем более серьезны симптомы (Mazzocco, 2000; Sutherland, Richards, 1994; Tsuchiya et. al, 1998).
 Аномалии, не зависящие от пола (аутосомные аномалии)
 Аномалии, связанные с остальными 22 парами хромосом, подобно нарушениям, сцепленным с полом, могут являться результатом дефектных генов или лишних хромосом. Некоторые аутосомные нарушения обобщены в табл. 3.2.
 Таблица 3.2 Примеры аномалий, не сцепленных с полом
 Статистика по каждой аномалии основывается на данных о рождениях детей в США, не закончившихся смертью младенца.
 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ
 Синдром Энджелмэна
 Нарушение (возможно, доминантное), имеющее место приблизительно у одного из 10-15 тысяч человек. Оно детерминируется набором мутировавших генов в 15-й хромосоме, но только в том случае, если они унаследованы от отца. В данном случае не происходит выработки нескольких протеинов, воздействующих на функционирование гипоталамуса.
 Кистозный фиброз
 Рецессивное нарушение, имеющее место приблизительно у одного из 2500 американцев, потомков белых европейцев; в иных случаях наблюдается реже. Среди белых американцев (США) каждый год рождается около 1500 новых детей-носителей. Мутировавший ген в 7-й хромосоме не может функционировать должным образом и разрушает несколько метаболических путей, ведущих к регуляции внешней секреции поджелудочной железы. Организм наполняется излишней слизью, в том числе - легкие и пищеварительный тракт; изменяется процесс потоотделения, так что в жаркую погоду истощаются запасы соли человека. Распространена смертность в ранней взрослости. Люди, страдающие кистозным фиброзом, должны подвергаться обширной физической терапии, чтобы освобождаться от слизи несколько раз в день, - утомительный и требующий времени процесс. Кроме того, большинство мужчин и женщин с кистозным фиброзом являются бесплодными.
 Фенилкетонурия (ФКУ)
 Рецессивная аномалия, имеющая место приблизительно у одного из 10 тысяч человек. Дефект гена в 12-й хромосоме не позволяет синтезировать энзим фенилалин гидрокси-лазы, ответственный за преобразование особо важного белка фенилалина в другой белок - тирозин. В отсутствие необходимого фермента фенилалин перерабатывается в фе-нилпировиноградную кислоту, которая приводит к повреждению и гибели клеток мозга. После рождения ребенка, когда энзимы матери больше не могут преобразовывать фенилалин для ребенка, эта аминокислота накапливается и мешает другим важным аминокислотам проникать в клетки. Разрушение клеток становится причиной ряда серьезных неврологических симптомов: повышенная раздражимость, неконтролируемые движения (непроизвольные подергивания мышц), гиперактивность, судорожные припадки и умственная отсталость. Сейчас в США у всех новорожденных в обязательном порядке
 "I 22 Часть I. Начало
 Продолжение табл. 3.2
 берут анализ крови на ФКУ. Поскольку фенилалин присутствует во многих видах пищи, младенцы с ФКУ немедленно переводятся на синтетическую замену протеина, содержащую очень маленькие, но необходимые количества фенилалина. Люди с фенилкетоно-урией, проходящие такое лечение, имеют нормальные возможности для будущей жизни, могут иметь детей. Однако способные к деторождению женщины, страдающие ФКУ, подвергаются высокому риску выкидыша или нарушений родов, поскольку плод развивается в ненормальной внутриутробной среде.
 Хорея Гентингтона
 Доминантное нарушение, встречающееся приблизительно у одного из 10 тысяч человек. Хорея Гентингтона разносится доминантным геном в 4-й хромосоме,и поэтому может наследоваться только от одного родителя. Синтезируемый ею неверный протеин, обнаруженный в многочисленных клетках, в том числе и в нейронах головного мозга, называется гентингтон. В них он приводит к выборочной дегенерации нейронов, что, в свою очередь, вызывает деменцию, случайные дергающиеся движения, а также кособокую накрененную походку - симптомы, прогрессивно ухудшающиеся до тех пор, пока человек не становится немым, неподвижным и постепенно не умирает. Разрушение может длиться даже в течение 30 лет, хотя многие страдающие этой болезнью люди умирают гораздо быстрее от таких осложнений, как пневмония и паралич сердца (сердечная недостаточность). Это нарушение очень коварно, так как его симптомы могут не проявляться до достижения человеком 35-летнего возраста. Так, люди, постепенно растящие в себе болезнь, могут передать ее ген по наследству своим детям задолго до того, как они осознают, что являются ее носителями.
 Синдром Прадера Вилли (см. текст)
 Рецессивное нарушение, имеющее место приблизительно у одного из 10-15 тысяч человек. Оно детерминируется набором мутировавших генов в 15-й хромосоме, но только в том случае, если они унаследованы от матери; не вырабатываются несколько протеинов, воздействующих на функционирование гипоталамуса.
 Серповидноклеточный признак и серповидноклеточная анемия
 Носителями гена серповидноклеточной анемии являются приблизительно один из 12 темнокожих американцев (США); серповидноклеточная анемия наблюдается приблизительно у одного из 500. Кроме того, высокую степень этой болезни можно наблюдать у других групп людей, предки которых проживали в низких влажных регионах, где можно заболеть малярией. Дефект гена в 11-й хромосоме производит мутацию бетагло-бина, одного из компонентов гемоглобина - протеина, осуществляющего транспорт кислорода в красных кровяных клетках. В результате кровяные клетки становятся ломкими и клейкими; разрушение клеток приводит к катастрофическому уменьшению их количества и к анемии, а разрушенные клетки осложняют проходимость кровеносных сосудов. Лечение обычно принимает форму переливаний крови или пересадки костного мозга.
 Болезнь Тея-Сакса (БТС)
 Рецессивная аномалия, имеющая место приблизительно у одного из 5 тысяч евреев аш-кенази и их потомков; в других случаях крайне редка. Косвенные данные свидетельствуют о наличии ранее адаптации гетерозиготных носителей к противостоянию туберкулезу. Дефект гена в 15-й хромосоме препятствует выработке энзима гексозаминидазы А, необходимого для расщепления жировых веществ сфинголипидов в нейронах головного мозга; когда концентрация сфинголипидов в клетках становится критической, эти клетки гибнут. В крайней форме БТС после рождения ребенок выглядит совершенно нормальным, но в течение нескольких последующих месяцев начинает демонстрировать признаки физической слабости и раздражительности. К возрасту 3-5 лет обычно наступает смерть от дегенерации головного мозга или от таких осложнений, как пневмония.
 Глава 3. Наследственность и среда 1 23
 ХРОМОСОМНЫЕ Синдром Дауна (см. текст)
 Имеет место у одного из 1000 новорожденных. Риск повышается с увеличением возраста матери: беременности женщин старше 35 лет (5-8% всех беременностей) ответственны за 20% всех случаев рождения с синдромом Дауна.
 Главные источники: ОМШ, 2000; Pasternak, 1999.
 Наиболее распространенной аутосомной аномалией является синдром Дауна, второе ведущее врожденное заболевание, связанное с умственной отсталостью. Наиболее частый его тип - трисомия-21, при которой к 21-й хромосомной паре прикрепляется лишняя хромосома. На каждых 800 младенцев, родившихся у матерей в возрасте до 35 лет, приходится один ребенок с синдромом Дауна, и по мере увеличения возраста матери эта частота неуклонно повышается (см. главу 4). Индивиды с синдромом Дауна обычно имеют такие отличительные физические черты, как округлое лицо и косые глаза без ресниц (это явилось причиной для бывшего в ходу ранее уничижительного определения "монголоидный идиот"). Кроме того, у таких людей наблюдаются сердечная недостаточность, проблемы со слухом и дыханием.
 Тем не менее индивиды, страдающие синдромом Дауна, значительно отличаются по степени умственной отсталости, связанной с этим нарушением. Например, мнение о том, что ни один человек с синдромом Дауна не может являться функционирующим членом общества, является надуманным и ошибочным. Но предположение, что дети с синдромом Дауна счастливы и беспечны, а взрослые - упрямы и не склонны к сотрудничеству, также не имеют под собой основания. Исторически исследователи часто рисовали беспощадную картину ожидаемого жизненного пути и уровня функционирования взрослых людей, страдающих синдромом Дауна. Однако эти заключения базировались главным образом на исследованиях тех взрослых, данными о здоровье, образовании которых посчитали возможным пренебречь, или тех, кто провел много лет в государственных лечебных заведениях. Сегодня специальное образование может внести значительные изменения в жизнь людей, страдающих синдромом Дауна. Некоторые молодые люди могут многого достичь в работе и в независимой жизни (Freeman, Hodapp, 2000; Nadel, Rosenthal, 1995; Selikowitz, 1997). Данные утверждения верны, конечно, и для людей, страдающих другими формами легкой и средней умственной отсталости.
 Синдром Прадера Вилли (PWS) и синдром Энджелмэна (AS) - это нарушения, иллюстрирующие некоторые из сложностей генетических механизмов. Феномен зависимости проявления гена и фенотипа от того, ген или гены какого родителя были унаследованы, обозначается термином генетический импринтинг (см., например, OMIM, 2000; Prows, Hopkin, 1999). Ответственными за эти синдромы являются одни и те же гены, но проявляются они совершенно по-разному. В синдроме Прадера Вилли поведение младенца производит впечатление нормального, хотя, возможно, слишком заторможенного для первого года жизни, но затем начинается непрекращающийся процесс поиска пищи и переедание. Ребенок (или, позже, взрослый) с данным нарушением питается практически постоянно, когда только будет появляться такая возможность, вплоть до ожирения.
 -| 24 Часть I. Начало
 Кроме того, для них типичны задержки развития и легкая степень умственной отсталости. Поведение младенца, пораженного синдромом Энджелмэна, также может казаться совершенно нормальным в течение первого года жизни, но затем ребенок начинает демонстрировать частые и неадекватные вспышки смеха, неконтролируемые движения, серьезную психическую отсталость.
 Если проявляются гены матери, результатом является синдром Прадера Вилли; если проявляются гены отца, результатом является синдром Энджелмэна. В одном случае это может произойти просто из-за того, что гены одного из родителей являются дефектными и позволяют остальным генам определять фенотип. Другой путь приобретения этих нарушений - партеногенетическая дисомия (см., например, Cummings, 2000,). Или вследствие ошибок, происшедших в ходе мейоза, предшествующего зачатию, или вследствие ошибок в процессе последующего митоза ребенок получает обе хромосомы, содержащие дефектные гены только от одного родителя. Таким образом, даже если родитель, хромосомы которого были унаследованы, является гетерозиготным по дефектным генам, эти хромосомы могут проявляться и у ребенка.
 Генетическое консультирование
 Большинство рецессивных генов не проявляются. Следовательно, большинство из нас никогда не узнают о том, носителями каких видов дефектов генов мы являемся. Однако все мы, вероятно, несем в себе от 5 до 8 чреватых потенциальным летальным исходом генов помимо многих генов, являющихся менее вредоносными.
 Ценную информацию о вашем генотипе, о генотипе вашего потенциального партнера вы можете получить при помощи генетического консультирования. Это широкодоступный источник информации (хотя, обычно, и не очень дешевый), помогающий потенциальным родителям оценить степень генетических факторов риска, связанных с рождением ребенка, и принять сознательное решение по этому вопросу. Генетическое консультирование включает анализ медицинских карт родителей и семейных историй для конструирования генетической "родословной", анализ крови матери и, возможно, отца и пренатальный анализ развивающегося ребенка. Данные о родителях и пренатальный анализ помогают выявить многие хромосомные или генетические аномалии, в том числе все нарушения, приведенные в табл. 3.1 и 3.2, и более нескольких сотен других расстройств.
 В случае обнаружения при генетическом консультировании наличия у родителей наследственного генетического нарушения консультант оценивает риск его проявления у будущего ребенка и предлагает возможные альтернативы, если пара полагает, что риск слишком велик. Среди таких альтернатив - усыновление, либо искусственное оплодотворение, с использованием донорской яйцеклетки или сперматозоидов. Кроме того, генетические консультанты обладают подготовкой в области поддерживающих и психотерапевтических техник для оказания потенциальным родителям необходимой помощи. Генетическое консультирование развивается и превращается в высокоспециализированную дисциплину (см., например, Peters, Djurdjinovic & Baker, 1999). В частности, генетические консультанты уделяют все больше внимания образовательному уровню и различным установкам, культуральным многообразным предпосылкам своих клиентов - факторам,
 Глава 3. Наследственность и среда "J 25
 влияющим как на потенциальные решения, принимаемые родителями, так и на способы их совладания с любыми получаемыми плохими новостями (Cohen, Fine & Pergament, 1998; Greb, 1998).
 В табл. 3.3 обобщаются характеристики индивидов, которым рекомендуется прохождение генетического консультирования.
 Таблица 3.3 Показания к генетическому консультированию
 Семейная история
 • Смерти новорожденных
 • Дети с множественными пороками развития или с нарушениями метаболизма
 • Дети с задержками психического или интеллектуального развития, неразвитые дети
 • Дети с такими врожденными аномалиями, как волчья пасть, дефекты нервного канала, косолапость, врожденный порок сердца
 • Дети с необычным внешним видом, особенно сопровождающимся недоразвитием или недостаточным психомоторным развитием
 • Любое "семейное" заболевание. Особенно - потеря слуха, слепота, нервно-дегенеративные расстройства, низкоросл ость, порок сердца, иммунодефицит, а также аномалии волос, кожи или костей
 Характеристики родителей
 • Известные генетические или хромосомные нарушения
 • Аменорея, аспермия (дефект спермы), бесплодие или ненормальное сексуальное развитие
 • Выкидыш или мертворожденный в ходе предыдущей беременности
 • Мать старше 35 лет, отец старше 55 лет
 • Отец и мать находятся в кровных родственных отношениях друг с другом
 • Этническая принадлежность предполагает повышенный риск некоторого специфического заболевания (см. табл. 3.2)
 • Мать перенесла некоторые болезни, подвергалась воздействиям токсических веществ, радиации, не прописанных врачом био- и психоактивных препаратов, других потенциально вредоносных агентов перед началом беременности или в ходе нее (глава 4)
 • Раковые заболевания в семье
 Источник: адаптировано из Mountain States genetics network (MoSt GeNe), 2000.
 Если пара уже зачала ребенка и существует потенциальный риск, может быть использован пренатальный анализ для определения, присутствуют ли у ребенка генетические, хромосомные или другие аномалии. Понимание техник пренаталь-ного анализа требует достаточно детального знания пренатального развития и поэтому обсуждается в главе 4.
 Если обнаруживается пренатальное нарушение любого типа, главная функция генетического консультанта состоит в том, чтобы помочь будущим родителям принять решение, основанное на полной осведомленности. Совет консультанта и направление, которое принимает интервью, зависят от специфики идентифицированного нарушения. Например, генетическая оценка может показать, что оба родителя обладают рецессивным геном болезни Тея-Сакса, которая пока является неизлечимой и в раннем детстве заканчивается летальным исходом. Родители могут решить прервать беременность, узнав о боли и страдании, которые могут
 ¦| 26 Часть I. Начало
 последовать как для ребенка, так и для них самих. Однако даже в таком очевидном случае всегда есть возможность, что некоторые обсуждавшиеся ранее вариации дефектного гена могут не вызвать проявления болезни Тея-Сакса, что очень усложняет принятие решения (см. Alper, 1996). До тех пор пока молекулярный анализ не определит, какие варианты мутаций аномального гена вызывают нарушение, а какие не ведут к их проявлению, решения о жизни и смерти, основанные на данных лишь отдельных генов, всегда будут случайными (основываться на вероятности).
 Роль консультанта в работе с родителями ребенка, который, возможно, будет страдать серповидной клеточной анемией, еще более открытая и обычно связана с изучением различных вариантов. Решение родителей в этом случае будет еще более осложнено. Как отмечалось ранее, в своей худшей форме эта аномалия вызывает серьезные боли и, вероятно, раннюю смерть. Но многие страдающие данным нарушением могут вести сравнительно нормальную жизнь, пользуясь такими медицинскими процедурами, как переливание крови и пересадка костного мозга. Кроме того, серповидноклеточная анемия сегодня является целью исследований генной терапии (обсуждаемой ниже), что означает, что вскоре на горизонте могут появиться более щадящие и менее затратные методы ее лечения. Такие родители стоят перед действительно трудным выбором, как и многие другие родители, дети которых обладают генетическими аномалиями. Новаторские методы лечения таких заболеваний могут появиться в любой момент в связи с быстрым прогрессом в области молекулярной генетики.
 Наконец, следует отметить, что многие родители, знающие, что их дети будут обладать неизлечимой врожденной аномалией, все равно выбирают продолжение беременности и соглашаются любить своего ребенка и заботиться о нем. Это наиболее вероятно тогда, когда у ребенка возможно нарушение физических способностей, но другие параметры окажутся нормальными и здоровыми. Это возможно и в случаях, когда с большой степенью вероятности прогнозируется проявление легкой умственной отсталости, но ребенок будет здоровым физически. Вот почему вы регулярно видите вокруг детей и взрослых, например, с синдромом Дауна.
 Контрольные вопросы к теме
 "Генетические и хромосомные нарушения"
 • Врожденные аномалии всегда являются результатом дефектов генов или хромосом.
 • Разрушенные метаболические пути - наиболее распространенная причина генетиче- i | ских аномалий.
 • Аномалии, сцепленные с полом, более распространены у мужчин, потому что Y-хромо- | сома содержит больше генетической информации, чем Х-хромосома. !
 • Синдром Дауна - наиболее распространенная причина умственной отсталости.
 • Парам, ребенок которых, находящийся в процессе пренатального развития, обладает i неким известным генетическим или хромосомным заболеваниям, рекомендуется прерывание беременности.
 Вопрос для размышления
 Если бы вы имели генетическое нарушение, проявляющееся на более поздних этапах жизни и приводящее к преждевременной смерти, хотели бы вы знать о нем заранее? Почему? 1
 Глава 3. Наследственность и среда ~\'?.(
 Некоторые родители могли не догадываться о том, каким будет их ребенок, но другие, зная о том, что ждет их и их ребенка, несмотря ни на что, выбрали для него жизнь.
 Новые направления генетических исследований и методов лечения
 Сегодня быстро продвигаются вперед как технология генетических исследований, так и наше понимание генетических детерминант. Помимо идентификации, составления каталога и генетической карты многих генных аномалий, и конечно, проникновения внутрь генома человека генетическая технология продолжает усовершенствоваться и расширяться, включая в свою сферу лечение генетических нарушений.
 Базисом большинства из этих продвижений в рамках возникающей дисциплины, называющейся биоинформатикой, которая представляет собой соединение биологии и компьютерной науки, является технология рекомбинации ДНК. Техники рекомбинации ДНК появились в 80-е годы XX века и совершили революцию в изучении молекулярной генетики. Под этим термином скрывается целый ряд высокотехнологичных процедур, в ходе которых ДНК извлекается из ядра клетки и сначала расщепляется (рассекается) на сегменты избранными энзимами. Сейчас у исследователей есть несколько таких энзимов (вытяжек из бактерий), расщепляющих ДНК на особые части и сохраняющих при этом ее целостность. Затем полученные фрагменты присоединяются к одному из ряда самореплицирующихся элементов, которые исследователи также получают из таких организмов, как бактерии. Они комбинируются с ДНК, формируя, по сути, функциональные генетические клоны, способные производить протеины. Затем они помещаются в особые бактериальные клетки, предназначенные для поддержания жизни и выращивания в них получившейся искусственной культуры.
 Дальнейшие шаги зависят от цели исследования. Клонированную ДНК можно изучать для выяснения того, какой протеин она производит (нормальный или мутирующий), что полезно для определения основы генетических аномалий. Другой путь - клонированную ДНК помечают дополнительной ДНК-"зондом" и объединяют с интактной хромосомой для выяснения, в каком ее участке она задержится, что позволяет составить карту местонахождения генов в хромосомах (за одну попытку на "карту" наносится местоположение - локус одного гена). Кроме того, клонированную ДНК комбинируют со специально созданной синтетической ДНК для изучения специфических последовательностей нуклеотидов, что постепенно открывает дорогу для идентификации нуклеотидных комбинаций, вызывающих мутацию протеинов. Также клонированные гены используются в генной терапии и при клонировании целых организмов.
 Генная терапия
 Исследователи предлагают и пробуют применять многочисленные подходы для выработки средств лечения генетических нарушений. Теоретически, генная терапия может реализовываться в любой точке, начиная с изменения молекулярной структуры ДНК и заканчивая изменением процесса протеинового синтеза. В этом разделе рассматриваются некоторые более активные области исследования.
 1 28 Часть I. Начало
 ВРЕЗКА 3.2
 Проблема клонирования человека и его практические применения
 В феврале 1997 года Ян Уильмут и его коллеги по Институту Рослина (Шотландия) объявили о первом успешном клонировании взрослого млекопитающего: овечки Долли (см. Wil-mut, 1998; также Wilmut, Campbell & Tudge, 2000). Вскоре после этого исследователи Университета Массачусетса усовершенствовали эту процедуру и успешно произвели небольшое стадо генетически идентичных коров; за прошедшие с тех пор годы были успешно осуществлены многочисленные процедуры клонирования других млекопитающих. К тому же защитники природы (conservationists) сегодня пытаются клонировать представителей видов, находящихся под угрозой вымирания, в качестве последнего способа сохранить их от исчезновения с лица Земли (Lanza, Dresser & Damiani, 2000).
 Естественно, успех Уильмута породил и проблему клонирования человека. Тема долго пользовалась популярностью у научных фантастов, но ранее такое считалось невозможным согласно мнению большинства исследователей-генетиков, которым сейчас приходится резко менять свои взгляды. Кроме того, клонирование Долли вызвало многочисленные заявления политиков всего мира и попытки в законодательном порядке запретить все исследования по клонированию человека на основании моральных, этических и религиозных соображений. В свою очередь, запреты вызвали справедливый гнев научной общественности; исследователи опасались приостановки всех генетических исследований, и эти опасения не были полностью рассеяны. Они обострились после новостей об отображении карты генома человека.
 Давайте рассмотрим некоторые проблемы, связанные с клонированием человека. В первую очередь нам приходит на ум наблюдение о том, что эта планета и так уже населена людьми, количество которых возрастает в геометрической прогрессии. Так нуждаемся ли мы в клонах? Другой момент заключается в том, что успеху Уильмута с клонированием Долли предшествовали сотни неудавшихся попыток, которые, как можно предсказать, произойдут и при попытках клонирования человека. Таким образом, встают серьезные этические вопросы, например: что, если в результате "частично" успешной процедуры получатся плохо сформированные клоны человека? Будут ли они, наряду с нормальными клонами, обладать таким же правом на жизнь, каким, по традиционному мнению, обладает каждый человек? Другая возможность состоит в том, что людей станут клонировать для обеспечения совершенных органов и тканей для трансплантаций и, соответственно, приносить в жертву этой цели. Этически неприемлемо? Пока большинство людей согласились бы с этим, но нетрудно вообразить бум подпольной индустрии "запчастей" к человеку для тех, кто может себе это позволить.
 И все же есть некоторые доказательства, что в ряде случаев клонирование может быть приемлемым. Супружеская пара сможет возместить умершего ребенка (при условии, что он умер не от генетического заболевания), бесплодные пары смогут клонировать ребенка от любого из партнеров, пара геев или лесбиянок смогут иметь своих детей (аргументы за и против клонирования людей см. у Green, 2000). Возможно, со временем можно будет клонировать органы человека для трансплантации, не клонируя для этого всего человека, таким образом уничтожая или сводя к минимуму поводы для беспокойств на этической почве. Возможно, и наиболее вероятно, генетическое изменение и клонирование таких животных, как овцы и свиньи, даст человеку органы для трансплантации еще менее спорным способом. Наконец, если когда-нибудь случится война, эпидемия или другая катастрофа, которая уничтожит большую часть человечества, клонирование поможет сохранить нас как вид.
 Глава 3. Наследственность и среда 1 29
 Одна вещь представляется несомненной: сейчас есть очевидная возможность клонирования людей, и усилия в этом направлении будут прикладываться - с правительственным одобрением и финансированием или без оного. Таким образом, возникает вопрос о том, как мы будем решать проблему клонирования человека, когда оно станет реальностью.
 В рамках получившего сейчас повсеместное распространение косвенного подхода к генной терапии пропущенные гены подвергаются клонированию и имплантируются в бактерию - посредник роста. Затем их протеины собираются и вводятся в системы пациента. Примерами являются производство инсулина и гормона роста для людей, у которых отсутствуют гены, ответственные за выработку этих важнейших белков.
 В рамках все еще остающегося экспериментальным подхода, называющегося генной терапией ex vivo, лечение начинается с удаления у пациента, страдающего генетической аномалией, дефектных генов. Посредством различных способов они затем соединяются с клонами нормальных генов. После культивации и выращивания больших количеств таких генов они заново имплантируются пациенту. Идея состоит в том, что эти "реконструированные" гены начнут производить нормальные количества любого необходимого белка, который был пропущен или подвергся мутации. Этот подход был опробован при лечении различных генетических нарушений, но пока сделаны лишь ограниченные успехи.
 Другой, более прямой экспериментальный подход, называемый генной терапией in vivo, пользуется преимуществами использования мягких форм ретрови-русов - вирусов, способных проникать в клетки, но не обладающих отрицательными воздействиями. Некоторые вирусные клетки удаляются, на их место вставляется клонированный человеческий ген, не обладающий генетическим нарушением, а ретровирус культивируется в значительных количествах и затем вводится в системы пациента. Идея, лежащая в основе метода, состоит в том, что ретровирус будет проникать в клетки, доставляя в них нормальный ген. Этот подход тоже достиг ограниченного успеха, но, как и генная терапия ex vivo, он также является многообещающим в будущем, как только будут преодолены имеющиеся во множестве препятствия (см. Feigner, 1997; Friedmann, 1997; Но, Saplovsky,
 Долли на встрече с представителями средств массовой информации в Институте Рослина (Roslin institute)
 130 Часть I, Начало
 Контрольные вопросы к теме
 "Новые направления генетических исследований и методов лечения"
 • Результатом применения технологии рекомбинации ДНК являются клонированные гены, культивируемые в бактериальных клетках.
 . Человеческий инсулин производится посредством генной терапии ex vivo. . Ретровирусы используются в генной терапии in vivo.
 • Первый человек был клонирован в 1997 году.
 Вопрос для размышления Хотели бы вы подвергнуться клонированию? Почему?
 1997; Weiner, Kennedy, 1999). Сейчас наблюдается горячий интерес к применению генной терапии в лечении различных видов рака, которые могут иметь либо не иметь генетической базы (см. обзор встречающихся на этом пути препятствий у Blaese, 1997).
 Среди болезней, которые пытаются сейчас лечить в клиниках при помощи генной терапии, - гемофилия и ревматоидный артрит. Также прогрессируют исследования генов, устойчивых к вирусу СПИДа, продвижению которых может помочь наблюдение о том, что не у всех ВИЧ-инфицированных развивается СПИД. Кроме того, совершаются новые разработки и в других областях. Одна из многообещающих стратегий - выработка синтетических цепочек ДНК, которые смогут уничтожать вирусы и рак, не нанося вреда здоровой ткани (Friedmann, 1997).
 Клонирование целых организмов
 На всех уровнях клонирования существуют значительные противоречия. Некоторые считают любую форму генной инженерии вмешательством в дела природы, предприятием, могущим повлечь за собой обилие мрачных последствий. Своего пика споры о клонировании достигают, однако, тогда, когда они касаются клонирования целых организмов - и потенциально человека.
 В настоящее время известно, что мы можем клонировать животных, основываясь на ДНК одной-единственной клетки. Такое клонирование базируется на перемещении одного клеточного ядра животного в клетку-реципиент - обычно в неоплодотворенную яйцеклетку, с последующим стимулированием вновь сформированной клетки к ее превращению в суррогатную мать. Этот процесс нелегко поддерживать (Wilmut, 1998) частично потому, что он требует координации функционирования РНК клетки-реципиента с функционированием ДНК нового ядра.
 Однако препятствия, наконец, были преодолены в 1997 году, и научный мир был ошеломлен объявлением об успешном клонировании овцы. Это вызвало многочисленные дискуссии о возможности клонирования человека (см. вставку "Проблема клонирования человека" на предыдущей странице) и противоречия, которые, несомненно, будут продолжаться.
 Генетика поведения
 Таким образом, на данный момент мы обсудили воздействия известных науке специфических генов с молекулярного уровня и выше, основываясь прежде всего
 Глава 3. Наследственность и среда 131
 на все более мощных техниках молекулярной генетики. За исключением специальных комментариев относительно взаимодействий между генами, между генами и окружающей средой, основной акцент делался на детерминантах физических и поведенческих характеристик, заключающихся в одиночном гене. Однако там, где дело касается развертывания таких сложных полигенных характеристик, как темперамент, личностные черты, интеллект, а также психические и поведенческие расстройства (помимо некоторых форм умственной отсталости), начинается сфера чистой молекулярной генетики. Тем, что мы знаем о генетических основаниях таких характеристик, мы обязаны десятилетиям исследований в области генетики поведения, подхода, оценивающего паттерны наследственности, проявляющиеся на поведенческом уровне, - обычно при помощи психологических тестов, самоотчетов родителей, наблюдений за поведением детей.
 Современная генетика поведения поддерживает разделяемое многими учеными мнение, что сложные черты детерминируются в результате взаимодействия наследственности и окружающей среды. По большей части также разделяется предположение о том, что наследуются именно генетические предрасположенности, которые в различной степени проявляются (либо не проявляются) в поведении в зависимости от влияний среды. Например, вы можете унаследовать предрасположенность к депрессии, но будете ли вы на самом деле серьезно страдать от нее, зависит от множества перекликающихся и накладывающихся друг на друга влияний. Среди них могут быть следующие факторы: как ваши родители и другие окружающие вас люди вели себя по отношению к вам, в каких жизненных условиях вы обитали, с какими позитивными и негативными переживаниями вы сталкивались и т. д., в том числе что вы из всего этого для себя вынесли.
 Первичный инструмент генетики поведения - математический анализ, точнее, - корреляция, которая здесь понимается как согласованность: степень, в которой люди, состоящие в биологическом родстве, демонстрируют подобные характеристики. Размеры согласованности позволяют оценить наследуемость, т. е. ту степень, в которой некоторая черта является унаследованной (а не приобретенной), а поэтому имеет некий предполагаемый генетический базис. Два традиционных подхода к оценке соответствия и наследственности - это изучение случаев усыновления, изучение близнецов, о которых мы будем говорить в нашей книге в различных ее разделах.
 Изучение случаев усыновления
 В классическом Миннесотском изучении усыновления исследователи сравнивали усыновленных детей с их биологическими родителями, с их приемными родителями и с биологическими детьми их приемных родителей (Scarr, Weinberg, 1983). Кроме этого, они сравнивали приемных родителей с их биологическими детьми. При сравнении баллов, полученных по тестам усыновленными детьми и не усыновленными, результаты показали, что приемные семьи повлияли на интеллектуальные способности детей. В выборке усыновленных детей был выше балл по шкале IQ по сравнению с не усыновленными сверстниками, и они достигали больших успехов в школе. Но когда исследователи анализировали индивидуальные отличия внутри выборки, баллы детей по тестам были ближе к баллам их биологических родителей, а не приемных, что также показывает наличие влияния наследственности.
 132 Часть I. Начало
 Другие данные в поддержку наследственности показали, что некоторые установки, профессиональные интересы и черты личности оказываются высокоустойчивыми к среде приемных родителей (Scarr, Weinberg, 1983). Такие факты особенно вероятны в случае, когда генетические предрасположенности ребенка находятся в несоответствии с генетическим фундаментом их приемных родителей: проявление генетически обусловленных интересов и привычек может просто задерживаться до тех пор, пока ребенок не достигнет зрелости и станет испытывать на себе меньшее влияние родительских ограничений и действий.
 За годы, прошедшие со времени исследования Сандры Скарр и Ричарда Вейн-берга, в ряде научных трудов неоднократно подчеркивалось наличие по меньшей мере умеренной степени наследия большого разнообразия психологических черт и характеристик. Например, в основополагающем анализе 24 исследований случаев усыновления (в том числе и исследований близнецов), посвященных наследственности агрессии (Miles, Carey, 1997), авторы сделали вывод, что она несла до 50% ответственности за индивидуальные вариации ее проявления, по меньшей мере, по данным самоотчетов родителей, посредством которых измерялась агрессивность ребенка. Также было обнаружено увеличение с возрастом доли генетического вклада и снижение доли вклада семейной среды, что соответствует наблюдениям Скарр и Вейнберга относительно устойчивости некоторых наследственных характеристик перед влияниями среды.
 В качестве заключительного примера предлагаем работу Роберта Пломина с коллегами, проведшими, в частности, многочисленные исследования усыновлений и близнецов за последние десять лет. Они использовали данные Колорадского проекта усыновления (Colorado adoption project) для оценки того, могут ли генетические особенности частично определять нечто настолько неуловимое, как адаптация ребенка к разводу родителей (O'Connor, Plomin, Caspi & Defries, 2000). Результаты, соответствующие данным большинства исследований влияния на детей развода родителей, были таковы. Дети, пережившие развод, как в биологических, так и в приемных семьях, демонстрировали более высокие уровни поведенческих проблем и злоупотребления психоактивными препаратами, чем дети, семьи которых остались сохранными. Однако дети разведенных биологических родителей показывали пониженные баллы по измерениям навыков и социальной компетенции, а у детей разведенных приемных родителей этого явления не наблюдалось. Авторы сделали заключение, что это, вероятно, было обусловлено пассивным взаимодействием наследственности и среды (Scarr, McCartney, 1985). В сущности, помимо передачи своим детям генов родители еще и предоставляют им условия жизни, сопоставимые со своими генами. Из-за этого "соответствия" развал семьи может быть драматичнее для детей биологических семей.
 Изучение близнецов
 Исследования близнецов постоянно подтверждают, что идентичные близнецы демонстрируют высокую степень соответствия по интеллектуальным способностям и что они отличаются большей согласованностью, чем не идентичные (Bouchard, 1999). Более того, такие результаты получаются не только в США, но и в таких странах, как Япония (Lynn, Hattori, 1990) и Индия (Pal, Shyam & Singh, 1997). Исходя из этих данных, а также основываясь на других работах об усыновленных детях, создается впечатление, что интеллект обладает сильным генетическим ком-
 Глава 3. Наследственность и среда 133
 понентом. Кроме того, изучение антисоциального поведения показало, что оно тоже наследуется (Mason, Frick, 1994). Данные многих подобных исследований с достаточным постоянством свидетельствуют, что генетический компонент интеллекта составляет около 50%, хотя характер развертывания этой генетической предрасположенности в значительной степени зависит от окружающей среды.
 При изучении близнецов также обнаружилось, что целый ряд специфических личностных черт, по меньшей мере частично, являются наследственными, а именно эмоциональность, уровень активности и социабельность {sociability), иногда называемые чертами Э AC (EAS traits) (например, Hershberger, Plomin & Pedersen, 1995; Plomin, 1990). Эмоциональность - это склонность легко поддаваться таким состояниям, как страх или гнев. Уровень активности - это частота и степень активности человека в противовес к склонности к отдыху и спокойствию. Социабельность - это степень предпочтения индивидами совместной деятельности с другими в противовес деятельности в одиночку. В общем, считается, что вклад генов в формирование черт личности составляет около 40% (Bouchard, 1999), или, как утверждает исследователь близнецов Нэнси Сигал, от 20 до 50% (Segal, 2000). Подобие эмоциональности близнецов, обычно большее, чем подобие их интеллекта, видимо, также сохраняется на всю жизнь, хотя соотношение их уровней активности и коммуникабельности несколько меняется в течение поздней взрослости - возможно, из-за разных жизненных событий, пережитых ими, когда они бывали не вместе. (См. метаанализ изучений развития близнецов у McCartney, Harris & Bemieri, 1990.)
 Хотя исследования близнецов предлагают нам существенные данные о генетическом влиянии на формирование различных типов темперамента и личностных стилей, они не могут сказать нам о том, как гены взаимодействуют со средой. Спокойный, неконфликтный ребенок сталкивается не с такой средой, с какой встречается импульсивный, сердитый, напористый ребенок. Люди по-разному реагируют на спокойных и на самоуверенных детей. Поэтому ребенок участвует в формировании своей среды, которая, в свою очередь, задает границы выражаемым им чувствам и формирует способы выражения этих чувств. Таким образом, личность ребенка оказывает громадное влияние на среду, в которой он живет (Ка-gan, Arcus & Snidman, 1993).
 Исследования показали, что по таким личностным
 чертам, как социабельность, эмоциональность и
 уровень активности, идентичные близнецы более
 схожи между собой, чем двуяйцевые. Но в какой
 мере это подобие можно приписать влиянию генов
 и в какой - воздействиям окружающей среды?
 134 Часть I. Начало
 Контрольные вопросы к теме
 "Генетика поведения"
 • Генетики поведения изучают паттерны согласованности и наследуемости (наследственности).
 • Исследования усыновленных детей обычно сосредоточены на идентичных близнецах, разделенных при рождении.
 • Исследования показывают, что интеллект и личность являются в высокой степени наследственными и испытывают незначительное влияние окружающей ребенка среды.
 Вопрос для размышления Какие проблемы связаны с интерпретацией результатов исследований усыновленных детей I и близнецов?
 К тому же изучения близнецов, показывающие наличие относительно высокой степени наследуемости признаков, остаются предметом дискуссий. За исключением тех случаев, когда близнецы усыновляются различными семьями, они разделяют многие аспекты семейной среды, что может усиливать видимую наследуемость. Более того, статистические процедуры, используемые для "отделения" эффектов генетических факторов от влияний среды, не являются бесспорными. Также отмечалось, что идентичные близнецы разделяют общую материнскую среду (Devlin, Daniels & Roeder, 1997), которая может оказывать глубокие воздействия на интеллект и личность. Сравнение однояйцевых и двуяйцевых близнецов, по крайней мере частично, устраняет эту проблему, но она остается актуальной в случаях, когда идентичные близнецы сравниваются с сиблингами, рожденными отдельно.
 В то же время следует отметить, что генетика поведения начинает объединяться с молекулярной генетикой в попытке преодолеть методологические проблемы. Вероятно, это направление получит дальнейшее развитие, и в процессе него генетика поведения должна развернуться в полную силу.
 Влияния среды и различных контекстов
 Здесь мы обращаемся к различным факторам среды, начиная с повседневного научения и процессов обусловливания, непосредственно влияющих на развитие, и далее переходим анализу влияния среды в семье и более широких уровнях.
 Однако с самого начала отметим, что факторы среды не всегда можно адекватно разнести по неким категориям. Например, в модели биоэкологических систем Бронфенбреннера (глава 2) очевидно, что среда развивающегося ребенка состоит из многочисленных условий, взаимодействующих между собой, изменяющихся с течением времени. К вступлению в подростковый возраст она в значительной мере перемещается из дома на улицу, школу и все расширяющийся мир остальных влияний, заполненный меняющимися друзьями и знакомыми. Кроме того, сюда включаются и книги, телевидение, кинофильмы, а сейчас еще и сеть Интернет.
 Поскольку модель Бронфенбреннера задает удобную теоретическую основу рассмотрения среды на ее различных уровнях, мы начнем с микросистемы и будем постоянно сдвигаться по направлению к более широким уровням.
 Глава 3. Наследственность и среда 135
 Процессы, происходящие в рамках микросистемы
 Традиционно теоретики научения выделяют четыре основных типа научения: привыкание (габитуация), классическое обусловливание, оперантное обусловливание и социальное научение. Некоторые или все эти виды обучения могут происходить в сочетании друг с другом (рождая новые виды научения), поэтому данный раздел начинается со слова "традиционно".
 Хотя часть из этих процессов была впервые выявлена в лабораторных исследованиях на таких животных, как крысы или голуби, они тем не менее применимы к множеству ситуаций, с которыми люди постоянно сталкиваются в повседневной жизни. Не имеет значения, возникают ли эти ситуации естественным путем в ходе наших взаимодействий с физическим и социальным окружением либо их намеренно создают другие люди. В сущности, эти процессы являются "механизмом" (аппаратной частью) микросистемы.
 Привыкание (габитуация)
 Простейшим и в то же время одним из наиболее важных видов научения является привыкание (габитуация). В общем смысле, этот термин обозначает прекращение реагирования или обращения внимания на иррелевантный стимул. Габитуация происходит на нескольких уровнях, начиная с ощущения и восприятия и заканчивая высшими функциями. Сенсорные рецепторы прекращают принимать информацию, если они подвергаются постоянному стимулированию: вы читаете эти строки, сидя в удобном кресле, вы не обращаете сознательного внимания на его поверхность (или не обращали, пока мы не указали на нее). На сенсорно-перцептивном уровне, при условии концентрации на чтении, вы также не обращаете внимания на те звуки, которые возникают время от времени вокруг вас, или на ненужные в данный момент образы предметов, попадающих в поле вашего периферического зрения. Конечно, на когнитивном уровне вы можете так сильно устать от чтения, что прекратите обращать внимание на содержание текста, и этот пример демонстрирует нам, что габитуация не всегда является адаптивной.
 Обычно габитуация пронизывает нашу повседневную жизнь и помогает нам "отфильтровывать" повторяющиеся и монотонные стимулы, которые часто нас бомбардируют. Таким образом, процесс привыкания позволяет нам поддерживать концентрацию внимания на тех вещах, которые сейчас важны для нас, даже несмотря на то, что мы можем воспринимать лишь ограниченное количество информации за единицу времени. Также привыкание является ключевым способом изучения способностей новорожденного, что будет показано в главе 5.
 Классическое обусловливание
 Главные и основные эксперименты по классическому обусловливанию проводились по следующей схеме. Стартовым шагом являются безусловный раздражитель (БР), вызывающий безусловную реакцию (БУР). В раннем исследовании Павлова (глава 2) безусловным раздражителем являлась пища, а безусловной реакцией - слюноотделение, но для выработки условного рефлекса подошла бы любая "автоматическая" связь по типу "стимул-реакция"; необходимо лишь, чтобы субъект немедленно и постоянно реагировал на БР. После этого предъявляется БР в сочетании с новым стимулом, например - вспышкой света, звуком или еще
 1 36 Часть I. Начало
 с чем-либо столь же безразличным, не влекущим за собой вырабатываемой реакции. Постепенно предъявление одного только нового стимула приводит к возникновению реакции. В этот момент новый стимул становится условным раздражителем (УР), вызывающим условную реакцию (УСР). Например, колокольчик Павлова стал УР, который при отдельном предъявлении (в экспериментальной пробе) вызывал УСР, т. е. слюноотделение. Однако БУР и УСР - это не одно и то же; количество слюны, выделяемой собакой в ответ на колокольчик, всегда меньше, чем количество слюны, выделяющейся у нее в виде реакции на пищу.
 Данная процедура иллюстрируется на рис. 3.7. Отметим, что классическое обусловливание лучше всего работает, когда УР несколько предшествует БР. В терминах современной когнитивной психологии, УР начинает выполнять функцию подсказки того, что вот-вот появится БР, и собака приступает к выделению слюны в предвкушении появления пищи.
 Классическое обусловливание в нашей жизни является мощной силой начиная с младенчества. Этот момент иллюстрирует классический эксперимент, осуществленный Липситтом и Кейе (Lipsitt, Kaye, 1964). Десять трехдневных новорожденных были отнесены к экспериментальной группе, и для них 20 раз было повторено сочетание безусловного раздражителя (соски) с условным раздражителем (неким звуковым тоном). Безусловной реакцией являлось сосание (естественная реакция на соску). После 20 предъявлений один только тон постоянно вызывал условную реакцию сосания.
 В повседневной жизни кошка усваивает, что после звука открывающегося холодильника, возможно, последует вкусное угощение, собака привыкает, что после знакомого гудка машины, подъезжающей к дому, обычно приходит любимый хозяин, а 2-летний ребенок знает, что после слова "нет!" может следовать шлепок по попе. В каждом случае субъект выучивает, что один стимул следует после другого и он связан с некоторой эмоциональной реакцией - негативной либо позитивной. Хотя с классическим обусловливанием не всегда связаны эмоциональные
 
 Рис. 3.7. Типичная процедура классического обусловливания
 Глава 3. Наследственность и среда 1 37
 Основное место в объяснении причин фобий
 с позиций теории научения занимают ранние
 неприятные переживания
 
 реакции, иногда такие ситуации встречаются. Например, согласно теории научения, фобии приобретаются посредством классического обусловливания: если вам свойствен необоснованный, ужасающий страх перед пчелами, его причиной может являться болезненный укус пчелы, полученный вами, когда вы были ребенком. Сам вид пчелы вызывает страх прежде, чем она действительно кусает вас. Подобное объяснение применимо к боязни змей, пауков, высоты, тесных запертых помещений и многих других вещей, перед которыми люди часто испытывают иррациональный страх.
 Позитивные эмоциональные реакции могут обусловливаться так же, как и негативные. Реакции релаксации и удовольствия часто ассоциируются с ранее нейтральными стимулами наподобие старой песни, вызывающей воспоминания о солнечных деньках, проведенных на пляже, или об удовольствии, полученном на каком-либо музыкальном фестивале. Кроме того, многие виды поведения, связанные с пищей, показывают связь с классическим обусловливанием, в том смысле, что мы извлекаем чувство удовольствия просто из запаха хорошей пищи, когда она еще только готовится, и, возможно, даже от одной мысли о ней.
 Оперантное обусловливание
 В главе 2 мы отмечали, что, применяя закон эффекта Торндайка, Скиннер использовал свою терминологию. Согласно Скиннеру, первая часть закона, в которой поведение выполняется для получения приятного или удовлетворяющего последствия, называется подкреплением. Вторая часть, в которой поведение не выполняется, поскольку его последствие является неприятным или неудовлетворительным, называется наказанием. Каждое из этих обстоятельств может разделяться согласно тому, что - предъявление или удаление некоего стимула происходит при осуществлении целевого поведения. Результатом такого разделения являются четыре возможных варианта последствий: позитивное подкрепление, негативное подкрепление, позитивное наказание и негативное наказание, как показано в табл. 3.4.
 1 38 Часть I. Начало
 Таблица 3.4 Позитивные и негативные подкрепления и наказания
  Предъявление стимула Удаление стимула Приятный стимул Позитивное подкрепление Негативное подкрепление Неприятный стимул Позитивное наказание Негативное наказание При позитивном подкреплении, или обучении вознаграждением, субъект получает вознаграждение за свое поведение, и такое поведение усиливается (становится более вероятным). Голубь клюет клавишу и таким образом получает доступ к кормушке с пищей; ребенка хвалят за то, что он поделился игрушкой с другим ребенком.
 При негативном подкреплении, также называемом обучением спасением, или обусловливанием активным избеганием, в результате поведения нечто неприятное или отвратительное удаляется или просто не происходит. Здесь можно предсказать усиление такого поведения. Голубь клюет клавишу, чтобы отключить слабый электрический ток, подведенный к его ступне (спасение), или клюет клавишу, чтобы предотвратить включение тока (избежание). С точки зрения опе-рантного обусловливания фобии человека поддерживаются негативным подкреплением: человек, испытывающий фобию, приближаясь к объекту или ситуации, вызывающим ее, чувствует испуг и уходит, но страх остается. Поэтому если оставлять фобию без лечения, она будет постоянно рождать сама себя. Человек никогда не выдержит достаточно долгого пребывания вблизи от объекта его страхов. Он не успеет понять их необоснованность, т. е. выяснить, что пчелы обычно не кусаются до тех пор, пока их на это не спровоцируют, что большинство змей не опасны и т. д.
 При позитивном наказании, также называемом пассивным избеганием, результатом поведения является предъявление или осуществление чего-либо неприятного. Голубь, наученный клевать клавишу для получения пищи, сейчас вместо нее получает удар током и вскоре перестает клевать клавишу. Ребенка ругают за плохое поведение, и, в идеале, оно прекращается.
 Наконец, при негативном наказании, или обучении прекращением, поведение приводит к тому, что нечто приятное или желательное удаляется; это также должно вызывать прекращение такого поведения или делать его менее вероятным. В случае с голубем кормушка с пищей появляется регулярно, за исключением тех случаев, когда он клюет клавишу. В случае с ребенком у него отнимаются такие привилегии, как просмотр телевизора. Популярной версией негативного наказания в школе является процедура тайм-аута. Ребенок, который плохо себя ведет, отводится в тихую комнату и остается в одиночестве на короткий период времени. Логика этой техники заключается в том, что ребенок ведет себя плохо, чтобы привлечь к себе внимание других детей и учителя, поэтому последствиями такого поведения является лишение внимания вообще.
 Существуют еще две важные процедуры оперантного обусловливания. Первая из них - это формирование реакции, благодаря которой закрепляются различные модели поведения. Например, голуби обычно не занимаются тем, что клюют клавиши, но их необходимо научить этому. Научение осуществляется посредст-
 Глава 3. Наследственность и среда 1 39
 вом последовательных приближений. При помощи ручного управления экспериментатор вызывает появление кормушки всякий раз, когда голубь просто поворачивается в сторону клавиши. Затем кормушка появляется, когда голубь подходит к клавише, далее, когда он случайно касается ее, и только со временем, когда он клюет ее. Ту же самую процедуру можно использовать для приучения ребенка к туалету: сначала похвала достается ребенку за то, что он движется в сторону уборной, затем - за вход внутрь, после этого - за карабканье на горшок и успешное осуществление акта опорожнения. Формирование реакции также имеет хороший терапевтический эффект при работе, например, с аутичными детьми, которые вообще не говорят, и поэтому их невозможно втянуть в процесс общения: первое вознаграждение ребенок получает за издание любых вокальных звуков, затем - за звуки, напоминающие речь, и только после этого - за настоящие слова (Lovaas, 1977).
 Вторая процедура - частичное подкрепление - более типична для повседневной жизни, чем обсуждавшееся до сих пор "продолжительное" подкрепление. При частичном подкреплении подкрепляются только некоторые случаи определенного поведения, а не каждый случай реализации такого поведения. Частичное подкрепление может принимать различные формы, но наиболее эффективным его вариантом является план переменного соотношения. Непредсказуемым образом некоторые примеры поведения подкрепляются, а некоторые - нет. Результат данной процедуры выражается в том, что если подкрепление долго не появляется, субъект упорно и гораздо дольше демонстрирует поведение. Результаты плана частичного подкрепления можно увидеть у детей, закатывающих истерики в магазине в попытке получить игрушку или сладость. Иногда родители уступают ребенку и покупают ему игрушку, чтобы прекратить демонстрируемое им смущающее и раздражающее их поведение. Поэтому ребенок научается упорствовать в своих попытках, даже когда родители не откликаются на них. Если его действия не имели успеха в этот раз, то это не значит, что они не помогут потом. Родители могут невольно формировать более длительные и более интенсивные вспышки негативного поведения, если будут долго пытаться сдерживаться, а затем уступать ребенку.
 Обусловливание и модификация поведения в жизни. Формирование речи ау-тичного ребенка - только одно из многих возможных применений обусловливания, называемого модификацией поведения. Посредством процедур, включающих в себя элементы классического и оперантного обусловливания, можно "снижать чувствительность" к объектам фобий и избавляться от них. Тщательно выдерживаемая с течением времени система последовательного подкрепления адекватного поведения трудных, агрессивных детей позволяет научить их ладить с другими людьми (возможно, ее потребуется сочетать с ограниченным применением наказаний, когда такие дети начинают демонстрировать опасное для них или для окружающих поведение). В качестве вспомогательного средства, призванного способствовать вашему избавлению от некоей дурной привычки, вы можете заключить контракт с вашим другом, в котором вы обязуетесь давать ему некоторую сумму денег всякий раз, когда вы "сорветесь", проявите целевое поведение. Семья, в которой постоянно вспыхивают споры и возникают проблемы по поводу поддержания порядка в доме и исполнения домашних обязанностей, может выработать договоренность, согласно которой один партнер будет выполнять
 140 Часть I. Начало
 Маленькие дети способны идентифицировать свои вещи, которые они наиболее всего ценят
 один вид повседневных домашних забот, а второй партнер - другой вид работы и, таким образом, вознаграждать первого партнера, и наоборот. Практически бесконечны возможности применения обусловливания и модификации действий в отношении проблемных паттернов поведения.
 В целом, обусловливание пронизывает большую часть нашей жизни. Посредством классического обусловливания мы приобретаем предпочтения и антипатии. Мы научаемся вести себя социально одобряемыми способами, по меньшей мере частично, благодаря оперантному обусловливанию, реализующемуся в виде благоприятных или неодобрительных реакций окружающих на наши действия. Будучи студентом, вы можете получать удовольствие от самого процесса чтения и изучения такого текста, как этот. Однако маловероятно, что вы стали бы тратить много времени на его запоминание, если не существовало бы подкрепления в виде зачета, хорошей оценки на экзамене или, в перспективе, получения ученой степени после окончания вашего учебного заведения. Будучи рабочим, вы можете испытывать удовольствие от самого процесса своей работы, но маловероятно, что вы бы стали каждое утро рано вставать и ходить на работу, если бы вы не получали за это материальной компенсации.
 Процессы обусловливания неоспоримы; это жизненные факты. Проблемы возникают только тогда, как в случае со Скиннером, когда исследователи и другие люди пытаются объяснять все поведение в терминах обусловливания, придерживаются холодного, механистического подхода к видению людей "пешками" на доске окружающей их среды. Удобным примером этого являются фобии. Ребенок может приобрести фобию некоторых объектов не в результате обусловливания, а в результате наблюдения за демонстрирующими фобические реакции родителями или друзьями. Если родитель с ужасом реагирует на змей, ребенок, вероятно, тоже испугается и может выработать долговременную склонность реагировать на змей таким образом. В качестве альтернативы, основываясь на наблюдении того, что большинство людей испытывают острый страх перед змеями, эволюционные психологи доказывают, что предрасположенность к такому страху могла выработаться у людей в процессе эволюции, начиная с наших небольшого роста примитивных предков, для которых змеи были постоянным источником угрозы (Buss, 1999). Однако в целом, в соответствии с теорией социального по-
 Глава 3. Наследственность и среда 141
 знания Выготского и теорией социального научения Бандуры, возможно, большая часть того, что мы усваиваем, не имеет ничего общего с обусловливанием. Скорее мы учимся за счет наблюдения за другими людьми и регулярно получаемой от них помощи.
 В более широком смысле, нам всегда необходимо учитывать роль активной, мыслящей части человеческой природы в приобретении паттернов поведения. Мы не всегда реализуем некое поведение строго из-за получения вознаграждения, как в случае, когда мы помогаем кому-то, не ожидая ничего получить взамен (несмотря на описанное в главе 2 понимание сути альтруизма эволюционными психологами). Также мы не всегда принимаем вознаграждения и подчиняемся контролю других людей, не всегда ведем себя так, как им бы хотелось. В зависимости от обстоятельств и грозящих нам последствий мы можем вместо подчинения противиться окружающим и сопротивляться, возможно, даже с использованием способов, идущих вразрез с желаниями других людей. Как постоянно указывают большинство исследователей личности (глава 2), гораздо более описательными являются концепты развития и поведения человека, чем понятие о погоне за вознаграждениями.
 Социальное научение и развитие Я-концепции
 Исследователи социального научения расширили границы теории научения для объяснения сложных паттернов социального поведения. Например, Альберт Бандура (Bandura, 1977) указывал на то, что в повседневной жизни люди обращают внимание на последствия своих собственных действий. Иначе говоря, мы замечаем, какие из них увенчались успехом, а какие окончились провалом или не имели результата. В соответствии с этим мы корректируем свое поведение. Таким образом, в дополнение к любым внешним вознаграждениям и наказаниям люди получают когнитивное подкрепление. Человек думает о том, какие паттерны поведения были бы уместными в определенных условиях, и предвидит, что может явиться результатом некоторых его действий.
 Как уже отмечалось, научение через наблюдение и сознательная имитация того, что мы видим в нашем социальном окружении, играют ведущую роль в научении и развитии человека. Например, ребенок очень рано начинает наблюдать за
 На всем протяжении нашей жизни мы адаптируемся
 к изменениям, используя Я-концепцию как фильтр
 для их воздействий
 "142 Часть I. Начало
 многими аспектами поведения, подобающего представителям определенного пола в его культуре, за моральными предписаниями и ожиданиями, существующими в этой культуре, и усваивать их. Кроме того, он наблюдает за другими и учится выражать агрессию или зависимость или демонстрировать просоциальное поведение, например делиться игрушками. Если и есть в человеческой природе нечто универсальное, так это склонность наблюдать, оценивать и имитировать то, что мы полагаем адекватным.
 3"а годы, прошедшие со времени изучения Бандурой научения через наблюдение, он переключил свое внимание на разработку теории личности, основывающейся на самоэффективности (например, см. Bandura, 1997), которая быстро становится популярной темой исследований и начинает применяться для повышения у людей чувства ответственности за свою жизнь, для усовершенствования их навыков управлять ею. Самоэффективность представляет собой то, что индивид способен реально совершить в некоторой ситуации. Этому понятию противопоставляется понятие "воспринимаемая самоэффективность". Оно заключает в себе представления о наших возможностях, основанные на наблюдениях за нашими успехами и неудачами, а также за успехами и неудачами других людей. Если воспринимаемая самоэффективность значительно ниже актуальной самоэффективности, индивид не пытается предпринимать какие-либо действия. Следовательно, большинство практических приложений теории самоэффективности направлено на помощь людям в приобретении самоконтроля и в избавлении от дурных привычек посредством проработки их ошибочных убеждений о том, что они не могут что-то сделать, что на самом деле полностью в их силах. К теории самоэффективности мы вернемся в главе 14.

<< Пред.           стр. 5 (из 37)           След. >>

Список литературы по разделу