Егіздерді зерттеу: генетикалық және қоршаған ортаның әсері

Егіздерді зерттеу: генетикалық және қоршаған ортаның адам қасиеттеріне, мінез-құлқына және ауруларға әсерін анықтау. Психология, биология салаларында маңызды.

16 мин оқу

100%

Дереккөз: Twin study — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Егіздерді зерттеу – адам генетикасының бір түрі.

Егіздерді зерттеулер бір немесе екі жұп егіздерді зерттеу болып табылады. Олардың мақсаты – қасиеттер, фенотиптер және ауруларға қоршаған ортаның және генетикалық факторлардың қаншалықты әсер ететінін анықтау. Егіздерді зерттеу мінез-құлық генетикасы және биологиядан психологияға дейінгі салалардағы маңызды құрал саналады. Егіздерді зерттеу – генетикалық тұрғыдан маңызды деректерді пайдаланатын мінез-құлық генетикасының әдістемесінің бір бөлігі болып табылады: бауырларды зерттеу, асырап алу зерттеулері, тұқым қуалаушылық және т.б. Бұл зерттеулер жеке мінез-құлықтан бастап шизофрения сияқты ауыр психикалық аурулардың көрінісіне дейінгі белгілерді бақылау үшін қолданылады. Егіздер бақылау үшін құнды материал болып табылады, өйткені олар қоршаған ортаның әсерін және әртүрлі генетикалық құрамын зерттеуге мүмкіндік береді: "біржұп" немесе монозиготалық (MZ) егіздер геномының шамамен 100% бөліседі, яғни егіздер арасындағы көптеген айырмашылықтар (мысалы, бой, жалықпауға бейімділік, интеллект, депрессия және т.б.) бір егіздің, бірақ екіншісінің емес, тәжірибесінен туындайды. "Екіжұп" немесе дизиготалық (DZ) егіздер геномының шамамен 50% бөліседі, бұл басқа бауырларға тән көрсеткіш. Егіздер сонымен қатар ортақ ортаның көптеген аспектілерін бөліседі (мысалы, жатыр ішіндегі орта, тәрбиелеу стилі, білім, әл-ауқат, мәдениет, қоғам), өйткені олар бір отбасында өседі. Біржұп егіздердің біреуінде ғана белгілі бір генетикалық немесе фенотиптік белгінің болуы (дискорданттық деп аталады) осындай белгіге қоршаған ортаның әсерін зерттеуге мүмкіндік береді. Егіздер белгілерді зерттеу кезінде ерекше ортаның (бір немесе екінші егізге тән) маңыздылығын көрсетуде де пайдалы. Ерекше ортадағы өзгерістер тек бір егізге әсер еткен оқиғадан немесе жағдайдан туындауы мүмкін. Мысалы, бір егіздің басынан жарақат алуы немесе туа біткен кемшілігі болуы мүмкін, ал екіншісі сау болып қалады. Классикалық егіздерді зерттеу жобасы монозиготалық (біржұп) және дизиготалық (екіжұп) егіздердің ұқсастығын салыстырады. Егер біржұп егіздер екіжұп егіздерге қарағанда айқын түрде ұқсас болса (бұл көптеген белгілер үшін орын алады), онда гендер осы белгілерде маңызды рөл атқарады деген қорытынды жасауға болады. Зерттеушілер жүздеген егіздері бар отбасыларды салыстыра отырып, генетикалық факторлардың, ортақ ортаның және ерекше ортаның мінез-құлықты қалыптастырудағы рөлі туралы толығырақ біле алады. Қазіргі кездегі егіздерді зерттеулер зерттелген барлық белгілерге генетикалық айырмашылықтар белгілі бір дәрежеде әсер ететінін көрсетті, кейбір сипаттамалар күшті әсерге (мысалы, бой), ал кейбіреулері орташа әсерге (мысалы, жекелік қасиеттер) ие, ал кейбіреулері аутизм сияқты күрделі тұқым қуалаушылыққа ие, онда белгінің әртүрлі аспектілеріне әртүрлі гендер әсер етеді деген дәлелдер бар.

Twin studies are studies conducted on identical or fraternal twins. They aim to reveal the importance of environmental and genetic influences for traits, phenotypes, and disorders. Twin research is considered a key tool in behavioral genetics and in related fields, from biology to psychology. Twin studies are part of the broader methodology used in behavior genetics, which uses all data that are genetically informative – siblings studies, adoption studies, pedigree, etc. These studies have been used to track traits ranging from personal behavior to the presentation of severe mental illnesses such as schizophrenia. Twins are a valuable source for observation because they allow the study of environmental influence and varying genetic makeup: "identical" or monozygotic (MZ) twins share essentially 100% of their genes, which means that most differences between the twins (such as height, susceptibility to boredom, intelligence, depression, etc.) are due to experiences that one twin has but not the other twin. "Fraternal" or dizygotic (DZ) twins share only about 50% of their genes, the same as any other sibling. Twins also share many aspects of their environment (e. g., uterine environment, parenting style, education, wealth, culture, community) because they are born into the same family. The presence of a given genetic or phenotypic trait in only one member of a pair of identical twins (called discordance) provides a powerful window into environmental effects on such a trait. Twins are also useful in showing the importance of the unique environment (specific to one twin or the other) when studying trait presentation. Changes in the unique environment can stem from an event or occurrence that has only affected one twin. This could range from a head injury or a birth defect that one twin has sustained while the other remains healthy. The classical twin design compares the similarity of monozygotic (identical) and dizygotic (fraternal) twins. If identical twins are considerably more similar than fraternal twins (which is found for most traits), this implies that genes play an important role in these traits. By comparing many hundreds of families with twins, researchers can then understand more about the roles of genetic effects, shared environment, and unique environment in shaping behavior. Modern twin studies have concluded that all studied traits are partly influenced by genetic differences, with some characteristics showing a stronger influence (e. g. height), others an intermediate level (e. g. personality traits) and some more complex heritabilities, with evidence for different genes affecting different aspects of the trait – as in the case of autism.

Тарих

Егіздер ерте өркениеттен бастап ғалымдарға қызығушылық танытты, соның ішінде ертедегі дәрігер Гиппократ (б.з.д. 5 ғасыр), ол егіздердегі әртүрлі ауруларды әртүрлі материалдық жағдайлармен байланыстырды, ал стоик философ Посидоний (б.з.д. 1 ғасыр) мұндай ұқсастықтарды ортақ астрологиялық жағдайлармен түсіндірді. Швеция королі Густав III егіздерді қолдана отырып алғашқы медициналық зерттеу жүргізді. Густавтың әкесі Адольф Фредерик 1757 жылы «Шай мен кофе ішудің зиянды әдеттері мен артық өтімдері туралы» жарлыққа қол қойып, шай мен кофе сияқты қоздырғыш сусындарға қарсы болды. Густав III де, оның әкесі де француз дәрігерінің 1715 жылғы шай мен кофедегі, кейін кофеин деп аталған заттың қауіптілігі туралы еңбегін оқып, оған зор ықпал етті. 1771 жылы таққа отырғаннан кейін король өзінің поддандыларына кофе мен шайдың адам денсаулығына зиянды екенін көрсетуге мүдделі болды. Осы мақсатта ол егер екі қылмыскер егіздер алғашқы клиникалық сынаққа қатысса, олардың өлім жазасын жеңілдетуге уәде берді. Екі ер адам да келісіп, қалған өмірін түрмеде өткізді, корольдің талабын орындады: біреуі күн сайын үш құмыра кофе, ал екіншісі үш құмыра шай ішуі керек болды. Шай ішетін егіз 83 жасында қайтыс болды, бұл Густав III-тің 1792 жылы қаза табуынан көп кейін болды. Король бұл зерттеуді бақылау үшін тағайындаған екі дәрігер де одан бұрын қайтыс болғандықтан, кофе ішетін егіздің қайтыс болғандағы жасы белгісіз. Швецияда кофе мен шайға қойылған тыйым 1823 жылы алынып тасталды. Жақындағы зерттеулердің бірі – сэр Фрэнсис Гальтонның гендер мен ортаның адамның дамуы мен мінез-құлқына тигізетін әсерін зерттеу үшін егіздерді пионерлік тұрғыда қолдануы. Алайда Гальтон бірдей және әртүрлі егіздердің арасындағы айырмашылықты білмеді. Бұл фактор әлі де түсініксіз болғандықтан, Эдвард Торндайк (1905) елу жұп егіздерді қолдана отырып, психологиялық тесттерді қолдана отырып алғашқы зерттеу жүргізді. Бұл еңбек отбасылық әсердің жасқа байланысты төмендеуі туралы гипотезаның алғашқы тұжырымы болды. Оның зерттеуінде 9-10 және 13-14 жастағы егіздердің жұптары бір-бірінен бірнеше жыл аралықта туған қалыпты туыстармен салыстырылды. Торндайк өзінің деректері екі емес, бір ғана егіз түрінің бар екенін растайды деп қате ойлады. Бұл қателік Рональд Фишер (1919) қайталады. 1924 жылы неміс генетигі Герман Вернер Сименс бұл айырмашылықты түсінген алғашқы зерттеу жүргізді. Сименстің ең маңызды жаңалығы – полисимптомдық ұқсастық диагностикасы болды. Бұл оған Фишерді шатастырған мәселені түсінуге мүмкіндік берді және молекулалық маркерлер пайда болғанға дейін егіздерді зерттеуде маңызды рөл атқарды. Вильгельм Вайнберг және оның әріптестері 1910 жылы аналық популяциядағы бір және әртүрлі жынысты егіздердің арақатынасынан тиісті көрсеткіштерді есептеу үшін бірдей және әртүрлі егіздердің айырмашылығын пайдаланды. Олар туыстар арасындағы ковариацияны генетикалық және қоршаған орта факторларына бөлді, Фишер мен Райттың кейінгі жұмыстарын күтіп, туыстардың ұқсастығына үстемдік етудің әсерін және алғашқы классикалық егіздер зерттеуін бастады. Даррик Антелл мен Ева Тачановски жүргізген зерттеуде «көрінетін қартаю белгілері бойынша ең үлкен айырмашылықтарды көрсеткен егіздердің өмір салты мен әдеттерінің арасындағы қайшылықтар да ең көп екені» анықталды және «қартаюға гендердің әсері жоғары бағаланған болуы мүмкін, ал өмір салтының таңдауы физикалық қартаюға әлдеқайда маңызды әсер етеді» деген қорытынды жасалды.

Twins have been of interest to scholars since early civilization, including the early physician Hippocrates (5th century BCE), who attributed different diseases in twins to different material circumstances, and the stoic philosopher Posidonius (1st century BCE), who attributed such similarities to shared astrological circumstances. Gustav III, King of Sweden was the first to commission a medical study using identical twins. Gustav's father, Adolph Frederick had been an opponent of stimulating drinks such as tea and coffee, signing the Misuse and Excesses Tea and Coffee Drinking Edict in 1757. Both Gustav III and his father had read and been strongly influenced by a 1715 treatise from a French physician on the dangers of what would later be identified as caffeine in tea and coffee. After assuming the throne in 1771 the king became strongly motivated to demonstrate to his subjects that coffee and tea had deleterious effects on human health. To this end he offered to commute the death sentences of a pair of twin murderers if they participated in a primitive clinical trial. Both condemned men agreed and subsequently spent the rest of their lives in prison fulfilling the king's demands: that one twin drink three pots of coffee every day and the other three pots of tea. The tea drinking twin died first at the age of 83, long after Gustav III, who was assassinated in 1792. The age of the coffee drinking twin at his death is unknown, as both doctors assigned by the king to monitor this study predeceased him. The ban on coffee and tea in Sweden was lifted in 1823. A more recent study is from Sir Francis Galton's pioneering use of twins to study the role of genes and environment on human development and behavior. Galton, however, was unaware of the difference between identical and DZ twins. This factor was still not understood when the first study using psychological tests was conducted by Edward Thorndike (1905) using fifty pairs of twins. This paper was an early statement of the hypothesis that family effects decline with age. His study compared twin pairs age 9–10 and 13–14 to normal siblings born within a few years of one another. Thorndike incorrectly reasoned that his data supported for there being one, not two, twin types. This mistake was repeated by Ronald Fisher (1919), who argued

An early, and perhaps first, study understanding the distinction is from the German geneticist Hermann Werner Siemens in 1924. Chief among Siemens' innovations was the polysymptomatic similarity diagnosis. This allowed him to account for the oversight that had stumped Fisher, and was a staple in twin research prior to the advent of molecular markers. Wilhelm Weinberg and colleagues in 1910 used the identical DZ distinction to calculate respective rates from the ratios of same and opposite sex twins in a maternity population. They partitioned co variation amongst relatives into genetic and environmental elements, anticipating the later work of Fisher and Wright, including the effect of dominance on similarity of relatives, and beginning the first classic twin studies. A study conducted by Darrick Antell and Eva Taczanowski found that "twins showing the greatest discrepancies in visible aging signs also had the greatest degree of discordance between personal lifestyle choices and habits", and concluded that "the genetic influences on aging may be highly overrated, with lifestyle choices exerting far more important effects on physical aging."

Әдістер

Егіздердің зерттеулердегі маңыздылығы егіздердің біржұртты (монозиготалық (МЗ), яғни бір ұрықтанған жұмыртқадан дамып, сондықтан барлық өзгергіш аллельдерін бөлісетін) немесе екіжұртты (дизиготалық (ДЗ), яғни екі ұрықтанған жұмыртқадан дамып, орташа есеппен аллельдерінің 50% бөлісетін, бұл көрсеткіш қалыпты бауырластардағы генетикалық ұқсастық деңгейімен бірдей) болу мүмкіндігінен туындайды. Генетикалық ұқсастықтағы осы айырмашылықтар, сонымен қатар біржұртты және екіжұртты егіздер үшін ортаның теңдігі туралы тексерілетін болжаммен бірге, гендер мен ортаның фенотипке тигізетін жалпы әсерін бағалауға бағытталған егіздер зерттеулерін жобалау үшін негіз құрайды.

Үлгілерді салыстыру

Модельдеудің басты артықшылығы – модельдерді нақты салыстыру мүмкіндігі: әр компонент үшін мән берудің орнына, модельдеуші параметрлер бойынша сенімділік интервалдарын есептей алады, бірақ, ең маңыздысы, жолдарды алып тастап, қосып, AIC сияқты статистикалық әдістер арқылы олардың әсерін тексеруге болады. Осылайша, мысалы, отбасының немесе ортақ ортаның мінез-құлыққа болжамды әсерін тексеру үшін, AE моделін толық ACE моделімен объективті түрде салыстыруға болады. Мысалы, биіктік бойынша жоғарыдағы суретте: C (ортақ орта) сәйкестіктің маңызды жоғалуына әкелмейтіндей алып тастауға бола ма? Балама ретінде, әрбір жол үшін сенімділік интервалдарын есептеуге болады.

Көп топты және көп түрлi модельдеу

Көптүрлі модельдеу тәуелсіз көрінетін айнымалылар арасындағы генетикалық байланыс туралы сұрақтарға жауап беруге мүмкіндік береді. Мысалы: IQ мен ұзақ мерзімді жадтың гендері ортақ па? Олардың ортақ қоршаған орта факторлары бар ма? Қосымша пайдаларына интервалдық, шектік және үздіксіз деректерді өңдеу, деректегі жоғалған мәндерден толық ақпаратты сақтау, өлшенген орта немесе қазір SNP сияқты молекулалық генетикалық маркерлерді өлшеу арқылы өлшенген айнымалылармен жасырын модельдеуді интеграциялау кіреді. Бұған қоса, модельдер шикі корреляция әдісіндегі шектеу проблемаларын болдырмайды: барлық параметрлер 0–1 (стандартталған) аралығында болады. Көптүрлі және бірнеше уақыт кезеңдерін қамтитын зерттеулер, өлшенген орта және ықтимал себептік мінез-құлықтың қайталама өлшемдері қазіргі кезде кең таралған. Осы модельдердің мысалдарына кеңейтілген егіздер дизайны, симплекс модельдері және өсу қисығы модельдері жатады. OpenMx сияқты SEM бағдарламалары және шектеулерге және бірнеше топтарға бейімделген басқа да қолданбалар жаңа техникаларды жеткілікті білімі бар пайдаланушыларға қолжетімді етті.

Қорытындылар

Жоғарыда көрсетілген модельден көрініп тұрғандай, егіздер зерттеуінің негізгі болжамы – тең отбасылық орта, сондай-ақ тең орталар туралы болжам. Бұл болжамды тексерудің ерекше мүмкіндігі ата-аналар егіздерінің бірдей емес екеніне сенеді, бірақ шындығында олар генетикалық тұрғыдан бірдей болған жағдайларда туындайды. Психологиялық қасиеттерді зерттеулер көрсетіп тұрғандай, мұндай балалар, ата-аналары оларды бірдей деп қараған МЗ егіздері сияқты, сол деңгейде үйлесімді болып қалады. Мұрагерлікке қатысты молекулалық генетикалық әдістер классикалық егіздер зерттеулеріне қарағанда төмен нәтижелер береді, себебі қазіргі SNP массивтері кейбір түрлердің (мысалы, сирек кездесетін варианттар немесе қайталанатын полиморфизмдер) әсерін толық қамтымайды, алайда кейбіреулер бұл егіздер зерттеулері мұрагерлікті жоғары бағалайды деп санайды. 2016 жылғы зерттеуде егіздердің жатыр ішіндегі ортасы тең деген болжам көбінесе дұрыс екені анықталды. Зерттеушілер тең орта туралы болжамның дұрыс-бұрыстығын талқылауды жалғастыруда.

Өлшенген ұқсастық: қос жобадағы болжамдарды тікелей тексеру

Visscher және басқалар екілік әдісті сынау үшін ерекше тиімді техниканы жариялады. Егіздерді пайдалану орнына, бұл топ бауыр-қарындастардың орташа есеппен гендерінің 50% -ін бөлісетінін, бірақ жеке бауыр-қарындастар жұптарындағы нақты гендердің бөлісуі осы мәнге шамамен тең болатынын, нәтижесінде отбасы ішінде генетикалық ұқсастықтың немесе "егіздік" үздіксіздігінің пайда болатынын пайдаланды. Гендерді бөлісудің тікелей бағалауларына негізделген мұрагерлік бағалаулары екілік әдіс бойынша алынған нәтижелерді растайды, бұл әдістің негізгі қағидаларын қолдайды.

Жыныстық айырмашылықтар

Гендік факторлар, оның ішінде гендік экспрессия және ген-орта ортасының өзара әрекеттесу ауқымы жыныстар арасында өзгеше болуы мүмкін. Бір жынысты егіздер (фратналды) осы әсерлерді түсіндіруде құнды көмектес болады. Ең шекті жағдайда, ген тек бір жыныста ғана өркендеуі мүмкін (сапалық жыныстық шектеу). Көбінесе, нақты аллельдердің әсері жеке тұлғаның жынысына байланысты болуы мүмкін. Мысалы, ген еркектерде 100 г салмақ өзгерісіне себеп болуы мүмкін, ал әйелдерде 150 г – бұл сандық гендік әсер. Ортаның гендердің өзін-өзі таныту қабілетіне әсері тиюі мүмкін, және бұл жыныстық айырмашылықтар арқылы жүзеге асуы мүмкін. Мысалы, дауыс беру мінез-құлқына әсер ететін гендер, егер әйелдер дауыс беру құқығынан айырылса, әйелдерде әсер етпейді. Жалпы алғанда, жыныстық айырмашылықты тексеру логикасы жеке тұлғалардың кез келген анықталған топтарына қолданылуы мүмкін. Мұндай жағдайларда, бір жынысты және қарама-қарсы жынысты фратналды егіздер арасындағы корреляция өзгеше болады, бұл жыныстық айырмашылықтың әсерін көрсетеді. Осы себепті, фратналды егіздердің үш түрін ажырату қалыпты жағдай. Стандартты талдау процесінде бес топқа – бірдей еркек, бірдей әйел, фратналды еркек, фратналды әйел және фратналды қарама-қарсы жынысты егіздерге – модельдерді бейімдеу арқылы жыныстық шектеуді тексеру жүргізіледі. Егіздерді модельдеу, осылайша, корреляциядан асып, жыныс сияқты ықтимал себептік факторларды қамтитын себептік модельдерді тексеруге мүмкіндік береді.

Гендер мен қоршаған ортаның өзара әсері

Генологиялық әсерлер көбінесе қоршаған ортаға тәуелді болуы мүмкін. Мұндай өзара әрекеттесулер G×E өзара әрекеттесулері деп аталады, онда ген аллелінің әсері әртүрлі ортада өзгеше болады. Мысалы, ген қоршаған ортаның әсерін күшейтетін жағдайларды қарастыруға болады: жоғары қоректік ортада бойдың 1 дюймға өсуі, ал қоректік заттар жеткіліксіз ортада – жарты дюйм ғана. Бұл әртүрлі генотиптер үшін қоршаған ортаға жауап берудің әртүрлі қарқынында көрінеді. Зерттеушілер көбінесе әртүрлі жағдайларда мұрагерлік дәрежесінің өзгеруіне қызығушылық танытады. Аллельдер үлкен фенотиптік әсерлерге (жоғарыда айтылғандай) қол жеткізе алатын орталарда гендердің салыстырмалы рөлі артады, нәтижесінде осы орталарда мұрагерлік дәрежесі жоғарылайды. Тағы бір әсер – G × E корреляциясы, онда белгілі бір аллельдер белгілі бір ортамен байланысты болуға бейім. Егер ген ата-ананың кітап оқуға құштарлығын тудырса, онда осы аллельді мұра еткен балалар GE-корреляциясының нәтижесінде кітаптарға толы үйлерде өседі: олардың бірі немесе екеуі де бұл аллельдің иесі болып, кітаптар жинағын құрап, кітап оқу аллелін ұрпаққа жеткізеді. Мұндай әсерлерді қоршаған ортаның күдікті коррелятын (осы жағдайда үйдегі кітаптар) тікелей өлшеу арқылы тексеруге болады. Көбінесе ортаның рөлі өмірдің басында ең жоғары болып көрінеді және міндетті білім беру басталғаннан кейін тез төмендейді. Бұл, мысалы, оқу және интеллект деңгейіне қатысты байқалады. Бұл G*Жас әсерінің мысалы және ата-аналардың ортасына байланысты GE корреляцияларын (уақыт өте бұзылатын) және белгілі бір ортаны іздеуге ұмтылатын адамдардың G*E корреляцияларын зерттеуге мүмкіндік береді.

Реакция нормалары

Өсімдіктерде немесе жануарлар өсірудегі зерттеулер эксперименттік жағдайда кездейсоқ таңдалған генотиптер мен қоршаған ортаның комбинацияларының әсерін өлшеуге мүмкіндік береді. Керісінше, адамдарға қатысты зерттеулер көбінесе байқауға негіделген болады. Бұл реакция нормаларын бағалауға болмайтындығын көрсетеді. Экономика және эпидемиология сияқты басқа салаларда да гендердің әртүрлі бөлісуі, қайталамалануы және қоршаған ортаға қатысты әсерлерді (мысалы, балалардың әлеуметтік жағдайы, отбасыдағы тәртіпсіздік, білім берудің қолжетімділігі мен сапасы, тамақтану, зиянды заттар және т.б.) пайдалану үшін бірнеше әдістер әзірленді. Бұл себептердің араласуын жою мақсатында. Классикалық егіздер зерттеуінің ерекше тартымдылығы – ол осы араласуларды анықтауға көмектеседі. Мысалы, біржұп және екіжұп егіздерде ортақ орта және генетикалық әсерлер, егіз емес отбасылық зерттеулердегідей, араласпайды. Егіздерді зерттеудің маңызды себебі – отбасы мүшелері арасындағы гендердің кездейсоқ таралуын пайдаланып, осы байланыстарды түсінуге тырысу. Егіздер зерттеуі бізге гендер мен отбасылардың қоршаған ортаның байқалатын диапазонында мінез-құлыққа қалай әсер ететінін ғана көрсетеді, сонымен қатар гендер мен қоршаған орта көбінесе өзара байланысты болатынын ескеру қажет. Бұл, гендер мен қоршаған ортаның әртүрлі рөлдері туралы ешқандай білім болмаған жағдайдан айтарлықтай жетістік. Сондықтан егіздер зерттеулері көбінесе осы байқалатын айырмашылықтың кем дегенде бір бөлігін бақылау әдісі ретінде қолданылады: мысалы, бұрын отбасылық орта деп есептелген жағдайды ортақ ортаға және егіздердегі толық және ішінара ортақ геномдар арқылы аддитивті генетикаға бөлу. Ассоциациялық зерттеулер, мысалы, аллельдік әсерлерді тікелей зерттеуге мүмкіндік береді. Аллельдерді Мендельдік рандомизациялау олардың қоршаған ортасына және басқа гендерге қатысты кездейсоқ аллельдердің әсерін зерттеуге де мүмкіндік береді.

Кеңейтілген егіздер дизайны және күрделі генетикалық модельдер

Негізгі немесе классикалық егіздер дизайны тек біртекті және бауырмал егіздерді қамтиды, олар өз биологиялық отбасында тәрбиеленеді. Бұл генетикалық және орталық байланыстардың барлық мүмкін нұсқаларының тек бір бөлігі ғана. Сондықтан, егіздер дизайнынан алынған тұқым қуалаушылық бағалаулары мінез-құлық генетикасын түсінудегі алғашқы қадам екенін айтуға болады. Егіздер зерттеуіндегі дисперсияны аддитивті генетикалық, ортақ және бөліспейтін орта факторларына бөлу – ген-орта арасындағы ковариация мен өзара әрекеттесуді, сондай-ақ мінез-құлыққа әсер ететін басқа да аддитивті емес факторларды ескере отырып, толық талдаудың алғашқы жуықтамасы болып табылады. Молекулалық генетикадағы революция геномды сипаттау үшін тиімді құралдарды ұсынып, көптеген зерттеушілер аллельдер мен ортаның белгілерге тигізетін әсерін тікелей бағалау үшін молекулалық генетиканы зерттеуде. Егіздер дизайнының бастапқы шектеуі – ол ортақ орта мен аддитивті емес генетикалық әсерлерді бір уақытта қарастыру мүмкіндігін бермейді. Бұл шектеуді жобаға қосымша туындарды қосу арқылы шешуге болады. Екінші шектеу – ген-орта арасындағы корреляция модельге қосылмаса, оны жеке әсер ретінде анықтау мүмкін емес. Бұл шектеуді жою үшін асырап алу модельдерін немесе егіздер балаларының дизайндарын қолдану қажет, олар ортақ генетикалық әсерлермен байланысты емес отбасылық әсерлерді бағалауға мүмкіндік береді.

Үздіксіз айнымалылар мен реттік айнымалылар

Конкорданстық зерттеулер әрбір егіздің қасиеттерінің болуын немесе болмауын салыстырса, корреляциялық зерттеулер егіздерде үздіксіз өзгеріп отыратын қасиеттердің сәйкестігін салыстырады.

Сын

Қос ұқсас әдіс статистикалық генетика, статистика және психология салаларында сынға ұшырады, кейбір зерттеушілер, мысалы, Burt & Simons (2014), осы әдіс арқылы алынған қорытындылардың күмәнді немесе мағынасыз екенін айтады. Осы сынның негізгі тұжырымдары мен оларға берілген жауаптар төменде тізілген.

Негізгі болжамдарды сынға алу

Егіздерді зерттеуді сынаушылар олардың жалған немесе күмәнді болжамдарға негізделгенін айтады, соның ішінде монозиготты егіздердің геномының 100% бірдей болуы және ортаның теңдігі туралы болжам. Осыған байланысты, сынаушылар егіздерді зерттеу биологиялық факторлардың араласуынан және қоршаған ортаның вариациясын тұрақты түрде бағалауда қателіктерден туындап, тұқым қуалаушылықтың жоғары немесе төмен бағалануына алып келеді деп санайды. Басқа сынаушылар ортаның теңдігі туралы болжам көбінесе дұрыс емес екенін, бірақ бұл қателік тұқым қуалаушылық бағалауларына айтарлықтай әсер етпейді деген орташа пікірде болады.

Статистикалық әдістердің сын-пікірлері

Питер Шонман 1970-ші жылдары әзірленген тұқым қуалаушылықты бағалау әдістерін сынады. Ол сондай-ақ, егіздерді зерттеуден алынған тұқым қуалаушылық бағасы ортақ гендерден өзге факторларды да көрсетуі мүмкін деп мәлімдеді. Лёэлин мен Николс (1976) еңбегінде жарияланған статистикалық модельдерді пайдалану арқылы, "Сіздің арқаңызға массаж жасады ма?" деген сұраққа берілген жауаптардың тар HR тұқым қуалаушылығы ерлер үшін 0,92-ге, ал әйелдер үшін 0,21-ге бағаланды. "Қараңғыда күн көзілдірігін тақтыңыз ба?" деген сұраққа берілген жауаптардың тар HR тұқым қуалаушылығы ерлерде 130%, әйелдерде 103% құрады. Сыншылар егіздерді зерттеуде бағаланған "тұқым қуалаушылық" түсінігінің ДНК-мен байланысы жоқ, таза статистикалық абстракция екенін, ал егіздерді зерттеудің статистикалық негіздерінің дұрыс еместігін де айтады. Статистикалық сыншылар көптеген егіздерді зерттеулерде қолданылатын тұқым қуалаушылық бағалауларының әдетте тексерілмейтін шектеулі болжамдарға негізделгенін, ал тексерілген жағдайда деректермен қайшы келетінін көрсетеді.

Статистикалық сынға жауаптар

Компьютерлер пайда болғанға дейін статистиктер есептеуге оңай әдістерді қолданды, бірақ олардың шектеулері белгілі болды. 1980 жылдан бері бұл шамамен статистикалық әдістер қолданудан шығарылды. Құрылымдық теңдеулерді модельдеуге негізделген қазіргі заманғы егіздер әдістері бұл шектеулерге ұшырамайды және жоғарыда айтылғандай, тұқым қуалаушылықты бағалау математикалық тұрғыдан мүмкін емес. Ең бастысы, жаңа әдістер әртүрлі механизмдердің рөлін нақты тексеруге және күрделі әсерлерді қосу мен тексеруге мүмкіндік береді. Мысалы: дизиготалық (DZ) егіздердің тууына көптеген факторлар әсер етеді. Кейбір әйелдер әр менструалдық циклда бірнеше жұмыртқа өндіреді, сондықтан оларда егіздер болу ықтималдығы жоғары. Бұл бейімділік анасының немесе әкесінің әулетінде болуы мүмкін, көбінесе екеуінде де кездеседі. 35 жастан асқан әйелдерде екі жұмыртқа өндіру мүмкіндігі артады. Үш немесе одан көп баласы бар әйелдерде де дизиготалық егіздер болуы мүмкін. Овуляцияны жасанды түрде стимуляциялау және экстракорпоралды ұрықтандыру арқылы эмбриондарды ауыстыру да біртекті және әртүрлі егіздердің тууына себеп болуы мүмкін.

Егіздердің өкілдік етуіне жауап беру

Алайда, егіздер егіз емес туыстардан көп ерекшеленбейді. Егіздердің мінез-құлқы мен интеллектын өлшеу арқылы жүргізілген зерттеулер олардың осы қасиеттер бойынша көрсеткіштері егіз емес туыстарға ұқсас екенін көрсетеді (мысалы, Deary et al. 2006).

Басқа егіздердің өкілі ретінде бөлінген егіз жұптар

Бір-біріне ұқсас немесе бауырлас егіздер көбінесе асырап алу арқылы бөлінеді. Бұл олардың туған отбасыларын егіздердің жалпы отбасыларынан ерекшелендіреді, себебі олар балаларын асырап алуға береді. Асырап алған отбасылар да егіздердің жалпы отбасыларын толық көрсете алмайды, өйткені олардың барлығы балаларды қорғау органдарынан асырап алуға бекітілген, сондай-ақ олардың көп бөлігінде биологиялық балалары жоқ. Зерттеулерге қатысуға келіскендер тіпті бөлінген егіздердің өкілі бола алмайды, себебі барлық бөлінген егіздер зерттеуге қатысуға келіспейді.

Анықтау проблемалары

Көптеген адамдар қазіргі немесе өткен өмірлерінде жасырып жүрген мінез-құлықтарды анықтауда қиындықтар туындауы мүмкін. Олар кемсітуге немесе айыпталуға ұшыраған мінез-құлықтарын жария етуге құлшынбауы мүмкін. Егер ортаның нақты мінез-құлыққа ешқандай қатысы болмаса, бұрмаланған анықтама ортаның рөлі бардай көрінуіне әкелуі мүмкін. Мұндай жағдайларда ортаның рөлі жоқ деп көрсетілуі үшін, төзімсіздік нәтижесінде туындаған, яғни төзімсіздікке қарсы бағытталған мінез-құлық немесе зерттеудегі қателік болуы керек, бұл нәтижелерді ғылыми тұрғыдан қолдануға жарамсыз етеді. Тіпті ортаның рөлі болған жағдайда да, нәтижелер бұрмаланған болар еді.

Жұптар бойынша конкордэнс

Егіздер тобы үшін жұптық келісім C/(C+D) ретінде анықталады, мұнда C – келісетін жұптардың саны, ал D – келіспейтін жұптардың саны. Мысалы, 10 егізден тұратын топқа бір мүшесі ауыратын (жұптың) бір мүшесі алдын ала іріктелді. Зерттеу барысында бұрын ауырмаған төрт мүше ауырып қалды, нәтижесінде жұптық келісім 4/(4+6) немесе 4/10 немесе 40% болады.

Сынамалық сәйкестік

Егер егіздер тобында әр жұптың кем дегенде бір мүшесі ауырған болса, сынақ бойынша үйлесім – бұл ауырған егіздердің, ауырған егізі бар үлесін өлшейтін көрсеткіш. Оны 2С/(2С+D) формуласымен есептеуге болады, мұнда С – үйлесетін жұптардың саны, ал D – үйлеспейтін жұптардың саны. Мысалы, бір мүшесі ауырған 10 егізден алдын ала іріктелген топты қарастырайық. Зерттеу барысында бұрын ауырмаған төрт мүше ауырып қалса, сынақ бойынша үйлесім 8/(8+6) немесе 8/14 немесе 57% болады.

Академиялық органдар

Тәртіптік генетикалық зерттеулерді қолдау үшін бірнеше академиялық ұйымдар жұмыс істейді, оның ішінде Тәртіптік генетика қауымдастығы, Халықаралық егіздерді зерттеу қоғамы және Халықаралық мінез-құлық және нейрондық генетика қоғамы. Тәртіптік генетика саласындағы жұмыстар сонымен қатар бірнеше жалпылама қоғамдарда маңызды орын алады, мысалы, Халықаралық психиатриялық генетика қоғамында.