Генетики подбираются к образованию

Уже более 16 лет в Британии ведутся масштабные исследования влияния генов и среды на те или иные когнитивные различия между людьми путём сбора и анализа данных по всем близнецам, родившихся в Англии и Уэльсе в 1994–1996 годах. Данный проект получил известность как Twins Early Development Study (TEDS), и Юлия Ковас отвечает в нём за направление, связанное с пространственными и математическими способностями. В рамках мегагранта при Томском государственном университете уже создана лаборатория когнитивных исследований и психогенетики, в задачи которой входит составление Всероссийского школьного близнецового регистра, проведение тестирований и анализ собранной информации по близнецам новейшими молекулярными методами. Как считает Ковас, понимание природы индивидуальных различий изменит традиционные подходы к обучению и образованию, в результате чего выиграет всё общество – потенциал каждого человека будет раскрываться более полно и эффективно.

Юлия Ковас: «Весной я привезу в Томск команду молекулярных генетиков, и мы проведём серию обучающих курсов для наших томских коллег». Фото: Peter Austin, Press & PR Manager, Goldsmiths, University of London

Почему Вы решили участвовать в конкурсе, как это вообще произошло и, главное, какие научные возможности появляются у Вас в этой связи?

– Я весьма впечатлена программой мегагрантов, так же как и мои заграничные коллеги. Сумма, выделенная российским правительством на данную программу, внушительная, и я убеждена, что это станет отличной инвестицией. В современных условиях наука развивается быстрее, будучи открытой. Большая часть российской науки не интегрирована в мировое научное сообщество, и мегагранты определённо способны эту ситуацию повернуть. Что касается непосредственно моей заявки, то она возникла как часть моей собственной исследовательской работы, а также в результате налаживания исключительно успешного и быстроразвивающегося сотрудничества с российскими коллегами – профессором Сергеем Малых и Татьяной Тихомировой. У нас общие интересы, позитивное отношение к делу, мы задаёмся одними научными вопросами и объединены стремлением подготовить новое поколение специалистов. Когда ещё один – крайне динамичный и активный человек, профессор Эдуард Галажинский – присоединился к нашей команде, стало ясно: вместе мы можем совершить нечто серьёзное в научном плане. Так что наша заявка – продукт общей заинтересованности.

Что касается конкретных возможностей, которые появляются у меня, как у учёного, в связи с этим грантом, то их две. Во-первых, изучение когнитивных способностей, мотивации и успешности в обучении может привести к огромным улучшениям в системе образования. Но произойдёт это только тогда, когда исследования в этой области выйдут за пределы корреляционных связей и станут междисциплинарными и кросс-культурными.

В России не существует близнецового регистра, а у нашей страны огромный потенциал для выявления многих важных закономерностей: огромное количество школ и близнецов.

Получив информацию о школьниках, а также проведя подробный анализ социокультурных и образовательных сходств и различий между российскими и британскими проектами, мы сможем ответить на многие интересующие нас вопросы. Более того, этот проект осуществляется в самое подходящее время, когда только-только появились новейшие методы проведения когнитивных и молекулярных исследований и обработки данных, а также сформированы новые интереснейшие гипотезы в области формирования различий в математических способностях, мотивации и когнитивных процессах. Все эти гипотезы мы сможем протестировать в ходе проекта.

Во-вторых, я твёрдо верю, что развитие науки зависит от хорошо поставленного процесса подготовки молодых учёных. Мне самой посчастливилось учиться в потрясающей лаборатории профессора Роберта Пломина, где молодым аспирантам предоставляются невероятные возможности для роста. Сейчас в собственной лаборатории, в Голдсмитс-колледже (InLab), я пытаюсь создать похожую атмосферу, где студенты и аспиранты постоянно учатся новейшим методам, делают презентации, участвуют в проектах по популяризации науки, разрабатывают новые гипотезы, работают над статьями – в сотрудничестве с международными коллегами. Такую же атмосферу я хочу создать и в томской лаборатории когнитивных исследований и психогенетики. В марте-апреле я приеду в Томск и начну работу со студентами и аспирантами. В июле мы проведём летнюю школу, а с сентября начнём еженедельные встречи, включая скайп-встречи с международными коллегами. Всё это приведёт к интернационализации – что будет отличной возможностью как для российских, так и для иностранных студентов. Мы планируем серию обменов студентов между лабораториями, стажировки и т.д. В общем, планов очень много.

Как распределены задачи в команде? За что будете отвечать Вы, а за что Ваши коллеги из Томска?

– Как главный исследователь проекта я отвечаю за его успех и, соответственно, курирую все его стороны. Профессора Сергей Малых и Эдуард Галажинский – также ключевые люди в проекте. Есть ещё несколько ведущих сотрудников, занимающихся отдельными направлениями. Команда в Томске уже частично сформирована, и мы начали работать над подготовкой студентов и аспирантов. Проект наш междисциплинарный и потребует взаимодействия генетиков, психологов, нейробиологов, практикующих преподавателей, экспертов в социодемографии, биоинформатиков и прочих специалистов. Весной я привезу в Томск команду молекулярных генетиков, и мы проведём серию обучающих курсов для наших томских коллег. В то же самое время я встречусь с каждым участником проекта и составлю для них индивидуальные программы по обучению, дальнейшему развитию и исследовательским задачам. Также мы планируем стажировки и курсы для каждого вовлечённого в наш проект. Обучение будет проходить на английском и русском (с переводом, когда это необходимо). Одна из целей, которую мы преследуем, состоит в том, чтобы более широко интегрировать наш проект и лабораторию в мировое научное сообщество. Так что от нас потребуется умение представлять нашу работу на английском языке в широкочитаемых научных журналах и на престижных конференциях. У нас уже есть отличная команда, с чёткой иерархической структурой, где руководители будут контролировать свои направления, такие как тестирование школьников, популяризация целей и результатов исследований, составление российского близнецового школьного регистра, сбор данных по регионам, обучение студентов и т.д.

Столкнулись ли Вы с организационными и коммуникационными трудностями в рамках программы мегагрантов? На что нужно обратить внимание людям, планирующим научную работу в России?

– На предварительных этапах проекта всегда приходится решать множество вопросов. Однако пока всё идёт достаточно гладко. Конечно, я бы предпочла, чтобы процессы шли быстрее. Весной я рассчитываю разобраться с остающимися организационными проблемами. Министерство образования и науки также оказывает нам поддержку. Думаю, большие международные совместные проекты в России пока ещё редкость. В этой связи те, кто планирует начать работу здесь, должны быть готовы к тому, чтобы с самого начала ввести чёткие правила и регламенты, относящиеся к проекту. Например, для нашей лаборатории в ТГУ мы учредили Международный консультационный совет, Комитет по научно-исследовательской этике, разработали процедуры сбора, хранения и обмена данными, планы по обучению – всё это обеспечивает необходимый контроль качества проведения исследований и оценку проекта независимыми специалистами.

У меня есть опасение, что некоторая часть общества подобный проект воспримет так: учёные найдут «гены одарённости», и это повлечёт дискриминацию по генетическому набору, плюс подготовит почву для евгеники, когда не имеющих «нужных» генов будут просто отбраковывать. Что бы Вы сказали этим людям? И сталкивались ли с подобной реакцией в Британии?

– Это очень хороший вопрос – я постоянно с ним сталкиваюсь. Со студентами на моём курсе «Генетика поведения» мы проводим регулярные семинары на тему значения исследований поведенческой генетики применительно к обществу и рассматриваем этические вопросы. Мой первый ответ – мы не должны прятаться от фактов. Гены влияют на нашу когнитивную деятельность и поведение, и понимание, как они это делают, будет исключительно полезным. Во-вторых, сегодня достаточно ясно, что эффекты генов реализуются посредством полигенных взаимосвязанных систем, которые настолько сложны, что генетический инжиниринг сложных черт поведения никогда не будет возможен. Однако можно использовать гены в качестве «информации» для повышения эффективности воздействия окружающей среды, по крайней мере, до некоторой степени. Генетические исследования также помогут исключить ложные гипотезы. Методы, учитывающие генетическую составляющую, позволят нам выяснить, какие условия среды влияют на обучение и какие условия среды взаимосвязаны либо коррелируют с генетическими эффектами.

Нет никакого смысла бояться генов: они – естественная часть нашего своеобразия, так что нам следует максимизировать их положительное влияние и минимизировать отрицательное, а сделать это мы сможем лишь в том случае, если поймём, как они работают.

Тема соотношения наследственности и среды уже многие десятки лет служит источником непрекращающихся споров, особенно в отношении когнитивных способностей человека. На Ваш взгляд, с учётом последних исследований, к какой позиции движется наука? Может, настало время сам вопрос «что первично: гены или среда?» переформулировать?

– Спор «наследственность или воспитание» окончен. Только невежда может отрицать влияние генов или окружения на мыслительные способности или поведение человека. При этом важно помнить, что мы говорим о роли генов и среды, проявляющейся в различиях поведения. Современная наука, такая как поведенческая генетика и геномика, совершила уже ряд прорывов в понимании этой роли. Например, сегодня мы понимаем, что большое число генов, каждый в отдельности обладающих очень слабым эффектом, вносит свой вклад в различия между людьми по любому данному признаку. Мы также знаем, что одни и те же гены могут проявляться по-разному в зависимости от окружения.

В течение нескольких ближайших лет мы определим множество генов, влияющих на различия в умственных способностях и поведении,

и тогда настанет момент, когда мы сможем реально начать работу, направленную на выяснение сложнейших механизмов, лежащих в основе формирования мозга – уникального для каждого человека. Тогда же мы ожидаем серьёзного продвижения в понимании того, как индивидуализировать процессы обучения и образования – так, чтобы они соответствовали когнитивному и поведенческому профилю конкретного ученика. Кросс-культурные исследования, учитывающие генетическую основу, такие как одновременное изучение близнецов в разных странах, также будут способствовать пониманию этих механизмов. Стоит отметить, что все известные исследования взаимодействия генов и среды объясняют лишь очень малую долю вариаций признака и нуждаются в повторении. Подводя итог, замечу, что постановка вопроса в виде «гены или среда» в свете текущих знаний уже неприемлема. Верно будет: «гены и среда», «гены на фоне среды» или «гены посредством среды» и т.д.

В российском проекте будет сделан акцент на изучении математических способностей. С чем связан такой выбор и что уже известно на этот счёт?

– В принципе, меня интересуют вопросы индивидуальных различий вообще, но в когнитивной сфере – в особенности. Математика – лишь один из интересных вопросов. Выяснив сложные механизмы возникновения индивидуальных различий применительно к математике, мы можем рассчитывать, что значительная часть тех же механизмов вовлечена в другие области когнитивных процессов, обучения и способностей. Математика и пространственные способности особенно подходят для междисциплинарных и кросс-культурных исследований, поскольку методы их оценки достаточно объективны и не зависят от перевода с одного языка на другой. Проблема «врождённости» часто неверно истолковывается. С одной стороны, математика (как приобретаемая способность) присуща от рождения, потому что человеческая ДНК в конечном счёте позволяет нам освоить математические истины. Наши гены направляют процесс строительства мозга таким образом, что он способен научиться математике. Однако поведенческая генетика озабочена другим вопросом: что именно делает одного человека более успешным в математических способностях? Эта разница может быть связана с генетическими различиями, особенностями в организации мозга, степенью мотивации и многими другими факторами. Наши исследования показывают, что различия в ДНК объясняют до 60 процентов различий в математических способностях и успешности и примерно 40 процентов предпочтения математики другим занятиям. Тут важно отметить, что эффекты генов в отношении математического научения изменяются на протяжении жизни, что вполне ожидаемо, поскольку под «математикой» можно понимать множество разных вещей. Существует немало гипотез, касающихся когнитивных процессов, вовлечённых в развитие математических способностей. Например, индейцы народа мундуруку из Амазонии действительно не имеют в своём языке слов для обозначения чисел больше пяти и не справляются с задачами, требующими точных вычислений (если они не прошли обучение). Однако те же самые люди вполне успешны в оценке количества, когда требуется, скажем, определить, какая совокупность содержит больше точек. Это называется «чувство числа», или числовая чувствительность. Люди обладают этим «чувством числа» с рождения, и мы разделяем его со многими животными. Тем не менее вопрос состоит в том, существуют ли индивидуальные различия относительно того, насколько развитым или точным может быть это чувство (судя по всему, люди весьма отличаются в этом между собой) – связаны ли эти индивидуальные различия с успешностью в обучении математике (данный вопрос пока в стадии выяснения) – и если связь наличествует, то можем ли мы каким-то образом на неё влиять? Наблюдается ли эта взаимосвязь на всех уровнях математической компетенции или же, например, к «чувству числа» имеют отношение только высокоразвитые математические способности. Предстоит проверить множество гипотез, в том числе значительную часть из них в рамках нашего проекта, и полученные результаты потенциально влекут очень важные следствия. Относительно культурных норм и практик необходимы очень аккуратные исследования, чтобы раскрыть настоящие причинно-обусловленные механизмы, посредством которых возникают кросс-культурные различия. К примеру, за счёт чего китайские дети в среднем показывают более высокие результаты в математических тестах – по причине повышенного внимания к математике в китайском обществе или в силу того, что их язык имеет пространственную организацию? В нашей научной работе мы планируем изучить многие кросс-культурные вопросы.

Вы упомянули, что подобные исследования способны привести к серьёзным изменениям в образовании. Существует ли в мире запрос на эти изменения, как Вам кажется?

– Да, все страны ищут способы улучшить свои образовательные системы. Для меня это проблема индивидуальных различий, а не усреднённых требований. Хотя в отдельных странах могут быть более удачные учебные программы или культурные нормы, ориентированные на получение образования, тем не менее, внутрипопуляционный разброс остаётся очень широким при любой известной системе. В пределах одной школы, класса и даже семьи люди сильно различаются по успешности в обучении, по своей мотивации и способностям. Источники такой индивидуальной изменчивости пока ещё поняты слабо и, скорее всего, окажутся чрезвычайно сложны. Однако как только мы их установим, у нас появится возможность индивидуализировать процесс обучения для каждого человека. Я не знаю точно, как это реализуется, но уверена, что образование в будущем будет радикально отличаться от существующего сегодня класса, где большинство учеников не используют большую часть своего потенциала.

Что психогенетика говорит о гендерных различиях, в какой степени они коренятся в наследственности?

– Не возьмусь говорить о других областях, но в области когнитивных способностей нам уже очень многое известно о гендерных различиях. Во-первых, по многим показателям успеваемости и когнитивных способностей средние гендерные различия сегодня или отсутствуют вообще, или очень маленькие. Наше исследование раннего развития близнецов (TEDS) неуклонно показывает очень слабые гендерные различия в школьной успеваемости, мотивации и когнитивных способностях или вообще их отсутствие. Есть некоторые области, в которых, по всей видимости, сохраняются различия, такие как высшая математика или некоторые специфические аспекты пространственных способностей (например, мысленное вращение), где мужской пол в среднем немного превосходит женский. На этот счёт существуют несколько рабочих гипотез. Например, когда у девочки есть брат-близнец, то в среднем такие девочки успешнее в тестах на мысленное вращение, чем девочки с сестрой-близнецом. Возможно, такой эффект объясняется внутриутробной передачей тестостерона от мальчика к девочке (или же другим гормональным механизмом). Разнообразные альтернативные объяснения тоже должны быть проверены, чем мы и занимаемся в нашей лаборатории. Я уверена, что некоторые аспекты гендерных различий связаны с различиями в генах, а некоторые имеют отношение к культурным и социоэкзогенным факторам. Однако есть важный момент, который нужно помнить: различие между людьми в рамках одной группы выше, нежели средние различия между любыми группами. Меня прежде всего интересует то, что придаёт человеку индивидуальные черты, а не то, за счёт чего он относится к той или иной группе. И впереди ещё очень много работы!

Расскажите, пожалуйста, о работе с Робертом Пломиным. Что бы Вы назвали главным промежуточным результатом проекта на сегодняшний день? С середины 1990-х возможности молекулярной генетики заметно возросли – как это влияло на исследования в рамках TEDS?

– Несомненно, шанс строить научную карьеру под руководством Роберта – одно из самых удачных событий в моей жизни. Я воспринимаю его как наставника, в самом глубоком значении этого слова. Он предоставил мне замечательные научные возможности, сопровождая мою работу консультациями и поддержкой на протяжении всего моего обучения и по сей день. Я восхищаюсь им как личностью и как учёным: будучи невероятно умным человеком, он полон энтузиазма и позитивной энергии, потрясающе продуктивен, умеет адаптироваться и, не останавливаясь, проводит самые захватывающие исследования на протяжении многих лет. Его TEDS – выдающийся проект, который уже добыл целый кладезь знаний по детскому развитию и продолжит оставаться бесценным источником информации на многие годы вперёд. Разумеется, я строю работу своей лаборатории на примере Роберта, пытаясь обеспечить своим студентам наилучшие условия для развития, стимулировать научное любопытство, оставаться позитивной и продуктивной, но прежде всего – уметь быстро приспосабливаться к изменениям. Как вы сказали, прогресс в области поведенческой генетики невероятный. Каждый день мы открываем что-нибудь новое, и специалистам приходится идти в ногу с постоянно обновляемыми знаниями и методами, чтобы разрабатывать и проверять новые гипотезы. TEDS – очень инновационный проект. Мы проводим параллельно близнецовые и молекулярно-генетические исследования. Что касается анализа данных по близнецам, некоторые из важнейших результатов включают в себя следующий вывод: то, что мы называем «среда», в высокой степени зависит от различий в генах – люди выбирают, создают и модифицируют своё окружение в зависимости от своих генетических характеристик. Другой важный вывод заключается в том, что сложные индивидуальные черты, как правило, полигенны, то есть представляют собой результат взаимодействия многих генов со слабовыраженным эффектом (а не так, что есть, допустим, конкретный ген, приводящий к шизофрении). Ещё одно важное наблюдение: большинство симптомов пониженной обучаемости лежит в той же плоскости единого генетически средового континуума, что и способности к обучению, то есть это не категорически различные свойства (иными словами, не существует «гена дислексии» – каждый из нас несёт в себе определённый риск данного нарушения, это часть естественного разнообразия). TEDS предоставил множество новых направлений для современных исследований, включая уточнение диагнозов (аутизм, СДВГ), понимание процессов обучения, а также развеял некоторые мифы о причинных воздействиях.

В отношении молекулярной генетики TEDS всегда находится на переднем крае. Мы начинали с изучения единичных генов, затем добрались до анализа в рамках генома, изучения взаимодействий генов и среды, эпигенетических исследований (например, дискордантные различия в экспрессии у однояйцовых близнецов), а теперь готовы к тому, чтобы работать с полностью секвенированными геномами. В ближайшем будущем станут доступны новые методы, и TEDS находится в наилучшей позиции, чтобы их применить, получив тысячи дискретных значений по каждому участнику на протяжении жизни. Когда испытуемые станут взрослыми, эти наборы данных будут уникальными в отношении того, как много информации собрано об одном человеке, включая его гены и условия окружающей среды. Это даст возможность на беспрецедентно детальном уровне изучить причины физиологических и психических нарушений, профессиональных успехов или неудач и многое другое. Наш российский проект PROGRESS (под который создана лаборатория в ТГУ – STRF.ru) нацелен на то, чтобы привнести в эти данные кросс-культурный компонент. Кроме того, российский проект находится в выгодном положении, чтобы сделать свой вклад в науку, так как может опереться на опыт TEDS и новейшие генетические методы.

У Вас интересная траектория научной карьеры. Как она складывалась, как Вы пришли к тому, чем занимаетесь сейчас? Почему выбрали именно психогенетику?

– С одной стороны, можно сказать, что то, чем я занимаюсь сейчас, напрямую связано с прошлыми занятиями. С другой стороны, возможно, что череда удачных событий в корне изменила мою траекторию. Как учёный я понимаю, что невозможно выявить общие причинно-следственные связи на уровне одного человека. И как психолог я знаю, что люди очень часто ошибаются в объяснении причин собственного поведения. В школе моими любимыми предметами были английский язык и литература. Я была буквально одержима книгами, музыкой и фильмами. Я поступила в Государственный педагогический университет им. Герцена в Петербурге на филологический факультет, продолжив таким образом свою страсть к литературе. Я считаю, что все пять лет обучения были потрясающими. У меня до сих пор сохранились живые воспоминания лекций, где рассказывали о древнегреческих трагедиях, Шекспире, Достоевском, Булгакове, Кафке и т.д. И было ещё языкознание, удивительный предмет, изучающий язык во всех его захватывающих аспектах. Тогда мне предложили вести учебный курс английского языка в одной из школ Петербурга. Ученики той школы уже изучали китайский с первого класса, и английский вводился со второго. Я была очень молодой, сама практически после школы (специализированной английской), и для меня это было серьёзным испытанием. Но со временем я убедилась, что обучать – здорово, я действительно получала от этого удовольствие. Каждый день дети узнавали и умели всё больше и больше, и это было замечательно. Однако я также помню ощущение индивидуальных различий: одни ученики усваивали материал с чрезвычайной быстротой, а другие продвигались крайне медленно. Причины такого положения дел не были мне очевидны. После окончания университета я переехала в Лондон по обстоятельствам личного характера. Там я работала учительницей русского языка и культуры в Русском языковом центре, и те же самые индивидуальные различия были абсолютно налицо – только теперь уже среди взрослых. Моими учениками становились актёры, банкиры, юристы, богатые меценаты и много других интересных людей – большинство весьма развитые интеллектуально – но лёгкость, с которой они могли обучаться языку, варьировала очень значительно. Затем я решила получить степень в области психологии и поступила в Биркбек-колледж Лондонского университета. Снова вечерние занятия, как во время получения первого образования в России (я сова – всё делаю по ночам!). Возможно, уже тогда я хотела получить образование, которое позволит мне изучать индивидуальные различия, хотя, может быть, меня просто привлекла идея заниматься психологией. Это психологическое образование тоже было отличным, и я впервые обнаружила, что могу быть успешной в науке, я хорошо успевала по биологическим аспектам психологии, нейронаукам и статистике – то, чего я совсем не ожидала. Практически сразу после этого, к огромной удаче, я была принята в программу MSc+PhD (магистр + кандидат) Центра социальной, генетической психиатрии и психиатрии развития под началом профессора Роберта Пломина, на которую было очень много претендентов. Я подала заявку, потому что это звучало заманчиво, но у меня практически не было надежд пройти. Однако каким-то чудом меня отобрали. И это событие совершенно перевернуло дальнейшую судьбу. Я открыла для себя все междисциплинарные подходы к изучению индивидуальных различий, включая генетику поведения – подход, позволяющий исследовать сложные взаимодействия генов и среды. Таким образом, я сделала полный круг: от первоначального интереса к различным способностям своих учеников к их изучению современнейшими методами. Я считаю себя счастливейшим человеком.

Какие качества, по Вашему мнению, нужны, чтобы стать успешным учёным, учитывая современную высококонкурентную среду мировой науки?

– Думаю, есть несколько путей добиться успеха в науке. Ум, критическое мышление, энтузиазм и упорный труд необходимы, но я бы сказала, что ещё очень важна щедрость – готовность помогать развиваться коллегам и студентам. Это создаёт хорошую атмосферу сотрудничества и приводит к более плодотворному и быстрому прогрессу.