Znaczenie H2

Uwaga na problemy z szacowaniem szerokiej dziedziczności odwraca uwagę od głębszych pytań o znaczenie stosunek, kiedy można go oszacować. Pomimo jego powszechnego stosowania jako miary tego, jak „ważne” geny wpływają na cechę, H2 ma w rzeczywistości specjalne i ograniczone znaczenie.

Z odpowiednio zaprojektowanego badania dziedziczności można wyciągnąć dwa wnioski. Po pierwsze, jeśli istnieje niezerowa dziedziczność, to w mierzonej populacji oraz w środowiskach, w których organizmy się rozwinęły, różnice genetyczne wpłynęły na zróżnicowanie między osobnikami, więc różnice genetyczne mają znaczenie dla cechy. To odkrycie nie jest trywialne i jest pierwszym krokiem w bardziej szczegółowym badaniu roli genów. Ważne jest, aby zauważyć, że sytuacja odwrotna nie jest prawdą. Stwierdzenie braku dziedziczności dla cechy nie jest dowodem na to, że geny są nieistotne; raczej pokazuje, że w konkretnej badanej populacji, nie ma zmienności genetycznej w odpowiednich loci lub że środowiska, w których powstała populacja były takie, że różne genotypy miały ten sam fenotyp. W innych populacjach lub w innych środowiskach cecha może być dziedziczna.

Ponadto musimy rozróżnić między genami, które są istotne dla cechy, a różnicami genetycznymi, które są istotne dla różnic w tej cechy. Eksperyment imigracji do Ameryki Północnej dowiódł, że umiejętność wymawiania dźwięków północnoamerykańskiego angielskiego, a nie francuskiego, szwedzkiego czy rosyjskiego, nie jest konsekwencją różnic genetycznych między naszymi przodkami imigrantami. Ale bez odpowiednich genów nie moglibyśmy w ogóle mówić w żadnym języku.

Po drugie, wartość H2 zapewnia ograniczoną prognozę wpływu modyfikacji środowiska w określonych okolicznościach. Jeśli wszystkie istotne zmiany środowiskowe zostaną wyeliminowane, a nowe stałe środowisko jest takie samo jak średnie środowisko w pierwotnej populacji, wówczas H2 szacuje, ile zmienności fenotypowej będzie nadal występować. Tak więc, gdyby odziedziczalność wyników testu IQ wynosiła, powiedzmy, 0,4, to gdyby wszystkie dzieci miały takie samo środowisko rozwojowe i społeczne jak „przeciętne dziecko”, zniknęłoby około 60% zmienności wyników testu IQ, a 40 procent pozostanie.

Wymóg, aby nowe stałe środowisko znajdowało się na środku starego rozkładu środowiskowego, jest absolutnie niezbędny do tej prognozy. Jeśli środowisko zostanie przesunięte w kierunku jednego lub drugiego końca rozkładu środowiskowego lub wprowadzane jest nowe środowisko, nic nie można przewidzieć. Na przykładzie wyników IQ dziedziczność nie daje nam żadnych informacji o tym, jak zmienne byłyby wyniki, gdyby środowisko rozwojowe i społeczne dzieci zostało ogólnie wzbogacone. Aby zrozumieć, dlaczego tak jest , musimy powrócić do koncepcji normy reakcji.

Rozdzielenie wariancji na komponenty genetyczne i środowiskowe S2g i S2e tak naprawdę nie oddziela genetyki od środowiska mentalne przyczyny zmienności. Rozważmy rysunek 25-9b. Gdy środowisko jest słabe (50), odmiana kukurydzy 2 daje znacznie większe plony niż odmiana 1, więc populacja składająca się z mieszanki tych dwóch odmian miałaby dużą zmienność genetyczną plonów. Ale w środowisku z 80 punktami nie ma różnicy w wydajności między genotypami 1 i 2, więc mieszana populacja nie miałaby żadnej genetycznej zmienności dla plonów w tym środowisku. Tak więc zmienność genetyczna została zmieniona przez zmianę środowiska. Z drugiej strony odmiana 2 jest mniej wrażliwa na środowisko niż odmiana 1, o czym świadczą nachylenia linii. Zatem populacja składająca się głównie z genotypu 2 miałaby mniejszą zmienność środowiskową niż populacja składająca się głównie z genotypu 1. Tak więc zmienność środowiskowa w populacji zmienia się poprzez zmianę proporcji genotypów.

Konsekwencją podanego argumentu jest znajomość odziedziczalność cechy nie pozwala nam przewidzieć, jak zmieni się dystrybucja tej cechy, jeśli albo częstotliwości genotypowe, albo czynniki środowiskowe ulegną znacznej zmianie.

Wszystko, co oznacza wysoka odziedziczalność, polega na tym, że dla określonej populacji rozwijającej się w określonym rozmieszczeniu środowisk, w których mierzono dziedziczność, średnie różnice między genotypami są duże w porównaniu ze zmiennością środowiskową w obrębie genotypów. Jeśli środowisko ulegnie zmianie, mogą wystąpić duże różnice w fenotypie.

Być może najbardziej znanym przykładem błędnego użycia argumentów dziedziczenia do twierdzenia o zmienności cechy jest przypadek wydajności ludzkiego IQ i sukces społeczny. W 1969 roku psycholog edukacyjny, A. R. Jensen, opublikował w Harvard Educational Review długi artykuł, w którym zadał pytanie (w tytule) „O ile możemy zwiększyć IQ i osiągnięcia szkolne?” Wniosek Jensena brzmiał: „niewiele”. Jako wytłumaczenie i dowód tej niezmienności, zaproponował on twierdzenie o wysokiej odziedziczalności dla wyników IQ. Wiele razy krytykowano dowody oferowane przez Jensena na temat wysokiej odziedziczalności wyników IQ. Jednak niezależnie od prawidłowej wartości H2 dla wyników IQ, prawdziwy błąd argumentu Jensena polega na jego równaniu wysokiej odziedziczalności z niezmiennością. W rzeczywistości dziedziczność IQ nie ma znaczenia dla pytania postawionego w tytule jego artykułu.

Aby zobaczyć, dlaczego tak jest, rozważmy wyniki badań adopcyjnych, w których dzieci są oddzielone od ich biologicznego rodzice w okresie niemowlęcym i wychowywani przez rodziców adopcyjnych. Chociaż wyniki mogą różnić się ilościowo w zależności od badania, istnieją trzy wspólne cechy. Po pierwsze, rodzice adopcyjni mają generalnie wyższe wyniki IQ niż rodzice biologiczni. Po drugie, adoptowane dzieci mają wyższe wyniki IQ niż ich biologiczni rodzice. Po trzecie, adoptowane dzieci wykazują wyższą korelację wyników IQ z rodzicami biologicznymi niż z rodzinami adopcyjnymi. Poniższa tabela jest hipotetycznym zestawem danych, który przedstawia wszystkie te cechy, w wyidealizowanej formie, w celu zilustrowania pojęć. Wyniki przyznane rodzicom mają być średnią matek i ojca.

Po pierwsze, widzimy, że dzieci mają wysoką korelację z rodzicami biologicznymi, ale niską korelację z rodzicami adopcyjnymi. W rzeczywistości w naszym hipotetycznym przykładzie korelacja dzieci z biologicznymi rodzicami wynosi r = 1,00, ale w przypadku rodziców adopcyjnych jest to r = 0. (Korelacja między dwoma zestawami liczb nie oznacza, że oba zestawy są identyczne, ale że dla każdego wzrostu jednostki w jednym zestawie występuje stały wzrost proporcji w drugim zestawie. Patrz strona 768 Dodatku statystycznego na końcu tego rozdziału). Ta doskonała korelacja z rodzicami biologicznymi i zerowa korelacja z rodzicami adopcyjnymi oznacza, że H2 = 1, biorąc pod uwagę argumenty przedstawione na stronie 755. Wszystkie różnice w IQ między dziećmi są wyjaśnione przez różnice między biologicznymi rodzicami.

Po drugie, zauważamy jednak, że każdy z wyników IQ dzieci jest o 20 punktów wyższe niż wyniki IQ ich odpowiednich biologicznych rodziców, a średni IQ dzieci jest równy średniemu IQ rodziców adopcyjnych. Tym samym adopcja podniosła średni IQ dzieci o 20 punktów wyższy niż średni IQ ich biologicznych rodziców; tak więc jako grupa dzieci przypominają swoich adopcyjnych rodziców. Mamy więc doskonałą odziedziczalność, ale wysoką plastyczność środowiskową.

Badacz, który jest poważnie zainteresowany wiedzą, w jaki sposób geny mogą ograniczać lub wpływać na przebieg rozwoju jakiejkolwiek cechy w jakimkolwiek organizmie, musi bezpośrednio zbadać normy reakcji różne genotypy populacji w zakresie przewidywanych środowisk. Nie mniej szczegółowe informacje wystarczą. Miary podsumowujące, takie jak H2, nie są pierwszymi krokami w kierunku pełniejszej analizy i dlatego nie są same w sobie wartościowe.