Informatie

Zijn er een gen of genen voor intelligentie?

Zijn er een gen of genen voor intelligentie?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ik weet bijna niets van genetica, maar ik voelde me een beetje geïnteresseerd in het onderwerp genetica en de rol ervan in intelligentie en ik vond rapporten die spreken over bepaalde genen die bijdragen aan intelligentie

https://www.nature.com/news/smart-genes-prove-elusive-1.15858 https://www.newsweek.com/how-be-smart-intelligence-linked-500-genes-large-new-study -842454

Wat ik niet begrijp is als slechts enkele mensen deze 500 genen hebben of dat de hele menselijke populatie deze genen heeft?


Is IQ erfelijk?

Laat ik beginnen met te zeggen dat er geen algemeen overeengekomen methode is om IQ te meten (bedankt @mdperry). Dit in gedachten houdend…

Ja, studies hebben aangetoond dat IQ erfelijk is. Of liever gezegd, IQ heeft een erfelijkheidsgraad die verschilt van zowel 0 als 1, wat betekent dat zowel omgevingsvariatie als genetische variatie een rol spelen bij het bepalen van het IQ van een individu. Studies tonen aan dat IQ-erfelijkheid varieert tussen 0,5 (ref) en 0,8 (ref). Voor meer informatie kunt u dit bericht bekijken.

Om het concept erfelijkheidsgraad te begrijpen, gelieve te kijken naar Waarom is een erfelijkheidscoëfficiënt geen index van hoe "genetisch" iets is?.

Welke genen dragen hieraan bij?

IQ is een polygene eigenschap, wat betekent dat veel loci (locus = positie in het genoom) de variatie in IQ beïnvloeden. Voor meer informatie over die loci, bekijk dit bericht.

Wat ik niet begrijp is als slechts enkele mensen deze 500 genen hebben of dat de hele menselijke populatie deze genen heeft?

Uw misverstand komt voort uit een misverstand over de concepten van gen en allel. Je zou moeten beginnen met het bekijken van de definitie van de drie volgende termen:

Hieronder zal ik geen commentaar geven op de 500 genen die in dit populaire artikel worden geclaimd en zal ik ze gewoon als geldig beschouwen zonder de complicatie achter de methodologie die voor een dergelijke schatting wordt gebruikt in overweging te nemen en over welke originele artikelen dit populaire artikel citeert.

Met uitzondering van eventuele variatie in het aantal kopieën, deelt de hele menselijke populatie deze 500 genen, maar niet iedereen heeft hetzelfde allel op deze 500 loci.


Genbewerking werkt niet op complexe eigenschappen zoals intelligentie

Vorige week kwamen wetenschappers in Washington DC bijeen voor de internationale top over het bewerken van menselijke genen om een ​​technologie te bespreken, CRISPR-CAS9 genaamd, die het DNA van vrijwel elk organisme kan invoegen, verwijderen en veranderen. Het is relatief eenvoudig, goedkoop en nauwkeurig, en wordt al in laboratoria over de hele wereld gebruikt om cellen te maken en proefdieren te kweken met gemodificeerd DNA voor de studie van ziekten.

CRISPR zou ook kunnen worden gebruikt om DNA in menselijke embryo's te modificeren, maar het is de vraag of dit moet worden toegestaan. Een van de zorgen die wetenschappers en bio-ethici hebben benadrukt, zijn erfelijke genmodificaties en het gebruik van deze technologie om 'designerbaby's' te creëren. CRISPR biedt nieuwe mogelijkheden voor de behandeling en preventie van ziekten, maar met onbekende en mogelijk substantiële risico's die een ethische discussie rechtvaardigen. En deze discussie moet geworteld zijn in een begrip van wat wel en niet zinvol kan worden bewerkt.

Ik bestudeer de genetische voorspelling van complexe ziekten en eigenschappen. Onderzoek in mijn vakgebied heeft consequent aangetoond dat menselijke eigenschappen en veel voorkomende ziekten niet genetisch genoeg zijn om te worden voorspeld met behulp van DNA-tests. Om dezelfde redenen zal het onmogelijk zijn om de aanwezigheid van eigenschappen in embryo's succesvol te programmeren.

Elke bezorgdheid dat CRISPR een stap verder zou kunnen gaan om baby's te verbeteren door gunstige eigenschappen zoals intelligentie en atletisch vermogen te selecteren, is mogelijk ongegrond.


Ronald Reagan baande de weg voor Donald Trump

Als je wilt begrijpen waarom mensen oorlogen voeren, is daar een gen voor. Wil je begrijpen waarom mannen vrouwen verkrachten? Daar is een gen voor. Wil je begrijpen waarom de 'nationale karakters' van Oost-Azië, het Westen en Afrika anders zijn? We hebben die genen ook gedekt. Inderdaad, als we de meest populaire media mogen geloven, is er een gen voor zowat elke ongelijkheid en ongelijkheid in de moderne samenleving.

Genetisch determinisme en zijn lelijkere neef, sociaal darwinisme, maken een comeback. Gewapend met grote genomische datasets en een arsenaal aan statistische technieken, is een kleine maar vocale groep wetenschappers vastbesloten om op zoek te gaan naar de genetische basis van alles wat we zijn en alles wat we doen.

De relatie tussen genetica en biologisch determinisme is bijna net zo oud als het veld zelf. Per slot van rekening begon een van de meest vooraanstaande moderne instituten voor genetica, het Cold Spring Harbor Laboratory, als een eugenetisch instituut met onder meer lobbyen voor eugenetische wetgeving om immigratie te beperken en 'defecten' te steriliseren, het publiek voor te lichten over eugenetische gezondheid en het verspreiden van eugenetische ideeën breed.”

De laatste golf van biologisch determinisme zet deze lange geschiedenis voort, maar verschilt op een cruciale manier van het verleden. We staan ​​aan het begin van het genomics-tijdperk - een tijdperk waarin de vooruitgang in de moleculaire biologie het mogelijk maakt om minuscule genetische verschillen tussen mensen nauwkeurig te meten. Gecombineerd met het feit dat we in een nieuw verguld tijdperk leven waar een kleine mondiale elite toegang heeft tot en rechtvaardiging nodig heeft voor ongekende hoeveelheden rijkdom en macht, zijn de omstandigheden rijp voor een gevaarlijke heropleving van biologisch determinisme.

Tegenwoordig kost het $ 5000 om een ​​genoom te sequensen, om de 6 miljard As, C's, T's en G's te identificeren die het DNA van een individu bepalen. Binnenkort kost het minder - veel minder. Er wordt ons verteld dat dit een revolutionair moment is. Met toegang tot gedetailleerde genetische informatie zullen medische professionals en genetisch adviseurs binnenkort in staat zijn om de ziekten waarvoor we vatbaar zijn te identificeren en hun impact te helpen voorkomen of minimaliseren door middel van 'gepersonaliseerde geneeskunde'.

De wetenschappelijke kennis die uit deze gegevens wordt gehaald, is van onschatbare waarde. We beginnen te begrijpen hoe virussen evolueren, de genetische mutaties die kanker veroorzaken, en de genetische basis van cellulaire identiteit. De sequencing-revolutie heeft ons in staat gesteld de moleculaire basis van genetische regulatie te bestuderen en verbazingwekkende nieuwe spelers te identificeren, zoals niet-coderende RNA's en chromatine-modificaties. Al onze ideeën over biologie krijgen een nieuwe vorm.

Een van de meest opvallende resultaten van de nieuwe sequencing-onderzoeken is hoe vergelijkbaar mensen eigenlijk zijn - we verschillen slechts in 0,1% van ons DNA van elkaar. Toch geeft deze 0,1% van het genoom aanleiding tot de variaties die we tussen mensen zien in eigenschappen zoals huidskleur, lengte en neiging tot ziekte. Een belangrijk doel van de moderne genetica is om een ​​bepaalde genoomvariant te relateren aan een specifieke eigenschap of ziekte. Om dit te doen, ontwikkelen wetenschappers krachtige nieuwe statistische hulpmiddelen om een ​​schat aan sequentiegegevens van populaties over de hele wereld te analyseren.

De relatie tussen genen en waarneembare eigenschappen staat buiten kijf. Lange ouders hebben vaak lange kinderen. Donkerharige ouders hebben donkerharige kinderen. Dat eigenschappen erfelijk zijn, is duidelijk sinds Mendel zijn beroemde erfelijkheidswetten heeft gecodificeerd, afgeleid uit statistische waarnemingen van meer dan 29.000 erwtenplanten. In de klassieke Mendeliaanse genetica worden afzonderlijke genen die coderen voor afzonderlijke eigenschappen onafhankelijk van elkaar doorgegeven aan hun nakomelingen. Er is dus een duidelijke mapping tussen genetische informatie, of genotype, en waarneembare eigenschappen, of fenotype. Een enkel gen (technisch gezien een locus of genetische locatie) codeert voor een enkele eigenschap en wordt niet beïnvloed door de andere eigenschappen die een persoon bezit. Bovendien hebben omgevingsfactoren weinig invloed op de meeste Mendeliaanse eigenschappen. Bekende voorbeelden die in dit kader vallen, zijn sikkelcelanemie en cystische fibrose, elk veroorzaakt door een mutatie in een specifiek gen.

Het is nu echter duidelijk dat de eenvoudige veronderstellingen die ten grondslag liggen aan de Mendeliaanse genetica niet van toepassing zijn op de meeste eigenschappen en ziekten. Bijna alle fenotypes, van lengte en oogkleur tot ziekten zoals diabetes, komen voort uit extreem complexe interacties tussen meerdere genen (loci) en de omgeving. In tegenstelling tot de Mendeliaanse genetica, waar men gemakkelijk het gen kan identificeren dat codeert voor een bepaalde eigenschap, is er voor veel eigenschappen geen eenvoudige mapping van genotype naar fenotype.

De enorme hoeveelheid DNA-sequentiegegevens die nu beschikbaar zijn, heeft wetenschappers ervan overtuigd dat ze deze uitdaging kunnen overwinnen. Om dit te doen, ontwikkelen ze nieuwe wetenschappelijke en statistische hulpmiddelen die zijn gericht op het analyseren en extraheren van genetische informatie uit sequentiegegevens. Het doel van deze genoombrede associatiestudies (GWAS) is om een ​​blauwdruk te bieden voor het decoderen van de informatie in ons DNA en om de genetische basis van complexe eigenschappen en ziekten te identificeren. GWAS is nu een hoofdbestanddeel van de moderne populatiegenetica. Dit wordt weerspiegeld in de astronomische toename van het aantal gepubliceerde GWAS in het afgelopen decennium, van enkele cijfers in 2005 tot meer dan dertienhonderd tot nu toe. Er zijn GWAS over lichaamslengte, geboortegewicht, inflammatoire darmziekte, hoe mensen reageren op bepaalde medicijnen of vaccins, kankers, diabetes, de ziekte van Parkinson en meer. Er zijn eigenlijk zoveel GWAS dat er gespecialiseerde kijkers zijn gemaakt om wetenschappers te helpen de resultaten van al deze onderzoeken te visualiseren.

Gezien de toenemende prevalentie van GWAS, is het nuttig om de basislogica die aan deze onderzoeken ten grondslag ligt, uit te leggen. De concepten van fenotypische en genetische variaties spelen een centrale rol in GWAS. Fenotypische variatie wordt gedefinieerd als de variatie van een eigenschap in een populatie (zoals de verdeling van lengtes in de populatie van Amerikaanse mannen). Merk op dat om fenotypische variatie te definiëren, we een populatie moeten specificeren. Dit is een a priori keuze die gemaakt moet worden om een ​​statistisch model te construeren. De keuze van de populatie is vaak een belangrijke bron van vooringenomenheid wanneer verborgen sociale veronderstellingen GWAS binnenkomen - dit geldt met name voor onderzoeken die genetische variatie tussen "raciale" groepen proberen te begrijpen.

GWAS probeert de waargenomen fenotypische variatie statistisch te verklaren in termen van de genetische variatie in dezelfde populatie. Dit is waar moderne genomics uitblinkt. Waar men in het pregenomische tijdperk hard moest werken om genetische variatie op één locus te meten, kan men nu een gemakkelijk beschikbare openbare database raadplegen om de genetische variatie van duizenden individuen over het hele genoom te achterhalen. De meeste GWAS richten zich op single-nucleotide polymorphisms (SNP's): DNA-sequentievariaties die voorkomen op een enkele base in het genoom (bijv. AAGGCT versus AAGTCT). Wetenschappers hebben ongeveer 12 miljoen SNP's waargenomen in menselijke populaties. Dit aantal lijkt misschien ongelooflijk groot, maar er zijn 6 miljard basen in het menselijk DNA. Dus slechts 0,2% van alle DNA-basen vertoont enige variatie in alle bemonsterde menselijke populaties. Voor een eigenschap zoals lengte zijn er ongeveer 180 SNP's waarvan bekend is dat ze bijdragen aan de variatie in menselijke lengte.

Het doel van GWAS is om genotypische variatie te relateren aan fenotypische variantie. Dit wordt vaak uitgedrukt in een concept genaamd erfelijkheidsgraad, die de fenotypische variantie probeert te verdelen in een genetische en een omgevingscomponent. Ruwweg wordt erfelijkheid gedefinieerd als de fractie van de fenotypische variatie die we kunnen toeschrijven aan genetische variatie. Een erfelijkheidsgraad van nul betekent dat alle fenotypische variantie omgevingsfactoren zijn, terwijl een erfelijkheidsgraad van één betekent dat deze volledig genetisch is.

Achter het concept van erfelijkheid gaat een hele wereld schuil van vereenvoudigende aannames over hoe biologie werkt en hoe genen en omgeving op elkaar inwerken, allemaal gefilterd door steeds gecompliceerdere en stompzinnigere statistische modellen. Erfelijkheid hangt af van de gekozen populaties en de omgevingen die door de experimenten worden onderzocht. Zelfs het zuivere onderscheid tussen omgeving en genen is op een bepaald niveau kunstmatig. Zoals Richard Lewontin opmerkt:

De zeer fysieke aard van de omgeving zoals deze relevant is voor organismen wordt bepaald door de organismen zelf. . . . Een bacterie die in vloeistof leeft, voelt de zwaartekracht niet omdat hij zo klein is. . . maar zijn grootte wordt bepaald door zijn genen, dus het is het genetische verschil tussen ons en bacteriën dat bepaalt of de zwaartekracht relevant voor ons is.

Dit alles wil zeggen dat, hoewel erfelijkheid een nuttig concept is, het een abstractie is - een die volledig afhangt van de statistische modellen (met al hun aannames en vooroordelen) die we gebruiken om het te definiëren.

Het belangrijkste is voor onze doeleinden, zelfs voor een extreem erfelijke eigenschap zoals lengte, de omgeving kan de waargenomen eigenschappen drastisch veranderen. Tijdens de Guatemalteekse burgeroorlog bijvoorbeeld, hebben door de VS gesteunde doodseskaders en paramilitairen de landelijke, inheemse bevolking van Guatemala mishandeld, wat leidde tot wijdverbreide ondervoeding. Veel Maya-vluchtelingen vluchtten naar de Verenigde Staten om aan het geweld te ontsnappen. Door de lengtes van zes- tot twaalfjarige kinderen van Guatemala Maya te vergelijken met Amerikaanse Maya's, ontdekten onderzoekers dat de Amerikanen 10,24 centimeter groter waren dan hun Guatemalteekse tegenhangers, grotendeels als gevolg van voeding en toegang tot gezondheidszorg. Ter vergelijking: het gen waarvan bekend is dat het de lengte het meest beïnvloedt, het groeifactorgen GDF5, wordt geassocieerd met veranderingen in hoogte van slechts 0,3 tot 0,7 centimeter, en dit alleen voor deelnemers met Europese voorouders.

Dergelijke dramatische omgevingsinvloeden zijn aan de orde van de dag. Zo wordt aangenomen dat de erfelijkheidsgraad van diabetes type II, gecorrigeerd voor leeftijd en Body Mass Index (BMI), tussen 0,5 en 0,75 ligt (iets minder dan die van lengte, maar zoals hierboven besproken, moet dit getal worden genomen met een korrel zout). Momenteel kunnen GWAS slechts ongeveer 6% van deze erfelijkheidsgraad verklaren, zonder loci (genen) die bijzonder voorspellend zijn voor het al dan niet ontwikkelen van diabetes. In tegenstelling tot genetica verhoogt een ongezonde BMI - een eenvoudige maatstaf voor het overgewicht van een persoon - de kans op het ontwikkelen van diabetes bijna achtvoudig.

Hetzelfde verhaal geldt voor IQ - een hoofdbestanddeel van genetische studies over 'intelligentie'. Als we de validiteit van IQ-tests even terzijde schuiven, laten onderzoeken zien dat de IQ-scores in de loop van de twintigste eeuw langdurig en aanhoudend zijn gestegen (het Flynn-effect), wat wijst op het belang van de omgeving in plaats van genetica bij het bepalen van het IQ.

Schizofrenie is een ander voorbeeld. In zijn uitstekende blog Cross-Check bespreekt John Horgan CMYA5, dat in de populaire pers wordt aangeprezen als het 'schizofrenie-gen'. Hij wijst erop dat als je dit gen bij je hebt, je risico op schizofrenie met slechts 0,07% tot 1,07% stijgt. In tegenstelling, "als u een schizofreen eerstegraads familielid heeft, zoals een broer of zus, is uw kans om schizofreen te worden ongeveer 10%, wat meer dan 100 keer het extra risico is van het hebben van het CMYA5-gen." Dergelijke resultaten zijn niet ongewoon. Het veld maakt zich eigenlijk grote zorgen over het gebrek aan voorspellende kracht van GWAS (vaak besproken in de context van het probleem van "ontbrekende erfelijkheid").

Ondanks het beperkte succes van GWAS, is het twijfelachtig dat genetische deterministische claims in de nabije toekomst zullen afnemen. De belangrijkste reden hiervoor is de enorme hoeveelheid nieuwe genetische gegevens die momenteel wordt gegenereerd. Deze stortvloed aan gegevens is de natte droom van een biologische determinist. Voor het geval je denkt dat ik overdrijf, hier is een citaat uit een recente studie over "de genetische architectuur van economische en politieke voorkeur", gepubliceerd in PNAS, een toonaangevend wetenschappelijk tijdschrift. Het is niet verrassend dat de SNP's die ze identificeerden "slechts een klein deel van de totale variantie verklaren." Verre van ontmoedigd besluiten de auteurs hun samenvatting met een optimistische noot:

Deze resultaten brengen een waarschuwende boodschap over of, hoe en hoe snel moleculair genetische gegevens kunnen bijdragen aan, en mogelijk transformeren, onderzoek in de sociale wetenschappen. We stellen enkele constructieve antwoorden voor op de inferentiële uitdagingen die worden gesteld door de kleine verklarende kracht van individuele SNPS.

De pure overmoed spreekt voor zich. Gezien de moeilijkheid om GWAS te gebruiken om lengte te verklaren - een gemakkelijk te kwantificeren, gemakkelijk te meten eigenschap - de absurditeit om te beweren de genetische basis te identificeren van slecht gedefinieerde, tijdelijk variabele, moeilijk te kwantificeren eigenschappen zoals intelligentie, agressie of politieke voorkeur is overduidelijk.

Hoe dan ook, het draaiboek van de genetische determinist in het genomics-tijdperk is duidelijk: verzamel massale hoeveelheden sequentiegegevens. Zoek een slecht gedefinieerde eigenschap (zoals politieke voorkeur). Zoek een gen dat statistisch oververtegenwoordigd is in de subpopulatie die die eigenschap 'bezit'. Verkondig de overwinning. Negeer het feit dat deze genen de fenotypische variantie van de eigenschap niet echt verklaren. Beweer in plaats daarvan dat als we maar meer gegevens hadden, de statistieken allemaal zouden kloppen. Generaliseer deze resultaten verder naar het niveau van samenlevingen en claim dat ze de fundamentele genetische basis van menselijk gedrag verklaren. Schrijf een persbericht en wacht tot de media lovende recensies schrijven. Herhaal met een andere dataset en een andere eigenschap.

Biologisch determinisme lijkt plausibel juist omdat het de illusie wekt dat het gebaseerd is op wetenschappelijke waarneming. Geen enkele wetenschapper is het ermee eens dat de basisbouwstenen van een organisme zijn gecodeerd in zijn genetisch materiaal, en dat evolutie, door een combinatie van genetische drift en selectie, die genen heeft gevormd. Maar proberen menselijk gedrag, of het nu gaat om het eten van een hele zak chips of het voeren van oorlog, aan een reeks genen toe te schrijven, is duidelijk een raadselachtige oefening.

Zoals Nigel Goldenfeld en Leo Kadanoff smeken in een prachtig artikel over complexe systemen: “Gebruik het juiste niveau van beschrijving om de fenomenen van belang te vangen. Modelleer bulldozers niet met quarks.” Hoewel het zeker waar is dat alle eigenschappen van een bulldozer het resultaat zijn van de deeltjes waaruit het bestaat, zoals quarks en elektronen, is het nutteloos om na te denken over de eigenschappen van een bulldozer (zijn vorm, kleur, functie) in termen van die deeltjes. De vorm en functie van een bulldozer zijn opkomende eigenschappen van het systeem als geheel. Net zoals je de eigenschappen van een bulldozer niet kunt herleiden tot die van quarks, kun je de complexe gedragingen en eigenschappen van een organisme niet herleiden tot zijn genen. Marx maakte hetzelfde punt toen hij stelde dat "alleen kwantitatieve verschillen voorbij een bepaald punt overgaan in kwalitatieve veranderingen."

Als de filosofische en wetenschappelijke grondslagen van genetische deterministische beweringen zo problematisch zijn, waarom wordt zo'n slordig denken dan beloond met voorpagina-artikelen in de New York Times Wetenschap sectie? Om dit te beantwoorden, moeten we niet alleen naar de wetenschap kijken, maar ook naar de politiek.

We leven in een tijdperk waarin bedrijven ongekende winsten maken, een kleine elite enorme rijkdom verzamelt en de ongelijkheid een niveau bereikt dat het niveau van het vergulde tijdperk benadert. De tegenstellingen tussen neoliberaal kapitalisme en democratische impulsen worden voortdurend blootgelegd. De beweringen van gelijke kansen die ten grondslag liggen aan een groot deel van het liberale denken, worden een farce. De incongruentie tussen wat het kapitalisme beweert te zijn en de realiteit van het kapitalisme wordt steeds duidelijker.

De aantrekkingskracht van biologisch determinisme is dat het plausibele, wetenschappelijke verklaringen biedt voor maatschappelijke tegenstellingen die door het kapitalisme worden veroorzaakt. Als diabetes type II wordt teruggebracht tot het probleem van de genetica (wat het zeker tot op zekere hoogte is), dan hoeven we niet na te denken over de opkomst van obesitas en de onderliggende oorzaken ervan: het monopolie van de agro-industrie, inkomensongelijkheid en klasse -gebaseerde verschillen in voedselkwaliteit. Combineer dit met de prevalentie van op medicijnen gebaseerde oplossingen voor ziekten die door de farmaceutische industrie worden gepusht en het is geen verrassing dat we de indruk krijgen dat complexe sociale fenomenen herleidbaar zijn tot eenvoudige wetenschappelijke feiten.

Biologisch determinisme, om de grote literatuurcriticus Roberto Schwarz te parafraseren, is een maatschappelijk noodzakelijke illusie met een goede basis. Net als kunst en literatuur is wetenschap „historisch gevormd en . . . registreert het sociale proces waaraan het zijn bestaan ​​te danken heeft.” Wetenschappers erven de vooroordelen van de samenlevingen waarin ze leven en werken. Nergens is dit duidelijker dan in de moderne incarnatie van biologisch determinisme met zijn uitgesproken neoliberale veronderstellingen over mensen en samenlevingen.

De geschiedenis van de biologie is bezaaid met gruwelijke voorbeelden van misbruik van genetica (en evolutietheorie) om macht en ongelijkheid te rechtvaardigen: evolutionaire rechtvaardigingen voor slavernij en kolonialisme, wetenschappelijke verklaringen voor verkrachting en patriarchaat, en genetische verklaringen voor de inherente superioriteit van de heersende elite . We moeten onvermoeibaar werken om ervoor te zorgen dat de geschiedenis zich niet herhaalt in het genomics-tijdperk.


Resultaten

IQ-gerelateerde genen zijn verrijkt in meerdere regio's van chromosomen 7 en X

Om de genetische complexiteit van de IQ-score aan te pakken, hebben we IQdb (//IQdb.cbi.pku.edu.cn) ontwikkeld, een openbaar beschikbare database voor het onderzoeken van IQ-geassocieerde menselijke genen 7 . In IQdb dienen 158 experimenteel geverifieerde genen uit de literatuur als de kerndataset, waarvan ongeveer 16% van de IQ-gerelateerde genen zich op het X-chromosoom bevinden. Er wordt gemeld dat slechts 3,4% van alle menselijke genen tot X-chromosoom 12 behoren. Het voor de hand liggende contrast kan erop wijzen dat de IQ-gerelateerde genen oververtegenwoordigd zijn op het X-chromosoom. Om meer gedetailleerd te verduidelijken welke genomische regio's grotere aantallen IQ-gerelateerde genen bevatten, hebben we een hypergeometrische test aangenomen op basis van het gengehalte van elke cytoband op het menselijk genoom. De verdere verrijkingsanalyse identificeerde 10 genomische regio's met een aanzienlijk grotere hoeveelheid IQ-gerelateerde genen. Van de 10 regio's behoren er 4 tot het X-chromosoom, waaronder Xp, Xq, Xq28 en Xp11. Een eerdere genexpressiestudie toonde aan dat de genen op het X-chromosoom eerder tot expressie komen in hersengebieden en voortplantingsweefsels 13 . Onze resultaten kunnen in overeenstemming zijn met het idee dat genen op het X-chromosoom geassocieerd kunnen zijn met de kwantitatieve IQ-score 12 . Aangezien het X-chromosoom belangrijk is voor seksuele differentiatie, kan de verrijking van IQ-gerelateerde genen op het X-chromosoom een ​​stimulans zijn om verschillen in de IQ-scores tussen de geslachten te onderzoeken 14,15.

Eerdere studies hebben 46 genomische regio's geïdentificeerd die betrokken zijn bij IQ met behulp van een koppelingsbenadering 7 . Hoewel geen van deze regio's zich op het X-chromosoom bevindt, zijn er zes van chromosoom 7 bij de mens (13,04%). Van de tien genomische regio's met verrijkte IQ-gerelateerde genen, zijn er zes niet op het X-chromosoom, waaronder 7q, 7q11, 7q31, 8p12, 15q14 en 17p13. Met uitzondering van 8p12 16 overlapt geen van deze genomische regio's met de genomische regio's in de eerdere koppelingsstudies. Drie van de zes regio's zijn van chromosoom 7, goed voor 8,86% van de 158 IQ-gerelateerde genen (tabel 1). Een eerdere studie toonde aan dat 7q31-36 mogelijk verband houdt met het verbale IQ op basis van 361 Australische en Nederlandse tweelingen 17 . Onze resultaten kunnen complementaire rollen van de genen op chromosoom 7 in algemene intelligentie blootleggen.

Samenvattend, onze analyse vernauwt de waarschijnlijke genomische regio's tot verschillende waarschijnlijke kandidaten, wat een beter begrip geeft van een IQ-gerelateerde genomica en een zeer rationele manier om verschillen zoals geslacht te interpreteren. Met name onze op genverrijking gebaseerde benadering heeft meerdere genomische regio's in chromosoom X geïdentificeerd, die in eerdere koppelingsstudies werden gemist. Dit verschil kan worden veroorzaakt door de steekproefomvang van de populatie in koppelingsonderzoeken. De andere mogelijke reden is dat de meeste genen op chromosoom X in IQdb worden verzameld op basis van op één gen gebaseerde functionele studies. Genetische associatie is in opkomst als een grootschalige screeningtool. Deze kleine proporties van genomische regio's hebben globaal onderzoek van het genoom / proteoom op een grotere populatie mogelijk gemaakt.

De verrijkte doelgenen in 158 IQ-gerelateerde genen voor transcriptiefactoren en miRNA's gerelateerd aan psychische stoornissen

Een fundamenteel probleem in biologische systemen is het ontdekken van potentiële regulatoren voor kandidaatgenen, die ons kunnen helpen de volledige hoeveelheid genetische informatie te begrijpen. Vergeleken met verrijkte IQ-gerelateerde genen leert regulatie ons niet over de lineaire relatie met het fysieke chromosoom, maar over de dynamische mechanismen van onderliggende veranderingen in de omgeving.

De modificerende effecten van verschillende soorten regulerende genen worden op grote schaal bestudeerd en kunnen worden voorspeld op basis van sequentiekenmerken van hun potentiële doelwitgenen. Transcriptiefactor (TF) kan genexpressie beïnvloeden door transcriptie-activering of onderdrukking van doelgenen met verschillende bindingsefficiëntie in promotorregio's 18 . De andere grote groep regulatoren, MicroRNA (miRNA), kan mRNA-expressie reguleren op post-transcriptioneel niveau, zoals afbraak of translationele repressie door het doelgen te binden met kleine complementaire sequenties 19 . Om potentiële stroomopwaartse TF's en miRNA's als mogelijke regulatoren van de 158 genenset te identificeren, hebben we verrijkingsanalyse uitgevoerd op zowel TF- als miRNA-doelen. In totaal hebben we zeven TF's geïdentificeerd die waarschijnlijk de reeks IQ-gerelateerde genen reguleren. Dit zijn FOXF2, FOXO4, MAZ, MEF2A, NFIL3, TCF3 en TFAP4. NFIL3 is naar verluidt gerelateerd aan neuronziekte 20 . Het meest opmerkelijke is dat MEF2 de door leren veroorzaakte structurele plasticiteit en geheugenvorming negatief reguleert 21 . Er zijn 16 doelgenen voor MEF2 in 158 genenset, waaronder: ATXN1, BDNF, BRAF, DBH, DMD, DMPK, DRD3, GNAS, GRIN2B, IL1RAPL1, IL6R, NR3C2, PHOX2B, SNAP25, TMEM67 en TSC1. Op basis van padannotatie ontdekten we dat zes van hen (BDNF, BRAF, DRD3, GNAS, GRIN2B en SNAP25) hadden functies in het neuronale systeem. Bovendien zijn de genen DRD3, GNAS en GRIN2B waren gerelateerd aan de dopaminerge synaps. Deze MEF2-doelen in de IQ-gerelateerde genenset kunnen de kerntranscriptiecircuits vormen die de geheugenvorming met betrekking tot IQ beïnvloeden, wat een verdere experimentele validatie smeekt.

Op basis van een vergelijkbare benadering ontdekten we dat 16 menselijke miRNA's de neiging hadden om IQ-gerelateerde genen te reguleren. Het waren hsa-let-7i, hsa-mir-15b, hsa-mir-16, hsa-mir-181d, hsa-mir-195, hsa-mir-30a-3p, hsa-mir-30e-3p, hsa- mir-330, hsa-mir-374, hsa-mir-424, hsa-mir-429, hsa-mir-497, hsa-mir-515-5p, hsa-mir-519e, hsa-mir-522 en hsa- mir-96. Vier van hen, hsa-let-7i, hsa-miR-15b, hsa-miR-195 en hsa-miR-330, waren gerelateerd aan psychische stoornissen op basis van ziekte-annotatie. Zowel hsa-miR-15b als hsa-miR-195 behoren tot de miR-15-familie, die bij schizofrenen is opgereguleerd in de superieure temporale gyrus en de dorsolaterale prefrontale cortex 22 . Deze twee miRNA's kunnen wijdverbreide genstilte in de cel bemiddelen. Van de 158 IQ-gerelateerde genen zijn de doelen van deze twee miRNA's: ADRB2, ATXN2, BDNF, GHR, IL1RAPL1, KCNJ2, MAP2K1, PAFAH1B1, RAF1, RELN, RPS6KA3, SIGMAR1, SLC6A4 en STX1A. Als we deze set vergelijken met die van de MEF2-doelen, komt alleen BDNF voor in beide sets doelen van psychische stoornis-gerelateerde TF's en miRNA's, wat de centrale rol ervan in signaalroutes gerelateerd aan menselijke intelligentie en zijn potentiële rol als het centrum van regelgevende circuits in de IQ-gerelateerde genen 23 .

Reconstructie van de kernroute voor IQ-gerelateerde genen met behulp van bekende biologische routes

We zijn nu in staat om verschillende genomische regio's en regulatoren te specificeren als mogelijke determinanten van het IQ-fenotype. We hebben een trajectreconstructiebenadering aangenomen om complexere biologische processen te beschrijven die zijn gerangschikt in de vorm van een cascade van verbonden biochemische reacties of signaaltransducties. In het algemeen stelt moleculair biologische experimentele technologie ons in staat om fysieke en functionele interacties tussen moleculen in de cel te identificeren. Tal van signaleringsnetwerken en routes worden samengevat op basis van betrouwbaar experimenteel bewijs. Over het algemeen zijn de biologische routes verspreid over veel databases en worden ze vaak weergegeven als diagrammen. Pathway Commons integreerde onlangs populaire paddatabases en biedt nu een handig formaat op basis van platte tekst voor verdere route-mining en reconstructie 24 . Om de beschikbare gegevens te gebruiken, hebben we het Klein-Ravi Steiner-algoritme aangenomen om kerninteracties uit de geïntegreerde menselijke routegegevens te extraheren (zie Methoden). De gereconstrueerde kernroute bevat in totaal 97 genen en 129 volledig verbonden routeverbindingen (Figuur 1A). Van de 97 knooppunten bevinden zich 62 in de 158 IQ-gerelateerde genen.

Netwerkweergave van 158 IQ-gerelateerde genen op basis van bekende route-interactiegegevens.

(A) Gereconstrueerd biologisch netwerk met behulp van 158 IQ-gerelateerde genen als input door gen-geninteractie te integreren uit goed gedefinieerde routegegevens. De knooppunten in geel (driehoek) vertegenwoordigen op literatuur gebaseerde IQ-gerelateerde genenknooppunten in rood (cirkel) vertegenwoordigen uitgebreide genen op basis van route-interactiegegevens. De grootte van elk knooppunt vertegenwoordigt het aantal verbindingen in dit netwerk. (B) De plot van graden en aantal knooppunten in het gereconstrueerde IQ-specifieke netwerk. (C) Het histogram van de padlengte in het gereconstrueerde IQ-specifieke netwerk. (D) De plot van nabijheidscentra en het aantal buren in het gereconstrueerde IQ-specifieke netwerk.

Analyse van biologische routeverrijking is een van de meest praktische manieren om onderliggende moleculaire mechanismen in complexe cellulaire processen te ontginnen 25 . Verdere functionele verrijkingsanalyse toonde aan dat 97 genen in onze gereconstrueerde kaart waren verrijkt in 30 biologische routes (tabel 2). In termen van neurongerelateerde functie zijn er drie geïdentificeerde routes: "Neurotrofine-signalering", "Lange termijn potentiëring" en "GnRH-signalering". Interessant is dat de meeste van de resterende 27 routes gerelateerd zijn aan verschillende signaleringsgebeurtenissen, waaronder signalering bij kanker, ErbB-receptor, TRAIL, proteoglycansyndecan, IFN-gamma, PI3K, MAPK, TSH, Kit-receptor, TCR, IL-3 en hepatocytgroei Factor receptor. Naast het neurohormoon GnRH, dat wordt geproduceerd in een neurale cel en wordt afgegeven aan het neurale uiteinde, gaf de kaart aan dat vijf extra hormonen mogelijk een effect hebben. Dit zijn androgeen, endothelinen, glypican, leptine en prolactine. Samenvattend, onze gereconstrueerde kaart onthulde meerdere paden die verband houden met verschillende bekende signaalroutes, wat suggereert dat potentiële cellulaire mechanismen niet zijn gepresenteerd over het onderwerp van signaaltransductie, voor zover we weten. Hormoongerelateerde routes, waaronder een androgeenontvangstsignaleringsroute die verband houdt met de ontwikkeling van mannelijke secundaire geslachtskenmerken, kunnen interessante en nieuwe componenten suggereren die verband houden met geslachtsverschillen, waardoor onze huidige kennis wordt uitgebreid.

De rangschikking en structuur van de knopen in een complex systeem, zoals een biologisch netwerk, volgen vaak specifieke regels die nauw verband kunnen houden met de functie in dit systeem 11 . Om de gereconstrueerde kaarten te ontleden, werd topologische analyse uitgevoerd (Figuur 1B-D). Over het algemeen wordt het aantal verbindingen op elk knooppunt weergegeven als de graad in een netwerk 11 . Zoals weergegeven in figuur 1B, volgen de graden van alle moleculen in de gereconstrueerde kaart een verdeling van de machtswet: P(k)

kB , waar P(k) is de kans dat een molecuul verbinding maakt met k moleculen en B heeft een geschatte waarde van 1.602. Daarom zijn de meeste moleculen op onze kaart schaars met elkaar verbonden. Daarentegen is de kans groter dat een klein deel van de moleculen verbonden is. In totaal zijn er 11 moleculen met minimaal vijf verbindingen. Zij zijn PRKACA (14), CREB1 (9), TP53 (8), SOS1 (8), JAK2 (7), PTPN11 (7), PIK3CA (6), CREBBP (6), CDC42 (6), RAF1 (5) en GNAI3 (5). Hiervan zijn er vier in 158 IQ-gerelateerde genenset, namelijk: SOS1, PTPN11, CREBBP en RAF1. De overige zeven moleculen worden toegevoegd via paden die zijn verbonden met de 158 genen.

De hub-knooppunten in een netwerk dienen vaak als gemeenschappelijke verbindingen om informatietransductie langs een kort pad te bemiddelen. Zo spelen ze vaak een prominente rol in het biologische netwerk. Op onze kaart, gen PRKACA is het meest verbonden, met 14 verbindingen. PRKACA (eiwitkinase, cAMP-afhankelijk, katalytisch, alfa) speelt een fundamentele rol in verschillende cellulaire functies die verband houden met 76 KEGG- en 59 REACTOME-routes, waaronder celcyclus, apoptose, signaaltransductie, gap junction en interactie met HIV en het immuunsysteem. In aanvulling, PRKACA omvat veel neurologische processen zoals langetermijnpotentiëring, GnRH-signalering, nicotineactiviteit op dopaminerge neuronen, verslaving (amfetamine, cocaïne en morfine), synapsactiviteiten (cholinerge, dopaminerge, glutamaterge en serotonerge synaps). Eerdere studies tonen aan dat cAMP-afhankelijke eiwitkinasen betrokken zijn bij het associatieve leren van de Drosophila (fruitvlieg)26. Bovendien is gemeld dat cAMP/cAMP-afhankelijke eiwitkinasen in het hippocampusgebied verband houden met een late geheugenconsolidatiefase van aversief gemotiveerd leren bij ratten 27 . Bovendien kunnen cAMP-afhankelijke eiwitkinasen ook samenwerken met CaMKII in de H3-receptor om de synthese en afgifte van histamine te reguleren 28 . In aanvulling op PRKACA, CREB1 (cAMP-responselement-bindend eiwit 1), het op één na meest verbonden gen in onze gereconstrueerde kaart, kan ook binden aan cAMP-responselementen in DNA. Van dit gen is gemeld dat het de vorming van langetermijngeheugen vergemakkelijkt. Bovendien interageert CREB1 met BDNF en NTRK2 om een ​​kernroute bij depressie te vormen29. Ondanks deze hoeveelheid bewijs voor de rol van cAMP-afhankelijke eiwitkinasen en cAMP-responselement-bindend eiwit in cognitief gerelateerde processen, is er geen verband gevonden tussen cAMP-afhankelijke eiwitkinasen of cAMP-responselement-bindend eiwit met IQ. Deze overlapt met veel bekende signaalcascades met IQ-gerelateerde genen, wat een aanwijzing kan zijn voor complexe signaaloverspraak gecentreerd door PRKACA / CREB1, dat zich in IQdb bevindt.

Naast de cAMP-gerelateerde moleculen, zijn er ten minste twee kankergerelateerde genen geïdentificeerd door onze benadering van de reconstructie van de route. Een daarvan is de meest bekende tumorsuppressor TP53. Er zijn zelfs aanwijzingen dat het een rol speelt bij IQ-gerelateerde psychische stoornissen zoals schizofrenie 30 . Bovendien is het andere oncogen, PIK3CA, ook opgenomen in onze definitieve kaart en het is bekend dat het verschillende psychiatrische processen beïnvloedt 31,32,33 . De volgende drie meest verbonden genen (JAK2, CDC42 en GNAI3Er is ook gemeld dat ze verband houden met cognitieve stoornissen of gerelateerde neuronale functies. JAK2 is gerelateerd aan cognitieve stoornissen in het muismodel 34 . CDC42 wordt geassocieerd met neurofibromatose en mentale retardatie 35 . Ondanks het feit dat er geen direct bewijs is voor zijn rol in het cognitieve proces, neemt GNAI3 deel aan negatieve regulatie van synapstransmissie, langdurige depressie en axonbegeleiding volgens KEGG-pathwayannotatie. Samenvattend, van de zeven hub-moleculen in onze gereconstrueerde kaart die verband houden met IQ, wordt in de literatuur vermeld dat er in de literatuur ten minste zes (85,71%) mogelijk geassocieerd zijn met IQ of andere cognitieve processen. Deze hoge relevantie demonstreert niet alleen de nauwkeurigheid van op paden gebaseerde reconstructiebenadering om kritieke moleculen te identificeren, maar biedt ook een volledig verbonden signaalroute die verder onderzoek waard is.

Hoewel onze gereconstrueerde kaart een niet-georiënteerd signaalpad is, biedt het veel testbare moleculen in een typisch netwerk van een kleine wereld dat betrokken is bij cognitieve processen, waar hun graden een machtswetverdeling volgen. Onze verdere topologische analyse op korte weg (Figuur 1C) en nabijheid centraliteit (Figuur 1D) laat zien dat de gereconstrueerde kaart relatief compact is. De padlengte geeft aan hoeveel stappen er zijn tussen een knoop en andere knopen 11 . Zoals weergegeven in figuur 1C, zijn de meeste knooppunten op de kaart gemakkelijk bereikbaar vanaf een ander knooppunt in drie tot zes stappen. De closeness centrality wordt gebruikt om de kortste stap van het ene knooppunt naar het andere te onthullen 11 . Zoals te zien is in figuur 1D, hebben de knooppunten met meer buren de neiging om een ​​hogere nabijheid centraal te stellen.

Een verbonden drug-target-netwerk in de kernroute van IQ-gerelateerde genen

Op basis van de gereconstrueerde routekaart hebben we verder verrijkte medicijndoelen op deze kaart geïdentificeerd. Met behulp van de verrijkte medicijndoelen als input, hebben we de medicijnen en hun doelen gecombineerd om een ​​​​drugsdoelnetwerk te vormen. Zoals weergegeven in figuur 2A, zijn er tien verrijkte geneesmiddelen, namelijk dopamine, stikstofmonoxide, L-tyrosine, methamfetamine, noradrenaline, glutathion, amfetamine, tetrahydrobiopterine, apomorfine en somatropine recombinant. Met uitzondering van somatropine-recombinant, is van alle gerapporteerd dat ze actief zijn in het zenuwstelsel of mentale functies volgens de farmacodynamische annotatie in DrugBank 36 . Interessant is dat zes van hen interageren met twee kritische neurotransmitters (dopamine en noradrenaline) systemen die stemming en gedrag reguleren. Deze omvatten amfetamine, apomorfine, dopamine, L-tyrosine en noradrenaline. Dopamine is een neurotransmitter die verantwoordelijk is voor verschillende gedrags- en cognitieactiviteiten, zoals die worden aangetroffen in beloningsgestuurde leersystemen. Dopamine is ook gekoppeld aan veel neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, psychose en schizofrenie 37 . Noradrenaline speelt een cruciale rol bij de besluitvorming en kan de aandacht beïnvloeden. Het wordt ook gebruikt als antidepressivum en anti-schizofreen 38,39 . L-tyrosine is een van de voorlopers in de synthese van dopamine en noradrenaline en kan worden gebruikt om depressie te behandelen, het geheugen te verbeteren en de mentale alertheid te verbeteren volgens de annotatie van DrugBank 36 . Amfetamine kan centrale adrenerge receptoren stimuleren om noradrenaline af te geven en naar verluidt helpt een hoge dosering amfetamine om dopamine vrij te maken. Methamfetamine, een verwante entiteit, is neurotoxisch voor dopaminetransporters en wordt vaak gebruikt om dopamine-terminale laboratoriumdieren te markeren. Aangezien het betrokken is bij dopaminesystemen, is gemeld dat methamfetamine geassocieerd is met een langzamere motorfunctie en geheugenverlies 40 . Apomorfine is een dopamine-agonist en wordt gebruikt voor de behandeling van de ziekte van Parkinson op basis van de DrugBank-annotatie, volgens de DrugBank-annotatie 36 .

Netwerkweergave van interactie tussen geneesmiddelen op basis van gereconstrueerd IQ-specifiek netwerk.

(A) Geneesmiddel-geninteractienetwerk van IQ-gerelateerde genen uit onze gereconstrueerde route (zie figuur 1).De knooppunten in blauw (driehoek) vertegenwoordigen de verrijkte medicijnen in het gereconstrueerde IQ-specifieke netwerk (Figuur 1) knooppunten in grijs (cirkel) vertegenwoordigen het doelwit van de medicijnen. De verbanden tussen geneesmiddelen en genen vertegenwoordigen de relatie tussen geneesmiddel en doelwit. De grootte van elk knooppunt vertegenwoordigt het aantal verbindingen in dit netwerk. (B) De plot van graden en aantal knooppunten in het IQ-gerelateerde gen-geneesmiddelinteractienetwerk. (C) Het histogram van de padlengte in het IQ-gerelateerde gen-geneesmiddelinteractienetwerk. (D) De plot van nabijheidscentra en het aantal buren in het IQ-gerelateerde gen-geneesmiddelinteractienetwerk.

De zes medicijnen die de twee kritische neurotransmitters dopamine en norepinefrine beïnvloeden, bedekten 66,7% van de doelgenen (32 genen) in de medicijndoelkaart (Figuur 2A). Omdat we deze kaart hebben geconstrueerd met verrijkte medicijnen, wordt deze medicijndoelkaart meestal gecentreerd door medicijnen. Daarom zijn de connectiviteit van geneesmiddelen hoger dan de doelgenen van geneesmiddelen, zoals weergegeven in figuur 2B. Met behulp van topologische analyse kunnen de meeste knooppunten in twee tot vier stappen van een andere worden bereikt (Figuur 2C). Aangezien de meeste doelen en medicijnen gerelateerd zijn aan het dopamine- en noradrenalinesysteem, is dit netwerk ook erg compact op basis van nabijheidscentra (Figuur 2D). Samenvattend laat onze verrijking en netwerkgebaseerde analyse zien dat de dopamine- en noradrenalinesystemen cruciaal zijn voor IQ-gerelateerde genen, wat mogelijk meer inzicht geeft in het cognitieve proces vanuit een IQ-aspect.


Genetische wetenschap ethiek

1. Een landbouwbedrijf heeft een manier gevonden om tomaten 50% groter te maken door nieuwe genen in de tomaten te splitsen. Zul je:

A. Koop de tomaten en eet ze zonder problemen op
B. Koop of eet de tomaten waarschijnlijk niet?
C. Protesteer het bedrijf. Het is niet goed om met moeder natuur voor de gek te houden!

2. U heeft ontdekt dat het kind dat u (of uw vrouw) draagt ​​het gen voor Tay-Sachs heeft. Baby's die met deze aandoening worden geboren, ontwikkelen hersenbeschadiging en sterven meestal in de kindertijd. Wat gaan jij en je partner doen?

A. Test de foetus in het begin van de zwangerschap om te zien of deze de ziekte heeft
B. Test niet op de ziekte, want er is toch niets aan te doen
C. Overweeg alternatieve reproductiestrategieën, zoals adoptie of embryoscreening.

3. Het klonen van huisdieren is nu verkrijgbaar bij een nieuw biotechbedrijf. Uw hond, Charlie, stierf vorig jaar, maar u kunt ervoor kiezen om uw huisdier te klonen voor ongeveer 20.000 dollar. Wat doe jij?

A. Zoek zo snel mogelijk een lok van Charlie's haar. Ik kan niet wachten om Charlie weer te zien!
B. Laat slapende honden liggen. (Kloon Charlie niet)
C. Gebruik het geld om te doneren aan een plaatselijk asiel en haal je volgende pup uit een redding.


4. Een bedrijf kan nu reageerbuisbaby's maken volgens de specificaties van de ouders. Het bedrijf kan ervoor zorgen dat uw kind alle eigenschappen heeft die u wenst - haarkleur, intelligentie, atletisch vermogen, enz. Wat doet u?

A. Schrijf me in, ik wil dat mijn kind perfect is.
B. Ik laat liever de natuur zijn gang gaan.
C. We kunnen een aantal dingen aanpassen om ervoor te zorgen dat het kind gezond is (en geen genetische afwijkingen heeft).

5. Het is bekend dat uw familie de ziekte van Huntington heeft. De ZvH is een ziekte die ervoor zorgt dat de slachtoffers langzaam hun vermogen om te spreken, lopen en functioneren verliezen. Uiteindelijk veroorzaakt Huntington de dood. Er is een test die u zal vertellen of u het gen voor de ZvH heeft. Wat doe jij?

A. Ik zou de test doen, zodat ik beter voorbereid ben op de toekomst.
B. Ik zou het niet willen weten.

6. U hoort dat u een niertransplantatie nodig heeft, maar er zijn geen donoren. Een dokter stelt voor dat je een kloon van jezelf maakt, zodat de nier perfect bij elkaar past. Wat doe jij?

A. Eén is genoeg van mij, ik wacht op een donor.
B. Kloon mezelf, twee is beter dan één.

7. Een overheidsorganisatie stelt voor om alle burgers van de VS een staal van hun haar te laten inleveren, zodat hun DNA kan worden gescand en bewaard. Het DNA van elke persoon zou in een nationale database worden bewaard, zodat de politie toegang zou hebben tot het DNA wanneer een misdrijf werd gepleegd. Zul jij?

A. Steun deze wetgeving
B. Tegen deze wetgeving ingaan
C. Stel voor dat de wetgeving wordt aangepast, alleen mensen met een strafblad moeten worden gescand.

8. Een bedrijf doet een DNA-analyse als u een speekselmonster inlevert. De analyse zal u vertellen over genetische afwijkingen en u in contact brengen met andere mensen met wie u verwant bent. De test kost $ 100,00. Wat doe jij?

A. Ik zou de test doen, ik zou graag meer willen weten over mijn familie
B. Ik zou niets willen weten over familieleden
C. Ik zou graag mijn familieleden willen weten, maar niet over genetische afwijkingen

9. Met een experimentele procedure kun je genen aan je lichaam toevoegen. Je kunt bepaalde genen bestellen, zoals een slim gen, of een atletisch gen, of een muzikaal vermogen-gen. Wat doe jij?

A. We zouden de procedure laten doen, ik zou graag beter willen worden op school en in sport.
B. We zouden de procedure niet laten doen, mensen moeten zichzelf accepteren zoals ze zijn

10. Een verzekeringsmaatschappij eist van individuen dat ze genetische tests laten uitvoeren om te bepalen of ze een hoger risico hebben op hartaandoeningen, kanker of andere ziekten. Ze eisen dat alle mensen die een ziektekostenverzekering willen, worden getest. Wat doe jij?

A. een andere verzekeringsmaatschappij zoeken, die informatie is hun zaak niet
B. mijn DNA inleveren voor een test, ik zou het toch graag willen weten.
C. een rechtszaak aanspannen tegen het bedrijf

11. Laatste discussie

Als groep is het onwaarschijnlijk dat u het over elk antwoord eens was, maar er was waarschijnlijk enige overlap in uw mening met anderen. Schrijf een korte positieparagraaf die de gebieden samenvat waarover uw groep het eens is als procedures die verkeerd of onethisch zouden zijn en die procedures die in bepaalde omstandigheden juist (of ethisch) zouden zijn.


Conclusie

In dit artikel hebben we betoogd dat vier van de meest voorkomende bezwaren tegen genetische modificatie van mensen - het vrijheidsargument, het hoogbegaafdheidsargument, het authenticiteitsargument en het uniciteitsargument - sterk berusten op deterministische aannames. Deze argumenten gaan ervan uit dat, ondanks overtuigend bewijs van het tegendeel, de meeste eigenschappen sterk worden bepaald door genetica (of dat individuen geloven en handelen alsof dit het geval is). Deze deterministische veronderstellingen zijn aantoonbaar onjuist. Door dergelijke valse veronderstellingen te gebruiken om een ​​argument te ondersteunen dat genetische modificatie inherent verwerpelijk is, wordt misbruik gemaakt van de grootste angsten van het publiek en blijven misverstanden over de fundamentele menselijke biologie en genetica in stand.

Tot dusver zijn de meeste debatten over de ethiek van genetische modificatie grotendeels binnen de academische wereld gebleven en hebben ze geen grote of blijvende invloed gehad op het overheidsbeleid. Maar de dag komt eraan - we denken eerder vroeger dan later - dat politieke leiders gedwongen zullen worden moeilijke keuzes te maken op het gebied van genetische modificatie. Zo wordt de noodzaak van een goed beredeneerd wetenschappelijk beleid steeds dringender. Een dergelijk beleid kan niet worden gebaseerd op logische of biologische fouten en misverstanden: het moet berusten op een duidelijk en nauwkeurig begrip van het beste beschikbare wetenschappelijke bewijs. Zoals we hebben gezien, worden de vier kritieken op genetische modificatie die in dit artikel worden onderzocht vaak gebruikt om genetische modificatie af te schilderen als inherent verwerpelijk en immoreel, en ze gaan vaak gepaard met de beleidssuggestie van een verbod op verder wetenschappelijk onderzoek en ontwikkeling.

Nadat we hebben aangetoond dat deze niet-consequentiële argumenten steunen op foutieve deterministische veronderstellingen, stellen we voor dat het publieke en wetenschappelijke beleidsdebat zich in plaats daarvan zou moeten bezighouden met alternatieve argumenten die de bezorgdheid over risico, veiligheid, sociale en economische gevolgen en rechtvaardigheid aanpakken. Deze alternatieve, consequentalistische argumenten ondersteunen de opvatting dat genetische modificatie niet inherent immoreel is, maar dat de moraliteit van genetische modificatie afhangt van de implementatie en het gebruik ervan door individuen en de samenleving, en van de daaruit voortvloeiende gevolgen. Hoewel het voorspellen van de gevolgen van genetische modificatie een speculatieve oefening is, concluderen we dat het deze benadering is, die vrij is van fundamentele misvattingen over de deterministische rol van genetica in individuele ontwikkeling, die aanzienlijk meer kans heeft om vruchten af ​​te werpen bij het ontwikkelen van een effectief en duurzaam wetenschapsbeleid dat zal de komende jaren zo hard nodig zijn.


Cellen van intelligentie

Sinds Ram'x000F3n y Cajal zijn neurondoctrine van informatieverwerking postuleerde en neuronen 'vlinders van de ziel' noemde (Cajal, 1893), is de neurowetenschap het erover eens dat de basis van menselijke intelligentie in neuronen of netwerken van neuronen moet liggen. De neurowetenschappelijke zoektocht naar de biologische basis van intelligentie heeft zich tot nu toe echter bijna uitsluitend gericht op het macroscopische hersenniveau en de genetica van intelligentie, waardoor er op cellulair niveau een grote leemte in kennis is ontstaan.

We nemen aan dat onze geest functioneert door de activiteit van 86 miljard neuronen (Herculano-Houzel, 2012) en hun verbindingen, die de belangrijkste bouwstenen vormen voor het coderen, verwerken en opslaan van informatie in de hersenen en uiteindelijk aanleiding geven tot cognitie (Salinas en Sejnowski, 2001). Gezien het astronomische aantal neuronale verbindingen (Drachman, 2005), kan zelfs de kleinste verandering in efficiëntie van informatieverwerking door neuronen zich vertalen in grote verschillen in cognitief vermogen. Een van de meest robuuste en reproduceerbare associaties in de gedragspsychologie is die van intelligentie met mentale verwerkingssnelheid, gemeten aan de hand van reactietijden door menselijke proefpersonen (Vernon, 1983, Barrett et al., 1986). Er zijn echter maar heel weinig studies die de vraag hebben beantwoord of de activiteit en structuur van afzonderlijke menselijke neuronen de menselijke intelligentie ondersteunen en hoe snellere mentale verwerking kan worden bereikt door eigenschappen van cellen in onze hersenen.

Deze kennislacune is niet verwonderlijk: de toegang tot neuronen in het levende menselijke brein is zeer beperkt en het meeste van wat bekend is over de functie van neuronen komt uit proefdieronderzoek. In de afgelopen decennia heeft het gebruik van hersenweefsel dat is weggesneden tijdens neurochirurgische behandeling van epilepsie of tumoren nieuwe wegen geopend voor het bestuderen van het menselijk brein op cellulair niveau (Molnár et al., 2008 Testa-Silva et al., 2010, 2014 Verhoog et al., 2013, 2016). Om toegang te krijgen tot aangetaste diepe hersenstructuren, snijden neurochirurgen de overliggende niet-pathologische neocortex weg die voor verder onderzoek naar het laboratorium kan worden getransporteerd. In combinatie met cognitieve testen voorafgaand aan de operatie, biedt deze benadering een geweldige kans om de neuronale functie te bestuderen in relatie tot menselijke intelligentie. Dergelijk gebruik van levend menselijk hersenweefsel van neurochirurgie kan niet worden vervangen door andere technieken: postmortaal weefsel is over het algemeen niet geschikt voor fysiologische studies (maar zie Kramvis et al., 2018), terwijl hersenbeeldvormingsstudies de noodzakelijke cellulaire precisie missen.

De sleutelrol van piramidale neuronen

Genetische studies geven aan dat expressie van genen geassocieerd met intelligentie zich ophoopt in corticale piramidale neuronen (Savage et al., 2018 Coleman et al., 2019). Vergelijkingen van belangrijke cellulaire eigenschappen van piramidale neuronen tussen soorten kunnen inzicht bieden in de functionele betekenis van dergelijke verschillen voor de menselijke cognitie. In feite komt menselijk weefsel dat in onderzoek wordt gebruikt altijd uit associatiegebieden van hogere orde, meestal de temporale cortex, om primaire sensorische en taalfuncties van de patiënt te sparen. Dit zijn precies de gebieden die betrokken zijn bij beeldvorming van de hersenen bij de menselijke intelligentie. Welke eigenschappen van piramidale neuronen uit de temporale cortex vallen op in vergelijking tussen soorten?

Ten eerste is de structuur van piramidale cellen anders (Elston en Fujita, 2014): in vergelijking met knaagdieren en makaken hebben menselijke laag 2/3 piramidale cellen driemaal grotere en complexere dendrieten (Mohan et al., 2015). Bovendien ontvangen deze grote dendrieten ook twee keer meer synapsen dan piramidale neuronen van knaagdieren (DeFelipe et al., 2002).

Afgezien van structurele verschillen vertonen menselijke piramidale neuronen een aantal unieke functionele eigenschappen. menselijke prikkelende synapsen herstellen 3𠄴 keer sneller van depressie dan synapsen in de cortex van knaagdieren, hebben snellere actiepotentialen en brengen informatie tot negen keer sneller over dan muissynaps (Testa-Silva et al., 2014). Bovendien kunnen volwassen menselijke neuronen synaptische gebeurtenissen in een veel breder tijdsvenster voor plasticiteit associëren (Testa-Silva et al., 2010 Verhoog et al., 2013). Deze verschillen tussen soorten kunnen wijzen op evolutionaire druk op zowel de dendritische structuur als de neuronale functie in de temporale kwab en benadrukken specifieke aanpassingen van menselijke piramidale cellen in cognitieve functies die deze hersengebieden uitvoeren.

Onlangs werden deze verschillen in de functie en structuur van menselijke piramidale neuronen gekoppeld aan de intelligentiescores en anatomische structuur van temporale lobben van dezelfde proefpersonen (Goriounova et al., 2018 Figuur 3). De resultaten toonden aan dat hoge IQ-scores geassocieerd waren met grotere temporale corticale dikte bij neurochirurgische patiënten, zoals bij gezonde proefpersonen (Choi et al., 2008). Bovendien is een dikkere temporale cortex gekoppeld aan grotere, complexere dendrieten van menselijke piramidale neuronen. Door deze realistische dendritische morfologieën in het rekenmodel op te nemen, bleek dat grotere modelneuronen in staat waren om synaptische inputs met een hogere temporele precisie te verwerken. Verbeterde informatieoverdracht door modelneuronen was te danken aan snellere actiepotentialen in grotere cellen. Tot slot, zoals voorspeld door het model, toonden experimentele opnames van actiepotentiaal pieken in menselijke piramidale neuronen aan dat individuen met hogere IQ-scores in staat waren om snelle actiepotentialen te behouden tijdens neuronale activiteit. Deze bevindingen leveren het eerste bewijs dat menselijke intelligentie wordt geassocieerd met grotere en complexere neuronen en snellere actiepotentialen en efficiëntere synaptische informatieoverdracht (Goriounova et al., 2018).

figuur 3. Een cellulaire basis van menselijke intelligentie. Hogere IQ-scores worden geassocieerd met grotere dendrieten, snellere actiepotentialen tijdens neuronale activiteit en efficiëntere informatieregistratie in piramidale neuronen van de temporale cortex. Het cijfer is gebaseerd op de resultaten van Goriounova et al. (2018).

Verbindingsniveaus: genen, cellen, netwerken en hersengebieden

Piramidale cellen, vooral in oppervlakkige lagen van multimodale integratiegebieden zoals temporale of frontale cortex, zijn de belangrijkste integrators en accumulators van synaptische informatie. Grotere dendrieten kunnen fysiek meer synaptische contacten bevatten en meer informatie verwerken. Inderdaad, dendrieten van menselijke piramidale neuronen ontvangen twee keer zoveel synapsen dan die bij knaagdieren (DeFelipe et al., 2002). De toenemende informatie-integratiecapaciteit van deze hersengebieden wordt ook weerspiegeld in een gradiënt in complexiteit van piramidale cellen over corticale gebieden. Cellen hebben steeds grotere dendrieten in regio's die betrokken zijn bij corticale verwerking van hogere orde (Elston et al., 2001 Jacobs et al., 2001 Elston, 2003 Elston en Fujita, 2014 van den Heuvel et al., 2015). Zowel bij mensen als bij andere primaten correleert de cortico-corticale connectiviteit van de hele hersenen positief met de grootte van de piramidale celdendrieten (Scholtens et al., 2014 van den Heuvel et al., 2015).

Over het algemeen zou een grotere dendritische lengte in menselijke neuronen in vergelijking met andere soorten, en in het bijzonder verlenging van hun basale dendritische uiteinden (Deitcher et al., 2017) deze cellen in staat stellen om takken van hun dendritische boom als onafhankelijke rekencompartimenten te gebruiken. Onlangs hebben Eyal et al. (2016, 2018) hebben nieuwe inzichten opgeleverd in signaalverwerking en computationele mogelijkheden van de menselijke piramidecellen door hun gedetailleerde modellen te testen, waaronder excitatoire synapsen, dendritische stekels, dendritische NMDA- en somatische spikes (Eyal et al., 2018). De resultaten laten zien dat een bijzonder groot aantal basale dendrieten in menselijke piramidale cellen en verlenging van hun terminals in vergelijking met andere soorten resulteren in elektrische ontkoppeling van de basale terminals van elkaar. Soortgelijke waarnemingen werden onlangs ook gedaan door dendritische opnames van piramidale neuronen van menselijke laag 5 (Beaulieu-Laroche et al., 2018). Op deze manier kunnen menselijke dendrieten functioneren als meerdere, semi-onafhankelijke subeenheden en onafhankelijk en gelijktijdig meer dendritische NMDA-spikes genereren in vergelijking met de temporale cortex van de rat (Eyal et al., 2014). Dendritische pieken door NMDA-receptoren zijn een essentieel onderdeel van gedragsrelevante berekeningen in neuronen. Bij muizen leidt manipulatie van deze spikes tot verminderde oriëntatieselectiviteit van visuele corticale neuronen die de functie van dendrieten koppelen aan visuele informatieverwerking door neuronen (Smith et al., 2013). Verder hebben grotere dendrieten invloed op de prikkelbaarheid van cellen (Vetter et al., 2001 Bekkers en Häusser, 2007) en bepalen ze de vorm en snelheid van actiepotentialen (Eyal et al., 2014). De grootte van dendritische compartimenten vergroten in silico leiden tot een versnelling van het begin van actiepotentiaal en een verhoogd coderingsvermogen van neuronen (Eyal et al., 2014 Goriounova et al., 2018). Bovendien vertonen menselijke piramidale neuronen in oppervlakkige lagen, in vergelijking met muizen, meer door hyperpolarisatie geactiveerde stromen die de prikkelbaarheid van deze cellen vergemakkelijken (Kalmbach et al., 2018).

Grotere dendrieten voorzien cellen dus van veel rekenvoordelen die nodig zijn voor snelle en efficiënte integratie van grote hoeveelheden informatie. Het feit dat de grotere en snellere menselijke neuronen in de temporale cortex verband houden met intelligentie (Goriounova et al., 2018) levert bewijs dat er een continuüm is van deze cellulaire eigenschappen in de menselijke populatie. Aan het hoge uiteinde van de IQ-scoreverdeling ontvangen piramidale cellen van personen met een hoog IQ meer synaptische input en zijn ze in staat een hogere resolutie van synaptische integratie te bereiken door deze meerdere synaptische inputs afzonderlijk en gelijktijdig te verwerken. Omdat cellen constant worden gebombardeerd door een grote hoeveelheid binnenkomende signalen tijdens cognitieve activiteit, moet het neuron deze meerdere inputs doorgeven aan output. Menselijke neuronen van individuen met een hoger IQ zijn in staat om deze inputs veel efficiënter om te zetten in actiepotentialen van de cel, meer informatie over te dragen en een snelle actiepotentiaal te activeren in vergelijking met proefpersonen met een lager IQ. Deze bevindingen harmoniëren goed met genetische en beeldvormende onderzoeken die de stofwisseling identificeren als een belangrijk correlaat van intelligentie (Haier et al., 1988 Savage et al., 2018).

Ten slotte impliceren genetische studies van intelligentie ook genen die de dendritische structuur ondersteunen in het menselijke cognitieve vermogen. Clustering van kandidaatgenen van GWAS van opleidingsniveau in genensets met bekende biologische functie geïdentificeerde genensets die betrokken zijn bij de morfologie van de hersenschors en specifiek bij dendrieten en dendritische wervelkolomorganisatie (Okbay et al., 2016). Bovendien is de sterkste opkomende genetische associatie met intelligentie vastgesteld door Sniekers et al.(2017) en later gerepliceerd in een veel groter monster (Coleman et al., 2019) bevindt zich in een intronisch gebied van het FOXO3-gen en zijn promotor. Het FOXO3-gen maakt deel uit van de insuline / insuline-achtige groeifactor 1 (IGF-1) signaalroute (Costales en Kolevzon, 2016). Met name werd aangetoond dat IGF-I de vertakking en dendritische grootte in de primaire somatosensorische cortex van de rat verhoogt, met name in piramidale cellen in oppervlakkige corticale lagen (Niblock et al., 2000). Lage IGF-1-niveaus zijn ook in verband gebracht met een slechte cognitieve functie tijdens het ouder worden (Aleman et al., 1999 Tumati et al., 2016) en een minder geïntegreerd functioneel netwerk van verbonden hersengebieden (Sorrentino et al., 2017). Individuele verschillen in dendritische uitwerking in piramidale cellen zijn dus onderhevig aan genetische controle, gaan gepaard met functionele aanpassingen in deze cellen en liggen ten grondslag aan menselijke variabiliteit in intelligentie.

Hoe vertalen deze bevindingen op cellulair en genetisch niveau zich naar bevindingen op macroschaal in beeldvorming van de hersenen? Een van de meest robuuste bevindingen bij beeldvorming van de hersenen is dat corticale dikte en volume geassocieerd zijn met intelligentie (Haier et al., 2004 Colom et al., 2006, 2009 Narr et al., 2007 Choi et al., 2008 Karama et al., 2009). Reconstructie van de corticale kolom met resolutie op nanoschaal laat zien dat het corticale volume grotendeels bestaat uit dendritische en axonale processen met een 7-voudig groter aantal axonen dan dendrieten (Kasthuri et al., 2015), slechts een klein deel van dit volume wordt ingenomen door cellichamen. De dendrieten en axonen zijn structuren die synaptische plasticiteit mediëren, informatie opslaan en blijven groeien en veranderen tijdens het leven. Tijdens de normale postnatale ontwikkeling volgen corticale gebieden inderdaad een soortgelijk patroon: dendrieten vertonen een continue groei die gepaard gaat met een verhoogd corticaal volume en verminderde neuronale dichtheden (Huttenlocher, 1990). Bovendien vertonen frontale corticale gebieden die meer gevormd zijn door leeftijd en ervaring een langzamer tijdsverloop van deze veranderingen in vergelijking met primaire visuele gebieden die een eerdere kritieke periode hebben (Huttenlocher, 1990). In lijn met deze langdurige ontwikkeling blijven dendritische bomen in de menselijke temporale kwab groeien tijdens de volwassenheid en tot op hoge leeftijd. Bij 80-jarigen zijn dendritische bomen uitgebreider dan op 50-jarige leeftijd, waarbij het grootste deel van het verschil het gevolg is van toename van het aantal en de gemiddelde lengte van de eindsegmenten van de dendritische boom. Het verband tussen dendritische grootte en cognitie wordt benadrukt door het feit dat bij seniele dementie dendritische bomen minder uitgebreid zijn, voornamelijk omdat hun terminale segmenten kleiner en korter zijn (Buell en Coleman, 1979).

Ook bestaat er binnen de menselijke cortex een gradiënt van dendritische complexiteit over corticale gebieden. Associatiegebieden van hogere orde die complexere informatie opslaan en verwerken, bevatten neuronen met grotere en complexere dendrieten in vergelijking met primaire sensorische gebieden. Tegelijkertijd is de dichtheid van het neuronale cellichaam lager in corticale associatiegebieden in vergelijking met primaire sensorische gebieden (Buell en Coleman, 1979 DeFelipe et al., 2002 Elston, 2003).

Een recente studie door Genç et al. (2018) gebruikten multi-shell diffusie tensor-beeldvorming om de parieto-frontale corticale dendritische dichtheid te schatten in relatie tot menselijke cognitie. Uit deze studie bleek dat hogere scores in cognitieve tests correleerden met lagere waarden van neurietdichtheid (Genç et al., 2018). Aangezien de afname van de neurietdichtheid samengaat met de toename van de lengte van de dendrieten (Huttenlocher, 1990), kunnen de resultaten die zijn verkregen door Genéx000E7 et al. (2018) kunnen erop wijzen dat pariëto-frontale corticale gebieden bij personen met een hogere intelligentie minder dicht opeengepakte neuronen hebben, en impliceren dat deze neuronen grotere dendrieten hebben. Het nemen van de resultaten van Genç et al. (2018) en Goriounova et al. (2018) samen suggereren dat de neuronale circuits die geassocieerd zijn met hogere intelligentie op een schaarse en efficiënte manier zijn georganiseerd. Grotere en complexere piramidale neuronen zijn meer verspreid in de corticale ruimte en nemen een groter corticale volume in beslag.


Genetische varianten bouwen een slimmer brein

Onderzoekers moeten nog begrijpen hoe genen intelligentie beïnvloeden, maar een nieuwe studie zet een stap in die richting. Een internationaal team van wetenschappers heeft een netwerk van genen geïdentificeerd die de prestaties van IQ-tests kunnen verbeteren door verbindingen in de hersenen te bouwen en te isoleren.

Intelligentie zit in families, maar hoewel wetenschappers ongeveer 20 genetische varianten hebben geïdentificeerd die verband houden met intelligentie, is elk verantwoordelijk voor slechts 1% van de variatie in IQ-scores. Omdat de effecten van deze genen op de hersenen zo subtiel zijn, bedacht neuroloog Paul Thompson van de University of California, Los Angeles, een nieuwe grootschalige strategie om het probleem aan te pakken. In 2009 was hij medeoprichter van het ENIGMA Network, een internationaal consortium van onderzoekers die hersenscans en genetische gegevens combineren om de hersenstructuur en -functie te bestuderen.

Eerder dit jaar meldden Thompson en zijn collega's dat ze genetische varianten hadden geïdentificeerd die verband houden met de grootte van het hoofd en het volume van de hippocampus, een hersenstructuur die cruciaal is voor leren en geheugen. Een van deze varianten was ook zwak geassocieerd met intelligentie. Degenen die het droegen, scoorden gemiddeld 1,29 punten beter op IQ-tests dan anderen, waardoor het een van de sterkste kandidaat-intelligentiegenen tot nu toe is.

De onderzoekers hebben nu dezelfde strategie gebruikt om meer genetische varianten te identificeren die verband houden met hersenstructuur en IQ. In de nieuwe studie analyseerden ze hersenbeelden en volledige genoomgegevens van 472 Australiërs, waaronder 85 identieke tweelingen, 100 niet-identieke tweelingen en hun niet-tweelingbroers en -zussen. Ze identificeerden 24 genetische variaties binnen zes verschillende genen, die allemaal verband hielden met verschillen in de structurele integriteit van belangrijke hersenbanen. "We hebben de isolatie van de neurale paden gemeten", zegt Thompson. "Dit beïnvloedt hoe snel zenuwimpulsen door de hersenen worden geleid. Als de paden slecht zijn geïsoleerd, functioneren de hersenen minder efficiënt en zijn ze minder resistent tegen ziekten."

Veel van de genen waren al bekend, maar "de meeste zijn nog niet eerder in verband gebracht met hersenintegriteit", zegt Thompson. Hij voegt eraan toe dat de genen "helpen om celmembranen en verbindingen te maken" in paden die betrokken zijn bij ruimtelijke vaardigheden en werkgeheugen, waardoor we informatie voor korte tijd kunnen opslaan tijdens het uitvoeren van mentale taken.

De onderzoekers ontdekten ook dat sommige van de varianten verband houden met intelligentie, in die zin dat personen die ze droegen, verschillende punten beter presteerden op gestandaardiseerde IQ-tests dan andere. De varianten lijken elkaars effecten te versterken, zodat het bezit van meer dan één voor een synergetische IQ-boost zorgde, meldt het team vandaag online in de Journal of Neuroscience. "We hebben een hele reeks genetische varianten gevonden die de impact van andere varianten beïnvloeden", zegt Thompson, "en we beginnen de leidende principes van deze genennetwerken te begrijpen."

De onderzoekers gebruikten een "zeer geavanceerde methode" die de statistieken vereenvoudigt door gennetwerken te identificeren in plaats van individuele varianten, zegt menselijke geneticus Silvia Paracchini van de Universiteit van St. Andrews in het Verenigd Koninkrijk, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Ze vraagt ​​zich echter af hoe robuust de experimenten zijn opgezet en zegt dat het aantal deelnemers relatief klein was voor een dergelijk onderzoek. "Ik zou graag zien dat de bevindingen worden gerepliceerd, met verder bewijs van grotere steekproeven."

Epidemioloog Sarah Medland van het Queensland Institute of Medical Research in Australië voegt nog een waarschuwing toe: de meeste grootschalige genetische studies repliceren hun bevindingen met behulp van reeds bestaande gegevenssets, zegt Medland, maar "Er was hier geen replicatie." Maar dat kan zijn omdat er geen andere geschikte datasets zijn. Medland zegt dat ze slechts één ander onderzoek kent dat zowel IQ-scores als dezelfde soort hersenbeeldgegevens heeft verzameld, en dat "de gegevens waarschijnlijk niet vergelijkbaar zijn."


The Guardian-visie op intelligentiegenen: verder gaan dan het bewijsmateriaal

Mensen zijn gefascineerd door de bron van hun tekortkomingen en deugden. Deze preoccupatie leidt onvermijdelijk tot een oud debat: of nature of nurture ons meer vormt. Een revolutie in de genomica heeft dit in evenwicht gebracht als een moderne politieke vraag over het karakter van onze samenleving: als persoonlijkheden in onze genen zijn verankerd, wat kunnen regeringen dan doen om ons te helpen? Dit is een grote, griezelige "als" waarover het spook van eugenetica zweeft. Het voelt moreel twijfelachtig, maar beweringen over genetische selectie door intelligentie halen de krantenkoppen.

Dit komt door de 'erfelijke' wetenschap, een vakgebied dat in dit land wordt gedomineerd door Robert Plomin, een psycholoog aan King's College London. Zijn laatste paper beweerde dat "verschillen in examenprestaties tussen leerlingen die selectieve en niet-selectieve scholen bezoeken de genetische verschillen tussen hen weerspiegelen". Met een dergelijke facturering werd het werk voorspelbaar begroet door een reeks absurde beweringen over "genetica die academisch succes bepaalt". Wat het onderzoek aan het licht bracht, was het wat minder verrassende resultaat: de educatieve voordelen van selectieve scholen verdwijnen grotendeels als rekening wordt gehouden met de aangeboren vaardigheden en sociaaleconomische achtergrond van de leerlingen. Het is een glimp van het verblindend voor de hand liggende - en er is niets dat sterk een erfelijk of ecologisch argument ondersteunt.

Toch zegt professor Plomin's paper dat kinderen "onbedoeld genetisch geselecteerd" zijn door het schoolsysteem. Een dergelijke claim, zoals een geneticus het uitdrukte, "had zo uit The Bell Curve kunnen worden getild". Dit is een verwijzing naar een Amerikaans boek uit 1994 waarin een vorm van elitair racisme werd verkocht waarin het succes van blanke mensen werd toegeschreven aan hogere gemiddelde IQ's. Professor Plomin onderschreef de gegevens van het boek, maar niet de conclusies van de auteurs. Centraal in de erfelijkheidswetenschap staat een sterke bewering: dat identificeerbare variaties in genetische sequenties de neiging van een individu om te leren, redeneren en problemen op te lossen kunnen voorspellen. Dit is op veel niveaus problematisch. Een leraar zou een ouder niet serieus kunnen vertellen dat hun kind een lage genetische aanleg heeft om te studeren als er duidelijk externe factoren zijn. Andersdenkende academici zeggen dat de erfelijkheid van menselijke eigenschappen wetenschappelijk ondeugdelijk is. In het beste geval is er een zwakke statistische associatie en geen causaal verband tussen DNA en intelligentie. Toch worden geavanceerde statistieken gebruikt om een ​​intimiderende sfeer van wetenschappelijke zekerheid te creëren.

Onder de wetenschap ligt een verontrustend beleidsvoorschrift. We zijn allemaal individueel verschillend en onbewust van wat ons lot in het leven zal zijn. Onwetend van onze talenten, zijn we geneigd om het welzijn van de slechtsten te maximaliseren voor het geval we aan de onderkant van de samenleving belanden - zelfs als dit betekent dat we de succesvollen moeten belasten. Wat als genetische tests ons van tevoren hadden gewaarschuwd voor ons lot, zou de last dan anders worden verdeeld? Vrijwel zeker – en in het nadeel van de armen. Als intelligentie grotendeels wordt geërfd en de reden voor mislukking is, zijn pogingen om dit te verhelpen gedoemd te mislukken. Dit is wat zo verderfelijk en opruiend is aan deze ideeën: ze verhullen een tendentieus oordeel over compenserende sociale programma's.

Hoewel er een onbetwistbare genetische basis is voor individuele verschillen, is het verkeerd om te denken dat sociaal gedefinieerde groepen genetisch kunnen worden verklaard. De fixatie op genen als lotsbestemming is zeker ook onjuist. Medische voorspelbaarheid kan ook zelden worden gebaseerd op alleen DNA-omgevingskwesties. Iets zo complex als intellect wordt waarschijnlijk beïnvloed door vele factoren die verder gaan dan genen. Als erfelijkheidswerkers hun zaak willen bevorderen, is een meer evenwichtige interpretatie vereist en niet alleen maar pleitbezorging.

Genetische selectie is een manier om invloed uit te oefenen op anderen, "de ultieme collectieve controle over het menselijk lot", zoals HG Wells, die net als veel intellectuelen van zijn tijd een fan was van eugenetica, zei. Kennis wordt macht en macht vraagt ​​om verantwoordelijkheidszin. Om het cognitieve vermogen te begrijpen, moeten we discriminatie niet tot een wetenschap verheffen: mensen toestaan ​​de ladder van het leven slechts zo ver te beklimmen als hun cellen zouden kunnen suggereren. Dit vereist een meer sceptische blik op de wetenschap. Naarmate de technologie vordert, hebben we allemaal de plicht om ervoor te zorgen dat we een toekomst vormgeven waarin we ons zouden willen bevinden.


Nee, uit onderzoek is niet gebleken dat je je intelligentie van je moeder hebt geërfd

Een onleesbaar bericht van een website genaamd Second Nexus is viraal gegaan in mijn feeds (en mogelijk die van jou), waarschijnlijk vanwege de opvallende kopclaim dat "nieuw onderzoek aantoont dat intelligentie is geërfd van de moeder." Het stuk heeft de naam 'Redactionele staf', vermoedelijk omdat iedereen te beschaamd was om er een echte naam op te plakken.

Het uitgangspunt van de post lijkt te zijn dat de wetenschap "intelligentiegenen" heeft getraceerd naar het X-chromosoom en dat:

kinderen hebben meer kans intelligentie van hun moeder te erven omdat intelligentiegenen zich op de X-chromosomen bevinden (en moeders hebben er twee).

Moeders hebben meestal twee X-chromosomen, maar het zijn geen identieke chromosomen, en natuurlijk hebben ze er een van hun vaders. Moeders geven over het algemeen slechts één X door aan hun kinderen (nadat de twee X-chromosomen zelf een beetje genetische uitwisseling hebben ondergaan), en die kinderen ontvangen op hun beurt het tweede geslachtschromosoom (X of Y) van hun vader. Wat er ook op de X staat, kan van moeder op kind of van vader op (meestal) dochter overgaan, maar de twee X-chromosomen die de moeder heeft zijn niet hetzelfde en verdubbelen helemaal niet automatisch de kans om een ​​specifieke variant te erven.

Shutterstock. Nee, dat is geen op afstand nauwkeurige weergave van DNA.

Maar er is meer. Je weet misschien dat veel mensen rondlopen met twee van deze enorme chromosomen, terwijl anderen van ons prima lijken te functioneren met één. De verdubbelde "gendosering" voor mensen met twee (of meer) X-chromosomen wordt op een slimme manier naar beneden bijgesteld: elke cel schakelt het grootste deel van de ene X of de andere uit. Dus het erven van een X-gebonden genvariant is geen garantie dat het zelfs maar zal worden gebruikt, omdat sommige cellen het misschien gewoon afsluiten.

En iedereen heeft ten minste één X-chromosoom. Moeder Natuur deelt ze, net als Oprah, uit aan haar hele studiopubliek - d.w.z. wij allemaal: en jij een X-chromosoom krijgen, en jij krijg een X-chromosoom! En dat doe je ook jij!

Ten slotte, wanneer je een X-chromosoom erft (wat je hebt gedaan als je dit leest), behalve een grote deletie, krijg je alle genen op dat chromosoom, gekoppeld aan intelligentie of niet. Natuurlijk verwijst de redactie echt naar gen varianten dat kan verband houden met intelligentie, niet alleen met genen.

Dus laten we dit uit de weg ruimen: intelligentie is ingewikkeld. Hoewel misschien de helft van onze intelligentie, zoals we die momenteel definiëren en meten, erfelijk is, is dat aandeel op zijn beurt opgedeeld in vele vele genetische varianten verspreid over onze genomen. Deze varianten werken op verschillende manieren samen om te vormen wat wij als intelligentie beschouwen. En elk van die fragmenten van erfelijkheid die bijdraagt, is zelf onderhevig aan een groot aantal omgevingsfactoren, zowel in de directe moleculaire wereld als de input voor het hele organisme, die de functie zullen beïnvloeden. En die invloed zet zich na de geboorte voort als een voortdurend onderling samenspel van genvarianten en omgeving. Het is laag op laag op laag van op elkaar inwerkende stukken. Dus nee. Niet alleen je moeder. Niet alleen het X-chromosoom. Zelfs niet alleen genen.

Na zijn simplistische presentatie van chromosomale genetica, dwaalt deze hete puinhoop van een artikel vervolgens af in post-geboorte interacties van moeder en kind, voordat ze weer terugkeren naar het X-chromosoom. Het door elkaar gegooide woord salade begint met:

Zo ontdekten onderzoekers dat er geconditioneerde genen zijn die pas geactiveerd worden als ze van de moeder worden geërfd en die cruciaal zijn voor een goede ontwikkeling van het embryo.

Hoewel "geconditioneerde" genen klinken alsof ze glanzend haar of strakke lichamen zouden moeten hebben, denk ik dat ze in werkelijkheid gensequenties zijn die zijn geregistreerd als zijnde van moederlijke oorsprong. Het punt is dat we ook genen nodig hebben die complementair zijn getagd als zijnde van vaderlijke oorsprong om dit allemaal te laten werken. De redactie vervolgt:

Wetenschappers veronderstelden dat genen die essentieel zijn voor de ontwikkeling van het embryo ook een significante invloed zouden hebben op de hersenfunctie in het leven van dieren en mensen.

Je hoeft geen ontwikkelingsbioloog of zelfs maar een bioloog of misschien zelfs maar een persoon te zijn om erachter te komen dat iets dat cruciaal is voor de voortgang van de embryonale ontwikkeling een bepaald effect kan hebben op de hersenen van 'dieren en mensen'. Maar ik denk dat het indrukwekkend klinkt.

De "Redactionele staf" (die elk een paragraaf hiervan lijken te hebben geschreven, individueel hun bijdrage samenstellend met behulp van willekeurig geselecteerde koelkastpoëziemagneten) gaat verder met te zeggen:

Onderzoekers ontdekten dat embryo's overleefden wanneer normale embryonale cellen werden behouden. Toen ze de rest manipuleerden, creëerden ze verschillende genetisch gemodificeerde laboratoriummuizen die zich niet op dezelfde manier ontwikkelden. Muizen die een extra dosis maternale genen kregen, ontwikkelden grotere hoofden en hersenen, maar kleinere lichamen. Muizen die een extra dosis vaderlijke genen kregen, hadden daarentegen kleinere hersenen, maar grotere lichamen.

Wat ze echt beschrijven (denk ik) zijn de resultaten van een artikel uit 1996 waarin melding wordt gemaakt van het gebruik van muizenembryo's die een mix van cellen waren, sommige met dubbele vaderlijke genomen en sommige met dubbele moedergenomen. Sommige delen van de muizenhersenen die zich ontwikkelden, droegen veel meer van de ene dan de andere, terwijl andere delen van de hersenen een omgekeerd patroon vertoonden. De senior auteur van dat artikel, Cambridge University neurowetenschapper Barry E. Keverne, schreef zelf in 2013 dat sommige van de bevindingen het resultaat kunnen zijn van een "falen van deze (dubbele vaderlijke) cellen om te gedijen en te overleven wanneer ze de zich ontwikkelende cortex bereiken. ."

De redactie vervolgt:

Onderzoekers hebben geen vaderlijke genen gevonden in de hersenschors, waar mensen geavanceerde cognitieve functies ontwikkelen, zoals intelligentie, denken, taal en schilderen.

Rekening houdend met het gebrek aan citaten of context, denk ik dat ze nog steeds naar die muizen verwijzen, en wat ze bedoelen is dat dubbel-vaderlijke cellen in de muizen in dat onderzoek uit 1996 de neiging hadden om uit deze hersengebieden te worden uitgesloten. Maar natuurlijk zou niemand die dit materiaal begrijpt, schrijven dat onderzoekers geen vaderlijke genen hebben gevonden in de hersenschors, waardoor de indruk wordt gewekt dat onze hersenschors op de een of andere manier met chirurgische precisie die delen van het cellulaire genoom uitsnijdt die vaderlijk overgeërfd zijn. En natuurlijk... schilderen? Wat?

De post zelf haalde zijn prullenbakvonk van twee plaatsen, de eerste een blog op een site genaamd Psychology Spot. De Psychology Spot-post is op zijn beurt een vuilnisbelt met slechte informatie over genetica en embryonale ontwikkeling, waarbij 14 referenties worden aangehaald om de mengelmoes van claims te ondersteunen.Van deze citaten is er dit decennium (in 2012) slechts één gepubliceerd die betrekking heeft op de ondersteuning van de moeder in de eerste levensjaren, niet op hersengenetica. Er is hier helemaal geen "nieuw onderzoek".

De meeste van de andere geciteerde artikelen zijn 20 of 30 jaar oud, en de ene dateert van vóór de eerste Star Wars film. Ze gaan in de eerste plaats over de ontdekking dat een embryo zowel een vaderlijk als een moederlijk genoom nodig heeft voor een passende ontwikkeling en dat bij afwezigheid van deze complementaire genomen de ontwikkeling mislukt.

Als de tweede bron voor de spetterende claim "intelligentie is geërfd van de moeder", linkt de redactie van Second Nexus ons aan ...kosmopolitisch tijdschrift. Vreemd genoeg, in haar korte samenvatting, Kosmo schrijfster Lauren Smith haalt haar materiaal terug naar ... Psychology Spot en noemt het "nieuw onderzoek" terwijl dat nadrukkelijk niet het geval is.

Dan, onderaan de kosmopolitisch post, nog een andere bron is gelinkt: Goede huishouding. Een klik erop brengt de lezer gewoon naar hetzelfde door Lauren Smith geschreven bericht op de Kosmo plaats.

Deze tautologische kruisverwijzingen raken bijna net zo verward als de genetica van intelligentie. Het "verhaal" volgt uit wat lijkt op een vertaalde post op Psychology Spot to Goede huishouding tot kosmopolitisch naar Second Nexus, dat Psychology Spot citeert en Kosmo als zijn bronnen en wordt vervolgens rechtstreeks naar u verzonden via Facebook. Alleen al die Psychology Spot-post lijkt 2,2 miljoen Facebook-aandelen te hebben gehad.

De verklaring voor de viraliteit ondanks de hete rotzooi en onnauwkeurigheden? Die koppen. Het is een onweerstaanbare uitnodiging om nederig op te scheppen, of je nu een moeder hebt en denkt dat je een genie bent of dat je een moeder bent en denkt dat je kinderen genieën zijn of je voelt je feministisch en wilt beweren dat vrouwen de slimheid naar deze wereld brengen . Dat is een behoorlijk solide ingebouwd publiek dat klaar is om te klikken. en delen.

Het enige dat hier echt logisch is, is dat elk van deze berichten een afbeelding van een klein meisje met een gigantische bril gebruikt en een vergelijkbare kop toevoegt, een die is ontworpen om dat enorme kant-en-klare publiek te bereiken:

  • Nieuw onderzoek bevestigt dat kinderen hun intelligentie van mama krijgen: nog iets om toe te voegen aan de lijst "Moms Are Awesome"
  • Nieuw onderzoek bevestigt dat kinderen hun intelligentie van mama krijgen: de wetenschap heeft zojuist bewezen wat je moeder al die tijd zegt.
  • NIEUW ONDERZOEK BEVESTIGT DAT INTELLIGENTIE VAN DE MOEDER WORDT GEERFD
  • Wist je dat intelligentie wordt geërfd van moeders?

Maar de beweringen in die koppen - en de artikelen die volgen - zijn gewoon onzin, en dat is vrij duidelijk. Wat alleen maar laat zien dat het niet uitmaakt hoe slim we zijn of waar we die slimheid vandaan halen, de vooringenomenheid van de bevestiging zal ervoor zorgen dat we klikken. en delen.