Interakcja genotyp-środowisko

Przykładowy, uproszczony kształt zakresu reakcji dwóch genotypów w trzech środowiskach, przy występowaniu efektu interakcji. Jeden z genotypów cechuje się szczególną podatnością na jeden typ środowiska.

Interakcja genotyp–środowisko (interakcja gen–środowisko, GxE, G×E) – różnice wzorów ekspresji genotypów w środowiskach, niesprowadzające się do różnego wpływu genów lub środowiska z osobna. Przy braku interakcji zakresy reakcji różnych genotypów na środowisko mogą być odmienne, ale pozostają równoległe: mają jedynie ogólnie wyższy lub niższy poziom. Obecność interakcji oznacza, że genotypy różnią się dodatkowo szczegółową plastycznością i wrażliwościami na konkretne bodźce środowiskowe^[1][2][3][4].

Jest przypadkiem interakcji statystycznej w modelu badanego zjawiska – np. w medycynie genetycznej lub naukach o zachowaniu – i jej pominięcie może zakłócać uzyskiwane oszacowania. Drugim źródłem potencjalnych zakłóceń jest korelacja genotyp-środowisko (rGE), czyli nielosowe występowanie różnych fenotypów w środowiskach. Oba zjawiska mogą wynikać z mechanizmów genetycznych i biologicznych, ale mogą również być mniej lub bardziej incydentalne – co wymaga szczegółowej identyfikacji^[1][2].

Przykładem G×E jest fenyloketonuria. Jest to choroba o prostym i całkowicie genetycznym pochodzeniu, którego mechanizm polega na zaburzeniu przyswajania fenyloalaniny w diecie. W tym przypadku możliwe jest całkowite zapobiegnięcie negatywnym objawom, poprzez unikanie tego składnika w pożywieniu^[2].

Spory o efekty G×E i rGE, oraz powiązany model podatność–stres, przełamały najprostszą historyczną dychotomię nature versus nurture, na rzecz modelu w którym organizmy są kształtowane przez oba źródła na wiele złożonych sposobów. Wczesne oszacowania sugerowały, że takie efekty nie występuje w praktyce często, jednak zaznaczano, że dostępne metody badawcze mają bardzo małą dokładność^[1][2][5]. Wykrycie efektów interakcji wymaga znacznie wyższej mocy statystycznej w porównaniu do efektów głównych^[3]. Późniejsze analizy (głównie w metodologii badań bliźniąt wychowywanych razem i osobno) zademonstrowały na przykład przesłanki obecności interakcji ze statusem socjoekonomicznym m.in. w dziedzicznych czynnikach depresji^[6], czy zdolności poznawczych lub wykształcenia^{[7][8][9][10]}, oraz interakcji genów z emocjonalnym ciepłem opiekunów w przypadku agresji^[11]. W genetyce populacyjnej znaleziono dla przykładu przesłanki możliwej znaczącej interakcji genów i środowiska (porównywano kilka krajów) z takimi wskaźnikami jak współczynnik dzietności^[12]. Zaznacza się jednak, że ta dziedzina badań jest młoda, i w większości przypadków rezultaty mają na ten moment wstępny charakter i wymagają prób replikacji.

Przypisy

1. RobertR. Plomin RobertR., J.C.J.C. DeFries J.C.J.C., John C.J.C. Loehlin John C.J.C., Genotype-environment interaction and correlation in the analysis of human behavior., „Psychological Bulletin”, 84 (2), 1977, s. 309–322, DOI: 10.1037//0033-2909.84.2.309, ISSN 0033-2909 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
2. MattM. McGue MattM., Thomas J.T.J. Bouchard Thomas J.T.J., Genetic and environmental influences on human behavioral differences, „Annual Review of Neuroscience”, 21 (1), 1998, s. 1–24, DOI: 10.1146/annurev.neuro.21.1.1, ISSN 0147-006X [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
3. Danielle M.D.M. Dick Danielle M.D.M., Gene-Environment Interaction in Psychological Traits and Disorders, „Annual Review of Clinical Psychology”, 7 (1), 2011, s. 383–409, DOI: 10.1146/annurev-clinpsy-032210-104518, ISSN 1548-5943 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
4. JamesJ. Tabery JamesJ., R. A. Fisher, Lancelot Hogben, and the Origin(s) of Genotype-Environment Interaction, „Journal of the History of Biology”, 41 (4), 2008, s. 717–761, ISSN 0022-5010, JSTOR: 40271518 [dostęp 2019-04-03] .
5. JayJ. Belsky JayJ., MichaelM. Pluess MichaelM., Beyond diathesis stress: Differential susceptibility to environmental influences., „Psychological Bulletin”, 135 (6), 2009, s. 885–908, DOI: 10.1037/a0017376, ISSN 1939-1455 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
6. E.E. Strachan E.E. i inni, Neighborhood deprivation and depression in adult twins: genetics and gene×environment interaction, „Psychological Medicine”, 47 (04), 2017, s. 627–638, DOI: 10.1017/S0033291716002622, ISSN 0033-2917 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
7. KarriK. Silventoinen KarriK. i inni, Education in Twins and Their Parents Across Birth Cohorts Over 100 years: An Individual-Level Pooled Analysis of 42-Twin Cohorts, „Twin Research and Human Genetics”, 20 (05), 2017, s. 395–405, DOI: 10.1017/thg.2017.49, ISSN 1832-4274, PMID: 28975875, PMCID: PMC5969906 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
8. EricE. Turkheimer EricE. i inni, Interaction between Parental Education and Twin Correlations for Cognitive Ability in a Norwegian Conscript Sample, „Behavior Genetics”, 47 (5), 2017, s. 507–515, DOI: 10.1007/s10519-017-9857-z, ISSN 0001-8244, PMID: 28744605, PMCID: PMC5748346 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
9. K. PaigeK.P. Harden K. PaigeK.P., EricE. Turkheimer EricE., John C.J.C. Loehlin John C.J.C., Genotype by Environment Interaction in Adolescents’ Cognitive Aptitude, „Behavior Genetics”, 37 (2), 2007, s. 273–283, DOI: 10.1007/s10519-006-9113-4, ISSN 0001-8244, PMID: 16977503, PMCID: PMC2903846 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
10. EricE. Turkheimer EricE. i inni, Socioeconomic Status Modifies Heritability of IQ in Young Children, „Psychological Science”, 14 (6), 2003, s. 623–628, DOI: 10.1046/j.0956-7976.2003.psci_1475.x, ISSN 0956-7976 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
11. David C.D.C. Rowe David C.D.C., David M.D.M. Almeida David M.D.M., Kristen C.K.C. Jacobson Kristen C.K.C., School Context and Genetic Influences on Aggression in Adolescence, „Psychological Science”, 10 (3), 1999, s. 277–280, DOI: 10.1111/1467-9280.00150, ISSN 0956-7976 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).
12. Felix C.F.C. Tropf Felix C.F.C. i inni, Hidden heritability due to heterogeneity across seven populations, „Nature Human Behaviour”, 1 (10), 2017, s. 757–765, DOI: 10.1038/s41562-017-0195-1, ISSN 2397-3374, PMID: 29051922, PMCID: PMC5642946 [dostęp 2019-04-03]  (ang.).