Genetic Lottery

The Genetic Lottery – Why DNA Matters for Social Equality

Kathryn Paige Harden

Princeton University Press 2021

eISBN: 9780691226705

Pähkinänkuoressa: Genetiikan uudet tutkimusmenetelmät ja niiden huomioiminen yhteiskunnallisen tasa-arvon edistämisessä

Elämä ei ole reilua. Toiset ovat terveempiä, onnellisempia ja rikkaampia kuin toiset. Yleensä epätasa-arvon syitä haetaan sosiaalisesta ympäristöstä ja yhteiskunnallisesta epätasa-arvosta. Lapsen todennäköisyys menestyä koulussa ja myöhemmin työelämässä riippuu esimerkiksi siitä, syntyykö köyhään vai varakkaaseen perheeseen. Hän ei tietenkään itse voi valita vanhempiaan – kyse on vain tuurista. Mutta on toinenkin sattumanvarainen tapahtuma, johon lapsi ei voi vaikuttaa: perimä. Jos se aiheuttaa jonkin fyysisen sairauden tai vaivan, niin häntä hoidetaan ja autetaan. Tätä pidetään itsestään selvänä. Perimä vaikuttaa yhtä lailla henkisiin ominaisuuksiin, kuten älykkyyteen, opintomenestykseen ja varakkuuteen, mutta siihen ei osata suhtautua yhtä luonnollisesti ja neutraalisti. Syynä on eugeniikan pitkä varjo; jo 150 vuotta perinnöllisyyden avulla on perusteltu rasismia ja luokkaeroja.

Kathryn Harden kuitenkin esittää, ettei ole eugeenista sanoa geenien vaikuttavan yksilön kykyyn omaksua tiettyjä taitoja ja toimintoja. Geneettisissä arpajaisissa onnekkaat menestyvät paremmin opinnoissaan ja tienaavat työelämässä enemmän. Sen sijaan on eugeenista liittää perimään arvojärjestys ja luokitella tai syrjiä ihmisiä tällä perusteella. Genotyyppiään lapsi ei voi valita sen enempää kuin vanhempiaankaan. Hän syntyy kuvaannollisesti kaksi arpalippua käsissään. Niistä toinen määrää perheen ja toinen geenit. Molemmat vaikuttavat paljon hänen mahdollisuuksiinsa. Yhteiskuntaa on yritetty kehittää tasoittamaan sosiaalisen ympäristön erot. Hardenin mielestä kaikki työkalut pitäisi ottaa käyttöön – myös genetiikan uusin tietämys.

Geneettiset arpajaiset

Lapsen perimä määräytyy, kun siittiö hedelmöittää munasolun. Tyttövauvalla on jo syntyessään noin kaksi miljoonaa kypsymätöntä munasolua pikkuruisissa munasarjoissaan. Niistä keskimäärin 400 kypsyy ja vapautuu ovulaatiossa sukukypsyyden saavuttamisen ja vaihdevuosien välisenä aikana. Pojilla siittiötuotanto alkaa vasta puberteetissa, mutta sen jälkeen kivekset tehtailevatkin niitä keskimäärin 525 miljardia loppuelämän aikana. Sukusolut, sekä munasolut että siittiöt, syntyvät meioosissa, jossa 23 kromosomiparin muodostama perimä jakautuu erillisiksi 23 yksittäisen kromosomin sukusoluiksi. Munasolun hedelmöittyessä se saa jokaiselle kromosomilleen parin siittiöltä.

Sukusolun kromosomit eivät kuitenkaan ole suoria kopioita vanhempien kromosomeista, vaan niiden geenit uudelleenjärjestäytyvät meioosin aikana. Geeniarpajaiset eivät ole täydelliset siten, että jokaisen geenin kohdalla heitettäisiin lanttia, kummasta kromosomista sukusolu geenin ottaa. Sen sijaan kromosomiparin vastinkappaleilla on rajallinen määrä yhtymäkohtia, joiden välistä DNA-sekvenssiä ne voivat vaihtaa keskenään meioosissa. Vaihtoehtoja on silti riittämiin: pariskunnan lapsi saa yhden kombinaation kaikkiaan yli 70 biljoonasta (70 * 10¹²) mahdollisestavaihtoehdosta. Lisäksi hedelmöittyneessä munasolussa voi olla aivan uusia mutaatioita.

Sisarukset muistuttavat yleensä toisiaan, mutta teoriassa he voisivat olla aivan erilaisia, jos geeniarpajaisissa sattuisivat saamaan aina vastakkaisen DNA-sekvenssin. Samoin lapset muistuttavat vanhempiaan. Tätä on hyödynnetty eläinten ja kasvien jalostuksessa jo vuosituhansia. Esimerkiksi mustavalkoinen holstein-sonni nimeltään Toystory on yli puolen miljoonan jälkeläisen isä, koska sen perimä on keskimäärin tuottanut hyviä lypsylehmiä. Tämä periaate on toiminut niin hyvin, että vuoden 1957 parhaaseen tuhannesosaan kuulunut lehmä olisi nykyisin varsin keskinkertainen maidontuottaja. Tässä ei suinkaan ole kyse uusista mutaatioista, sillä käytännössä kaikki tarpeelliset geenit olivat jo populaatiossa vuonna 1957. Kyse on nimenomaan valinnasta, jossa parhaat lypsylehmät on keinosiemennetty Toystoryn kaltaisten sonnien siemennesteellä sukupolvesta toiseen.

Entinen NBA-koripalloilija Shawn Bradley on 228 cm pitkä. Hän on hyvin kaukana normaalijakauman ääripäässä, sen pitkässä hännässä. Hän on sattunut perimään kaikista pituutta lisäävistä geeneistä harvinaisen monta. Henkilö, jolla on yhden keskihajonnan verran enemmän pituutta lisääviä variantteja, on pitempi kuin 84 % ihmisistä. Shawn Bradleylla on peräti 4,2 keskihajontaa enemmän näitä variantteja, joten hän on pitempi kuin 99,999 % ihmisistä. Hän pitää itseään onnekkaana, koska pituutensa ansiosta hän tienasi mukavan määrän miljoonia koripallouransa aikana. Hän on aivan oikeassa: kaikista yli 70 biljoonasta vaihtoehtoisesta genotyypistä hän vain sattui saamaan äärimmäisen yhdistelmän ilman, että voisi ottaa siitä itselleen mitään kunniaa.

”Geneettinen tuuri” vaikuttaa muihinkin kuin fyysisiin ominaisuuksiin. Vuonna 2020 kolme ekonomistia tutki eläkkeelle jäävien ihmisten varallisuuseroja. He keskittyivät hyvin kapeaan valkoisten amerikkalaisten segmenttiin verraten niitä geenejä (itse asiassa polygeenistä indeksiä, josta lisää alempana), joiden tiedetään vaikuttavan opintomenestykseen. Alimman neljänneksen varallisuus oli 475 000 dollaria alempi kuin ylimmän neljänneksen. Yksi keskihajonta opintomenestykseen vaikuttavia geenivariantteja vaikutti varallisuuteen melkein 25 %. Koska genotyyppi ei tietenkään suoraan määrää, kuinka pitkälle ihmiset todellisuudessa opiskelevat, on mahdollista verrata myös niitä, jotka opiskelivat yhtä pitkälle. Heilläkin alimman ja ylimmän neljänneksen varallisuusero oli 8 %.

Tutkimuksessa ei kuitenkaan verrattu sisaruksia. Voihan olla, että kotioloissa oli eroja; koulutettujen vanhempien lapsilla voi olla keskimäärin paremmat ”opintomenestysgeenit”. Toisessa tutkimuksessa pyrittiin selvittämään juuri tätä kysymystä vertaamalla lähes 2000 sisarusparia eri puolilla maailmaa. Se vahvisti edellisen tutkimuksen löydökset: geneettinen tuuri lisäsi varallisuutta eläkkeelle jäätäessä.

Tutkimusmenetelmät

Lupaavat geenit

Kun ihmisen DNA:n emäsjärjestys oli selvitetty 2000-luvun alussa, keskityttiin ensin tutkimaan lupaavimpia geenejä (candidate gene study). Yksi tunnetuimmista kandidaateista oli 5HTTLPR-niminen geenivariantti, jonka tiedettiin vaikuttavan serotoniinin toimintaan neuronien välillä. Siihen oli päädytty, koska masennusta oli jo opittu hoitamaan serotoniinia kontrolloimalla. Tutkimukseen käytettiin kymmeniä miljoonia dollareita, kunnes vuonna 2019 jouduttiin tunnustamaan, että hypoteesi ei pidä paikkaansa. Jälkikäteen syykin vaikuttaa ilmeiseltä: masennukseen ei vaikuta vain yksi geeni. Monimutkaiset inhimilliset piirteet ovat polygeenisiä; niiden ilmaantumiseen vaikuttavat jopa tuhannet geenivariantit, joista jokainen vaikuttaa vain pikkuriikkisen.

GWAS

Lupaavammaksi menetelmäksi on osoittautunut koko genomiin kohdistuva tutkimus, GWAS (genome-wide association study). Siinä yksinkertaisesti haetaan korrelaatioita yksittäisten DNA-elementtien ja ihmisen mitattavien piirteiden välillä. Yleensä analysoidaan DNA:n yksittäisiä nukleotideja, joista käytetään lyhennettä SNP (single nucleotide polymorphism). SNP on siis pienempi yksikkö kuin geeni, joka koostuu lukuisista nukleotideista. Eri ihmisillä on samassa kohtaa DNA-sekvenssiä yksi neljästä nukleotidin tyypistä: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) tai tymiini (T). SNP kertoo tästä pienestä geneettisestä erosta henkilöiden välillä. Jollakulla on tietyssä kohdassa G ja toisella T.

Kun korrelaatio löytyy tietyn SNP:n ja vaikkapa opintomenestyksen välillä, ei ole lainkaan selvää aiheuttaako kyseinen SNP tuon vaikutuksen vai sattuuko se vain sijaitsemaan lähellä jotain toista SNP:tä, jota ei mitattu. On huomioitava muitakin rajoitteita:

• tulos on sidoksissa kulttuuriin eikä välttämättä päde jossain toisessa populaatiossa
• geneettinen korrelaatio ei mitenkään sulje pois ympäristön vaikutusta
• tulos ei auta ymmärtämään syy-seuraussuhdetta, vaikka voikin suunnata jatkotutkimusta
• yhden SNP:n korrelaatio monimutkaisiin ominaisuuksiin, kuten pituuteen tai opintomenestykseen, on erittäin pieni

Erään matemaattisen mallin mukaan yli 100 000 SNP:tä vaikuttaa kukin pienellä korrelaatiolla henkilön pituuteen. Käytännössä kaikki ne geenit, joilla on vaikutusta kasvuhormonin tuotantoon ja luustoon, ovat mukana pituuden määräytymisessä. Opintomenestykseen taas vaikuttavat kaikki aivokudokseen vaikuttavat geenit. Mitä useampi geeni vaikuttaa lopputulokseen, sitä suurempi määrä koehenkilöitä tarvitaan. Ensimmäinen opintomenestystä kartoittava GWAS käsitti 126 559 ihmistä, mutta löysi vain kolme SNP:tä.  Seuraavassa vaiheessa mukana oli 293 723 ihmistä, jolloin SNP-määrä nousi 74:ään. Kolmannessa tutkimuksessa löydettiin jo 1271 SNP:tä, kun henkilömäärä oli kasvatettu peräti 1,1 miljoonaan.

Jokaisen SNP:n vaikutus ei tietenkään ole yhtä suuri, vaan kullakin on oma painoarvonsa. Kun ne lasketaan yhteen, saadaan kokonaisvaikutus, polygeeninen indeksi. Kun esimerkiksi GWAS-tutkimukseen osallistuneet valkoiset amerikkalaiset jaettiin opintomenestyksen indeksilukeman perusteella neljään ryhmään, alimmasta neljänneksestä collegen oli suorittanut vain 11 % mutta ylimmästä 55 %. Viisinkertainen ero on tietenkin merkittävä, mutta ei yksinään ratkaise kenenkään kohtaloa. Arvioiden mukaan perimän vaikutus tässä tapauksessa on 10 – 15 %. Lukema on samaa luokkaa kuin varakkaan perheen vaikutus, joka on 11 %. Tällaisten lukuarvojen hahmottaminen voi olla vaikeaa, joten verrataan niitä vielä yhteen, josta jokaisella on arkipäiväisiä kokemuksia: pituuteen. Kuten tiedetään, yleensä pituus korreloi painon kanssa. Sen polygeeninen indeksi vaikuttaa painoon 19 %.

Kuten yllä olevista prosenttiluvuista voi päätellä, yllä olevat geneettiset syy-seuraussuhteet eivät ole deterministisiä samassa mielessä kuin vaikkapa Downin oireyhtymä, joka aiheutuu vääjäämättä, kun kromosomi 21 kolminkertaistuu. Siinä on kyse syyn suorasta seurauksesta, johon eivät vaikuta ympäristötekijät tai mitkään muut seikat, ainoastaan ylimääräinen kromosomi. Polygeeninen indeksi taas kertoo piirteen yleisyydestä väestötasolla. Yksilön kannalta korkea indeksilukema ei siten aiheuta piirrettä, vaikkapa sairautta, vaan ainoastaan nostaa sen ilmaantuvuuden todennäköisyyttä. Indeksiä voi soveltaa vain siinä populaatiossa, jossa tutkimus on tehty, koska perimä ja ympäristö ovat monimutkaisessa vuorovaikutuksessa keskenään.

Perheen jäsenten erot

Sisaruksia tutkimalla voidaan selvittää, miten piirteet eroavat, jos he ovat sattuneet saamaan eri geenit. Geenien vaikutus johonkin piirteeseen, kuten pituuteen, ilmaistaan periytymisasteen, heritabiliteetin avulla. Se saadaan jakamalla (suhteellinen) geneettinen ero (suhteellisella) pituuserolla. Esimerkiksi pituuden heritabiliteetti oli eräässä amerikkalaistutkimuksessa 80 %. Yleisin tapa tutkia asiaa on vertailla identtisten kaksosten eroja muiden sisarusten eroihin. Identtiset kaksoset ovat perimältään lähes identtisiä, vaikka eivät aivan, mutta muiden sisarusten DNA-segmentit eroavat toisistaan keskimäärin 50 %.

Perheenjäsenten opintomenestyksen eroja on tutkittu, paitsi biologisten sisarusten avulla, myös vertaamalla adoptoituja ja biologisia lapsia sekä vertaamalla vanhempia lapseen. Kaikilla kolmella menetelmällä päädyttiin samaan lopputulokseen: perimä vaikuttaa opiskelumenestykseen.

Tulosten eroja

Eri tutkimusmenetelmät ovat tuottaneet samansuuntaisia tuloksia, mutta lukemissa on eroja. Kaksostutkimuksen mukaan geenien vaikutus opintomenestykseen on noin 40 %, kun GWAS-tutkimus päätyi haarukkaan 10 – 15 %. Tätä puuttuvaa heritabiliteettia selittää ainakin se, että GWAS mahdollisesti aliarvioi periytyvyyttä, koska se ei välttämättä mittaa kaikkia harvinaisia geenivariantteja. Tutkittavaa populaatiota pitäisi ehkä kasvattaa vielä suuremmaksi, vaikka siinä onkin jo yli miljoona henkilöä. Toisaalta kaksostutkimus saattaa yliarvioida periytyvyyttä, koska siinä tehdään kasvuympäristöstä oletuksia, jotka ei välttämättä pidä paikkaansa. Ei esimerkiksi huomioida, että kaksoset elävät usein hyvinkin samanlaista elämää, toisinaan jopa aivan samanlaisissa vaatteissa, mutta eri-ikäisten sisarusten välillä on suurempia eroja.

Vaikutusmekanismi

Sosiologi Sandy Jenks varoitti liian suoraviivaisista tulkinnoista ajatuskokeen avulla: ”Jos valtio ei päästä esimerkiksi punatukkaisia lapsia kouluun, punatukkaisuutta aiheuttavien geenien sanotaan laskevan lukutaitoa.” Punatukkaisuuden aiheuttaa MC1R-geenin variantti, joka koodaa piirteen aiheuttavaa proteiinia, feomelaniinia (pheomelanin). Piirteeseen voi vaikuttaa eri tasoilla:

• molekyylitaso: MC1R-geeni
• solun taso: feomelaniini (joka valmistetaan geenin ohjeiden mukaan)
• organismin taso: piirre, punatukkaisuus (jonka feomelaniini aiheuttaa)
• yhteiskunnan taso: piirre, lukutaidottomuus

Jenks halusi ajatuskokeellaan osoittaa, että vaikka geeni aiheuttaa punatukkaisuuden ja punatukkaisuus lukutaidottomuuden, syy-seurausketju on kuitenkin rikki. Lukutaidottomuutta ei tietenkään aiheuta geeni, vaan yhteiskunnallinen syrjintä mielivaltaisen ulkoisen piirteen perusteella.

Kun genetiikka vaikutusta opintomenestykseen tutkitaan, on huomioitava seuraavat seikat:

• oleelliset geenit vaikuttavat aivoissa, eivät hiuksissa, iholla tai maksassa
• oleellisten geenien vaikutus alkaa aikaisin lapsen kehityksessä, jopa ennen syntymää
• oleelliset geenit vaikuttavat sellaiseen älykkyyteen, jota koulun kokeissa mitataan, kuten toiminnanohjauskykyyn (oman toiminnan tietoinen suunnittelu, koordinointi ja valvonta)
• oleelliset geenit vaikuttavat myös ei-kognitiivisiin piirteisiin, kuten uteliaisuuteen, haluun oppia ja avoimuuteen uusille kokemuksille
• geneettisten vaikutusten ymmärtäminen edellyttää myös tietoa vuorovaikutuksesta sekä ihmisten välillä että ihmisten ja instituutioiden välillä

Perimä ja ympäristö

Yhteiskunta

Yhteiskunnan vaikutusta on tutkittu Virossa vertaamalla Neuvostoliitossa eläneitä nuorempiin, jotka olivat Viron itsenäistyessä alle 10-vuotiaita. Polygeenisen indeksin vaikutus sosiaaliseen asemaan oli paljon suurempi nuorella sukupolvella. Neuvostoliiton aikana ihmisten taipumukset eivät päässeet samalla tavalla esiin, koska valinnan mahdollisuuksia ja kilpailua oli vähemmän. Samasta syystä Yhdysvalloissa vuosina 1939 – 1940 syntyneiden polygeeninen indeksi vaikutti vähemmän naisten toteutuneeseen asemaan kuin miesten.

Yhteiskunta vaikuttaa myös opintomenestykseen. Polygeenisen indeksin vaikutus on pienempi matalan sosiaalisen liikkuvuuden maissa. Löydös näyttää vahvistavan Viron kokemuksia: rakenteellisten esteiden purkaminen kasvattaa lopputulosten epätasa-arvoa. Vaikka kaikki köyhyyden ja syrjinnän aiheuttamat ongelmat saataisiin poistettua, jäljelle jäisi edelleen geneettinen epätasa-arvo.

Perhe

Perheellä on myös suuri vaikutus. Eräässä amerikkalaisessa tutkimuksessa perheet jaettiin isän tulojen perusteella neljään ryhmään ja lasten opintomenestyksen polygeeniset indeksit samoin. Kaikissa neljässä tuloluokassa lasten opintomenestys korreloi kauniisti indeksin kanssa: mitä korkeampi indeksilukema sitä useampi suoritti collegen. Kuitenkin köyhien perheiden paras neljännes suoritti collegen harvemmin (24 %) kuin varakkaiden perheiden alin neljännes (27 %).

Yksilö

Identtiset kaksoset aloittavat elämänsä samasta hedelmöittyneestä munasolusta. Heidän DNA:nsa on identtinen lukuun ottamatta kehityksen aikaisia mutaatioita. He ovat viettäneet ensimmäiset yhdeksän kuukautta samassa kohdussa. He ovat syntyneet samaan aikaan ja asuneet samassa kodissa samojen vanhempien hoivissa. He käyvät yleensä samaa koulua samassa ympäristössä. He eivät kuitenkaan päädy elämään aivan identtistä elämää. Tätä eroa voisi ajatella heidän henkilökohtaisena vaikutuksenaan, heidän oman vapaan tahtonsa ilmentymänä.

Eron mittana käytetään ”jakamatonta ympäristöä” (non-shared environment), e². Se saa arvon 0, kun eroa ei ole, ja arvon 1, kun ero on yhtä suuri kuin satunnaisilla henkilöillä. Älykkyysosamäärän e² on 0,2 aikuisena ja 0,25 lapsena, kun esimerkiksi pituuden lukema on 0,1. Opintomenestyksen lukema vaihtelee maittain ja ikäluokittain 0,11 – 0,41. Tulojen e² on 0,4 miehillä. Vapaan tahdon osuus näyttää jäävän varsin rajalliseksi. Olemme suurimmaksi osaksi perimämme ja ympäristömme tuotteita.

Perimän huomioiminen

Lapsella voi olla huono näkö perimänsä vuoksi, mutta haitta on usein hoidettavissa silmälasien avulla. Jos lapsella on fenyyliketonuria (phenylketonuria, PKU), joka aiheutuu yhden geenin virheestä ja aiheuttaa kehitysvammaisuutta, hän voi silti kasvaa aikuiseksi ilman aivovauriota tarkan ruokavalion avulla. Geeniperäisiä vaivoja voi siis joissain tapauksissa hoitaa muuttamalla elinympäristöä. Eikö tätä periaatetta kannattaisi soveltaa myös sosiaalista ja taloudellista epätasa-arvoa aiheuttaviin perinnöllisiin syihin? Eikö genetiikkaa voisi valjastaa myös hyvän palvelukseen, vaikka sitä menneisyydessä onkin käytetty väärin? Loppujen lopuksi se on vain työkalu, joka ei itsessään ole hyvä tai paha.

Kaksi asiaa voi olla yhtä aikaa totta. Toisaalta perimä voi synnyttää sosiaalista epätasa-arvoa ja toisaalta sosiaalisilla toimenpiteillä voi muuttaa yhteiskuntaa tasa-arvoisemmaksi. Jos tämä kaksoistotuus hyväksytään, jäljelle jää kaksi kiehtovaa kysymystä. Ensinnäkin, onko historiassa esimerkkejä, joissa genotyypin ja fenotyypin suhdetta on onnistuttu muuttamaan samaan tapaan kuin silmälaseilla voidaan parantaa näköä? Toiseksi, millä tavalla tieto perimästä kannattaisi huomioida yhteiskunnassa?