Задачка на арифметику. В геноме человека около 20 тысяч генов, кодирующих белки. В мозге порядка 86 миллиардов нейронов, и у каждого тысячи связей. Прописать каждую связь отдельной строкой в ДНК невозможно. Значит, генетика мозга устроена иначе: гены задают правила и запускают процессы, а подробности достраиваются по ходу развития.

Что именно кодируют гены

Ген — это участок ДНК, по которому клетка собирает белок или функциональную РНК. Белки, в свою очередь, строят клетки, служат рецепторами и ферментами, управляют включением других генов. В развитии мозга особенно важны белки-ориентиры: они отталкивают или притягивают растущие отростки нейронов, подсказывая, куда им расти. Так образуются основные пути.

Точная настройка проходит позже и зависит от активности. Связи, которые используются, укрепляются, а лишние исчезают. Классический пример — зрительная система: если у котёнка в критический период закрыть один глаз, нейроны коры перестают отвечать на него, и восстановить это потом гораздо труднее. Структура закладывается генами, а её итоговая форма — опытом.

Один ген и целая функция? Редко

В популярных текстах любят «ген интеллекта», «ген тревоги», «ген речи». Реальность сложнее. Ген FOXP2 стал знаменитым после того, как выяснилось, что его мутация связана с выраженными трудностями речи у членов одной семьи. Но из этого не следует, что FOXP2 — «ген языка»: он регулирует работу многих других генов, и язык требует работы огромной сети.

Есть и редкие состояния, где причина — единственный ген с заметным эффектом: например, синдром Ретта связан с геном MECP2, синдром ломкой X-хромосомы — с геном FMR1. Они подробно описаны в медицинских справочниках, но служат исключением. Обычные особенности — память, темперамент, школьные способности — зависят от очень многих вариантов генов, у каждого из которых эффект мал.

Гены и среда не складываются, а взаимодействуют

Часто спрашивают, какая доля признака приходится на гены, а какая на среду. Для многих свойств это неудачная постановка: гены работают лишь в определённой среде и определённой фазе развития. Питание матери, нехватка стимулов в раннем детстве, болезни — всё это влияет на то, как гены проявятся. Эпигенетические механизмы, например химические метки на ДНК, помогают клетке «запомнить», какие гены включать, и такие метки могут зависеть от условий, хотя о том, насколько они важны для поведения человека, учёные спорят.

Если упростить: гены не задают судьбу, а задают диапазон возможностей и чувствительность к среде.