Je možné, aby se naše geny učily?

Klíčové body:

• Geny se kdysi považovaly za statické. Nedávný výzkum v oblasti epigenetiky však zjistil, že geny se mohou a mohou měnit v reakci na narážky na životní prostředí.
• Víme, že geny jsou schopné změnit své chování.
• Ale zda si geny mohou zvyknout na opakované narážky na životní prostředí - což lze popsat jako učení se-je méně dobře srozumitelný.
• Vědci studují, zda se geny mohou učit - a jejich nadcházející výzkum může změnit současné chápání přírody vs. živit.

Během posledního desetiletí výzkum změnil naše chápání genetického materiálu. „Klasická“ perspektiva načrtnutá v našich učebnicích pro střední školy naznačuje, že geny jsou „statické“ části biologického kódu, které slepě vyplivují proteiny, neovlivněné okolním světem.

Ukazuje se však, že pravý opak je pravdou: události, které se vyskytnou během našeho života, a možná i životů našich rodičů a prarodičů, mohou vyvolat hluboké a dlouhodobé změny na genetické úrovni. Od dělohy do hrobky naše geny dynamicky reagují na svět kolem sebe.

Jednoduše řečeno, náš genetický materiál může chovat se . Ale může také Učit se ? A pokud ano, jak přesně víme, kdy došlo k „genetickému učení“?

Co je učení?

Odpovědi na tyto otázky vyžadují, abychom nejprve udělali krok zpět a zjistili, co máme na mysli chováním, změnami chování a učením. Když používáme výraz „chování“, máme na mysli přechod z jednoho stavu do druhého, který je způsoben podnětem. Zní to komplikovaně, že? Vezměme si tedy jednoduchý příklad. Představte si, že sedíte ve své předzahrádce a výfukové plyny z auta vašeho souseda každý den selhávají, když jede do práce. Když poprvé (tj. Systém) uslyšíte tento hlasitý třesk (tj. Stimul), přejdete od klidného stavu k vysoce zaskočenému (tj. Přechodu do stavu). Tedy když něco říkáme, nebo někdo je chovat se , ve skutečnosti popisujeme přechod mezi jedním stavem a druhým (od klidného po překvapený) a vysvětlujeme, proč k tomuto přechodu došlo (kvůli hlasitému třesku).

Mnoho systémů (zejména živých) se nyní nechová jen tak. Také změnit jejich chování . Představte si, že je to o několik dní později a jste zpět ve své předzahrádce. Problémové auto vašeho souseda při jízdě opět selže. Tentokrát vás ale zvuk jen trochu překvapil. Když říkáme, že se vaše chování změnilo, jednoduše poukazujeme na to, že existuje rozdíl v tom, jak na vás původně působil stejný stimul (hlasitý třesk) (původně jste přešli z klidu na velmi překvapeného) ve srovnání s jeho dopadem o několik dní později ( nyní přejdete z klidu na jen mírně vyděšené).

Nyní pro skutečnou otázku: Proč změnilo se tvé chování? Proč tě už hlasitý třesk nevyplaší tak, jak to kdysi bylo?

To nás přivádí k učení se . Když mluvíme o učení, zdůrazňujeme, že došlo ke změně chování, a vysvětlujeme to proč tato změna nastala. Například se může změnit naše chování, protože jsme se opakovaně setkávali s jediným podnětem. V našem dřívějším příkladu je opakoval každodenní neúspěch v autě vašeho souseda vás může vést k tomu, že už nebudete vyděšení, a dokonce budete úplně ignorovat hlasitý třesk; toto je známé jako návyk .

Chování se také může změnit, protože podněty byly spárovány dohromady. Pamatujete si Pavlovova psa? Když zazvonil zvonek, zpočátku neslinil. Ale poté, co byl zvon spárován s jídlem, pes začal slintat, jakmile zazvonil zvon; toto je známé jako klasická klimatizace . Nakonec se naše chování může změnit, protože vede k určitým výsledkům. Například trenéři psů často posilují „dobré“ chování, jako je posezení a zticha, s přístupem k požadovaným výsledkům, jako jsou pamlsky pro psy; toto je známé jako operativní kondicionování .

Co je to genetické učení?

Ukazuje se, že většina živých tvorů se učí. Ale co neurony, buněčné sestavy nebo dokonce genetický materiál (tj. Části živých tvorů)? Mohou se také chovat? Změnit jejich chování? A možná se učit?

Vezměte genetický materiál. Ukazuje se, že některé naše geny (systém) jsou zapnuty (přechod ve stavu) ráno, když jsme vystaveni slunečnímu záření (stimul) - tj. Chovají se. Později večer, když slunce zapadá (stimul), jsou stejné geny (systém) vypnuty - tj. Jsou schopné měnící se jejich chování. Tímto způsobem jsou rytmy naší genové exprese synchronizovány s rytmy přírodního světa, což nám umožňuje přizpůsobit se prostředí, ve kterém se nacházíme (např. Využívat energii během dne, když ji potřebujeme, a konzervovat ji v noci).

Nyní ke skutečné otázce: Mohou také tytéž geny Učit se ? Pokud by byl člověk například v noci opakovaně vystaven světelným pulsům, byly by tyto geny zpočátku vyjádřeny a pak pomalu přestávány být vyjadřovány (tj. Zvykly by si, jako jste to udělali na hlasitý třesk auta svého souseda)? Pokud bychom spárovali světlo s určitým zvukem a poté tento zvuk představili člověku ve tmě, začaly by se projevovat jeho geny (stejně jako Pavlov pes slintal, když uslyšel zvonek)? Nakonec si představte, že člověk hladoval a vyjádření těchto genů vedlo k dodání jídla. Zvýšila by se vůbec genová exprese?

Práce na genetickém učení teprve začaly. Existují však silné náznaky, že genetický materiál je skutečně schopen se naučit. Pokud ano, pak mnoho zajímavých otázek čeká na odpověď. Generalizuje se například genetické učení o jednom podnětu (hlasitý třesk) na jiné podněty (hlasitý křik)? Pokud problematické zážitky, jako je dětské trauma, týrání, podvýživa nebo stres, vedou k maladaptivním změnám genetického chování, lze je později vrátit? Existují určitá časová období, kdy se mohou geny učit, a přetrvává genetické učení? Snad nejzajímavější, může se jaký genetický materiál, který se učí v jedné generaci, předávat a zdědit po ostatních?

Závěr

Věda nám říká, že naše geny jsou schopné chovat se a měnit své chování. Když se zeptáte, zda se také mohou učit, odemknete mnoho nových nápadů a možností. Pokud mohou, pak by se naše chápání aktivity na nejmenších stupnicích dále transformovalo a naznačovalo by to, že naše geny jsou dynamicky citlivé na okolní svět (spíše než statické entity, které se dříve předpokládaly). Je možné, že příroda a výchova jsou již dlouho uzavřeny v rozhovoru, kterému začínáme rozumět až nyní.

—Sean Hughes

Autor by rád poděkoval Janu De Houwerovi za zpětnou vazbu k dřívější verzi.

Tento příspěvek je inspirován vědeckou prací („Genetické učení: Nový koncepční rámec pro studium dopadu prostředí na změny v genetickém chování“) naší (Hughes, S., Soubry, A., & De Houwer, J. ), který je v současné době přezkoumáván na BioEssays.

De Houwer, J., & Hughes, S. (2020). Psychologie učení: Úvod z funkčně-kognitivní perspektivy. MIT Press.

Hughes, S., Soubry, A., & De Houwer, J. (probíhá kontrola). Genetické učení: Nový koncepční rámec pro studium dopadu prostředí na změny v genetickém chování. BioEssays.

Moore, D. S. (2015). Rozvíjející se genom: Úvod do behaviorální epigenetiky. Oxford University Press, New York, NY.