Gene Interactions
Etnistä identiteettiä ja terveyttä tarkasteltaessa geeneillä voi olla merkitystä kahdessa laajassa mielessä. Ensinnäkin eri etnisten ryhmien geenivarastot voivat sisältää eri frekvenssejä alleeleja joillakin lokuksilla, jotka ovat merkityksellisiä terveydentilan tai sairausprosessien kannalta. Tällaiset erot eivät kuitenkaan yksinään todennäköisesti selitä laajoja ja laajalle levinneitä terveyseroja sosiaalisesti tunnistettujen rodullisten ja etnisten ryhmien välillä.
Toiseksi tietyn genotyypin aiheuttama fenotyyppi voi vaihdella etnisten ryhmien välillä ympäristötekijöiden vuorovaikutuksen vuoksi. Ympäristö määritellään tässä yhteydessä poissulkemalla kaikki vaikutteet, joita ei ole koodattu DNA:han. Se kattaa siten kaikki muut luvussa 2 mainitut tekijät, mukaan lukien synnytystä edeltävät vaikutukset, ravitsemukselliset vaikutukset, terveydenhuollon ennaltaehkäisevät seuraukset, vertaisryhmien paineet, koulutustaso, uskonnolliset opetukset, kodeissa sekä ilmassa ja vedessä olevat myrkyt, ammatilliset vaaratekijät, työstressi ja altistuminen tartunnanaiheuttajille monien, monien muiden tekijöiden ohella.
Valtavan suuren joukon tällaisten ympäristötekijöiden etiologisesta merkityksestä tiedetään paljon; myös tärkeimpien geenien ja polygeenisten systeemien vaikutuksesta tiedetään paljon. Käsitteellisesti vuorovaikutuksen mahdollisuus näiden kahden laajan alueen sisällä ja niiden välillä on tunnustettu jo pitkään. Vuorovaikutusta korostava ja luonnehtiva tutkimus on eri syistä jäänyt odotettua vähäisemmäksi. Niiden vaikutuksia terveyseroihin ei vielä tunneta, vaikka sekä ihmisillä että eläinmalleilla tehdyistä tutkimuksista on kertynyt huomattava määrä kirjallisuutta. Tässä mainitaan vain muutamia esimerkkejä, mutta niiden pitäisi havainnollistaa näiden vuorovaikutusten suurta monimutkaisuutta ja voimaa sekä joskus hämmästyttävää hienovaraisuutta.
Ihmisillä kahden tärkeän geenin välinen vuorovaikutus on osallisena Alzheimerin taudin suuren ja kasvavan terveysongelman etiologiassa. Kromosomissa 19 sijaitsevalla apoE-paikalla on kuvattu kolme eri alleelia-ε2, ε3 ja ε4. Yleensä yhden ε4-alleelin omistamiseen liittyy lisääntynyt riski sairastua Alzheimerin tautiin, ja kahden alleelin omistamiseen liittyy suurempi riski kuin yhden alleelin omistamiseen. Jälkimmäinen tulos riippuu kuitenkin genotyypistä toisessa paikassa, ACT:ssä. Jos kyseessä on yksi kyseisen lokuksen genotyyppi, yhden tai kahden ε4-alleelin omistaminen apoE-lokuksessa ei eroa riskissä; toisen ACT-genotyypin kohdalla riski on jonkin verran kohonnut, ja kolmannen genotyypin kohdalla yhden ja kahden ε4-alleelin välinen riskiero on viisinkertainen. On selvää, että tarkasteltaessa alleelifrekvenssien eroja eri populaatioissa voi olla tarpeen käsitellä kaksosia, kolmosia tai suurempia lokusten kokonaisuuksia.
Klassinen eläinmallitutkimus, jossa osoitetaan, että erilaisten genotyyppien vaikutusta tärkeällä lokuksella voi muuttaa organismin polygeeninen tausta, on Colemanin ja Hummelin (1975) työ. Kaksi kopiota tiettyä alleelia tietyllä lokuksella johtaa yleensä johonkin diabeteksen ilmenemismuotoon hiirillä, mutta kahdessa eri mutta sukua olevassa kannassa tuloksena olevat oireyhtymät ovat silmiinpistävän erilaisia: verensokeriarvot ja ruumiinpaino eroavat toisistaan kaksinkertaisesti, eliniässä on suuria eroja ja toisessa kannassa esiintyy saarekkeiden hypertrofiaa ja toisessa atrofiaa.
Prototyyppinen esimerkki polygeenien ja ympäristön välisestä vuorovaikutuksesta on ehkä Cooperin ja Zubekin (1958) tutkimus, jossa he mittasivat kahden rottien linjan labyrinttioppimiskykyä, joita kasvatettiin ympäristöolosuhteissa, jotka erosivat toisistaan sen suhteen, miten monenlaisia ärsykkeitä eläimet saattoivat kokea. Nämä kaksi kantaa oli jalostettu valikoivasti sokkeloiden suorituskyvyn perusteella (Heron, 1935); tuloksena saadut ”sokkelon kirkkaat” ja ”sokkelon tylsät” linjat erosivat toisistaan silmiinpistävästi sokkelokuvion oppimisessa tehtyjen virheiden lukumäärän suhteen ja, vahvasti päätellen, myös sokkeloiden suorituskykyyn vaikuttavien tuntemattoman lukumäärän polygeenisten lokusten alleelikonfiguraatioiden suhteen. Eriytetyn kasvatuksen tuloksena oli, että kirkkaat linjat eivät hyötyneet rikastumisesta, mutta tylsät hyötyivät; köyhtyminen ei vaikuttanut haitallisesti tylsiin rottiin, mutta kirkkaisiin rottiin kyllä. Lukuisat muut tutkimukset ovat osoittaneet samankaltaisia erilaisia reaktioita erilaisissa fenotyypeissä eri genotyyppejä edustavien hiiri- tai rottajoukkojen ympäristömanipulaatioihin.
Toinen silmiinpistävä viimeaikainen esimerkki geenin ja ympäristön vuorovaikutuksesta on pitkäikäisyyteen vaikuttavien kvantitatiivisten ominaisuuslokusten (QTL:ien) tutkiminen Drosophila-kärpäsillä. QTL:t ovat lokuksia, jotka pysyvät toistaiseksi nimettöminä, mutta joiden likimääräiset kromosomipaikat tunnetaan. Vieira ym. (2000) etsivät todisteita tällaisten lokusten vaikutuksesta eliniän pituuteen viidessä eri kasvatusympäristössä. Poikkeuksellinen tulos oli, että 17 QTL:ää tunnistettiin, mutta yksikään niistä ei soveltunut kaikkiin ympäristöihin. Osa vaikutti vain yhteen sukupuoleen ja yhdessä ympäristössä; osa vaikutti molempiin sukupuoliin tietyssä ympäristössä, mutta sama alleeli oli yhteydessä pidempään elinikään toisella sukupuolella ja lyhyempään elinikään toisella sukupuolella; osa vaikutti yhteen sukupuoleen kahdessa ympäristössä, mutta sama alleeli oli yhteydessä pidempään elinikään toisessa ympäristössä ja lyhyempään elinikään toisessa ympäristössä. Kaikki geneettinen varianssi liittyi genotyyppi x sukupuoli -vuorovaikutuksiin, genotyyppi x ympäristö -vuorovaikutuksiin tai molempiin.
Geenien ja ympäristötekijöiden yhteistoiminnan yleisellä alueella on useita tutkimussuuntia, jotka osoittavat vakuuttavasti, että ympäristöt voivat olla vuorovaikutuksessa geneettisten tekijöiden kanssa tilastollisessa mielessä, mutta ne voivat myös itse asiassa vaikuttaa siihen, mitkä geenit ilmenevät. Liian yksinkertaistetun selityksen mukaan jotkin ympäristöt voivat kytkeä geenit päälle ja pois päältä. Tämän tutkimuksen tietyt osa-alueet ovat erityisen merkityksellisiä tämän aiheen kannalta, sillä ne käsittelevät erilaisten stressitekijöiden vaikutuksia geeniekspressioon. Esimerkiksi laajassa kirjallisuudessa (yhteenveto esimerkiksi Hoffman ja Parsons, 1991) kuvataan havaintoja, jotka viittaavat siihen, että stressaavat ympäristöt lisäävät usein monenlaisten fenotyyppien periytyvyyttä – sitä osuutta fenotyyppisestä vaihtelusta, joka johtuu polygeenisen järjestelmän kollektiivisesta vaikutuksesta monissa eri organismeissa. Merkittävä osa tiettyjä geenejä koskevista tiedoista koskee ”lämpösokkiproteiineja”, joita tuotetaan Drosofiassa altistuttuaan korkealle lämpötilalle. Nämä proteiinit näyttävät suojaavan muita organismin proteiineja stressiympäristön aiheuttamilta vaurioilta tai tuhoutumiselta. Esimerkki nisäkkäistä on spesifisten RNA:iden määrän lisääntyminen rottien lisämunuaisissa immobilisaatiostressin jälkeen (McMahon ym., 1992). Biokäyttäytymiseen liittyviin vaikutuksiin viitataan selvästi tutkimuksessa, jossa osoitettiin, että klassinen Pavlovin ehdollistuminen – jalkatärähdyksen ja ääniärsykkeen yhdistäminen – voi johtaa siihen, että aiemmin neutraali ympäristön piirre saa aikaan stressiin liittyvän tietyn mRNA:n ilmentymisen rottien aivojen alueilla (Smith ym., 1992). Nämä tutkimuslinjat ovat ehkä erityisen merkityksellisiä Thayerin ja Friedmanin (2004) kaltaisille hypoteeseille, jotka koskevat syrjintästressin roolia.