子どもたちの学校での成績には大きなばらつきがあります。近年の研究では、学業成績の差のおよそ3分の2は説明できることが、子どもの遺伝子の違いによって示されています。
遺伝子は子どもの成績に、小学校の段階、義務教育修了時、さらには科目別の成績にも影響することが示されています。しかし、遺伝的要因と環境要因が、子どもが在学期間を通じてどれだけ学業成績を維持し続けるかにどのように寄与するかについては、あまり分かっていません。
これを調べるため、6,000組以上の双子のサンプルを用い、英国を代表するTwins Early Development Studyに参加する双子を対象に、小学校から義務教育修了時までのテスト結果を分析しました。今回の新たな研究で明らかになったのは、双子の教育達成度が非常に安定しているということです。義務教育の終わりに受験するGCSE試験で好成績を収める子どもは、小学校でも好成績を収める傾向があります。
双子を用いると、遺伝的要因によって説明できる差の割合を推定することができます。一卵性双生児は遺伝子の100%を共有し、二卵性双生児は、他の兄弟姉妹と同様に、人によって異なる遺伝子の平均50%を共有します。一卵性双生児が学業成績などの特定の形質において二卵性双生児よりも似ている場合、その形質は遺伝子の影響を受けていると推測できます。その後、その形質の遺伝率、すなわち子どもたちのDNA配列の違いによる差の割合を推定できます。
私たちは、教育達成度の安定性に何が影響しているかを調べました。ここでの安定性とは、標準化されたテストの成績が小学校と中学校の間で似通っている状態を指します。達成度の安定性のうち、約70%は遺伝的要因によって説明され、25%は双子の共有環境（同じ家庭で育つことや同じ学校に通うことなど）によって説明されることが分かりました。残りの5%は、非共有環境（異なる友人や異なる教師など）によって説明されました。
教育達成度に変化があった場合、すなわち小学校から中学校にかけて成績が上がったり下がったりした場合、その変化は主に、双子が共有しない環境要因によって説明されることが分かりました。
子どもの在学期間中の達成度の継続性に対する遺伝子のこの大きな影響は、知能によって説明できると考えるのは妥当でしょう。しかし、知能を考慮した後でも、遺伝子の影響は60%と依然として大きいことが分かりました。知能は、双子が幼少期から青年期にかけて受けた複数の言語および非言語テストを用いて測定されました。
DNAによる学業達成度の予測。
このような双子研究による推定値は集団内の形質について示唆を与えるものですが、近年の科学的進歩により、個人に対する遺伝子の影響についても明らかになりつつあります。近年は、教育到達度と関連する遺伝的変異の特定において大きな成功が収められています。これは、いわゆるゲノムワイド関連解析（GWAS）によるものです。これらの研究では、特定の形質と関連する遺伝マーカーを特定します。しかし、個々の遺伝マーカーが学校での成績における個人差を説明する割合は、非常に小さい（0.1%未満）ものです。
最近開発されたより強力な手法では、GWAS研究で見つかった数千の遺伝マーカーを合計し、代わりにゲノム全体の「ポリジェニックスコア」を算出します。このスコアは現在、精度を高めながら、学業達成度などの形質のばらつきを、互いに血縁関係のない人々について予測するために活用されています。
今回の新たな研究の一環として、私たちは過去のGWAS解析のデータを用いて、教育到達度のポリジェニックスコアを作成しました。6,000組の双子のそれぞれから1人ずつ、スコアを算出しました（研究のこの部分の全員が互いに無関係になるように）。これにより、在学期間を通じて好成績を収めるかどうかを予測しました。これらの予測は、小学校入学時の教育到達度のばらつきの4%から、GCSEレベルでのばらつきの10%までを説明するものでした。私たちの結果は、双子解析の最初の部分の結果を裏付けるものでした。すなわち、同じ遺伝的変異が、発達のすべての段階において子どもの達成度の違いを説明する役割を果たしているということです。
遺伝子が在学期間を通じて子どもの成績にどのように影響するかを示唆する私たちの研究結果は、問題が学校生活を通じて続く可能性が高いため、介入が必要な子どもをできるだけ早期に特定する追加的な動機付けとなるはずです。将来的には、ポリジェニックスコアの予測と、特定の近隣、家庭、学校の特徴にさらされることなどの環境リスクの予測を組み合わせることで、人生の非常に早い段階で学習上の問題を抱える子どもを特定するツールとなる可能性があります。その後、個別化された学習プログラムを提供することができます。
例えば、出生時にDNA検査を実施し、読み書きの問題を発症する遺伝的リスクのある子どもを特定して、早期介入を行うことが考えられます。予防的介入は人生の早い段階で成功する可能性が高いため、ポリジェニックスコアの大きな強みは、後年と同様に出生時にも予測できることであり、最も苦労する可能性が高い子どもたちにとって特に役立つと考えられます。
