Skolan och dess bortglömda genetiska komponent (Del 2)
Hur påverkar partnerval bland föräldrar ärftligheten för utbildningsnivå och finns det verkligen ett orsakssamband mellan föräldrars och barns utbildningsnivå? Nya rön ger oväntade svar.
Vad har vi hittills lärt oss?
I del 1 av den här serien sammanfattade jag de tvillingstudier som har undersökt vad som förklarar individuella skillnader i utbildningsnivå. Resultaten av dessa har varit tämligen samstämmiga, från den första tvillingstudien som publicerades i mitten av 1970-talet till mer moderna publikationer där resultaten av flera tvillingstudier har sammanvägts.
Studierna visar att ärftliga faktorer står för cirka 40 procent av variationen i utbildningsnivå. Genetiska skillnader mellan individer kan, med andra ord, på populationsnivå förklara en betydande andel av de observerade skillnaderna i utbildningsnivå.
Delade miljöfaktorer, eller de faktorer som delas av tvillingar inom samma familjer, förklarar ytterligare cirka en tredjedel av variationen. Sådana influenser kan inkludera barnuppfostran, socioekonomisk status och andra faktorer som påverkar samtliga tvillingar inom familjer på liknande sätt.
Den kvarvarande fjärdedelen av variationen tillskrivs då så kallade unika miljöinfluenser, vilka inkluderar individ-specifika miljöfaktorer, men även slump och mätfel. Dessa individ-specifika miljöfaktorer kan exempelvis inkludera olyckor, olika kamratnätverk eller fritidsaktiviteter, i den mån faktorerna inte är delade med övriga syskon och har en påverkan på utfallet.
Något som har skavt
Resultaten av tvillingstudierna kan förefalla vara rimliga för lekmän men de har varit tämligen vanskliga att förstå för oss beteendegenetiker. Det är nämligen väldigt ovanligt att delade miljöinfluenser under uppväxten förklarar en så pass hög andel av variationen i utfall som senare mäts i vuxen ålder. Generellt sett finns det väldigt lite som talar för att familjemiljön, efter att ärftliga faktorer har beaktats, har så pass bestående effekter.
Om vi tar ett exempel ifrån ett relaterat område, kroppsvikt, så har det visat sig att delade miljöfaktorer spelar en betydande roll för att förklara individuella skillnader i kroppsvikt under barndomen fram till ungefär 15 års ålder (Silventoinen et al., 2016). Efter denna ålder försvinner dock sådana influenser till förmån för en kombination av ärftliga faktorer, individ-specifika miljöfaktorer och slump.
Denna observation kan förklaras av att föräldrar utövar en betydande kontroll över sina barns matintag och fritidsaktiviteter under den tidiga uppväxten. I takt med att barnen mognar och blir mer självständiga minskar gradvis föräldrarnas inflytande. Av det skälet minskar de delade miljöfaktorernas effekt på kroppsvikt ju äldre barnen blir.
På liknande vis är det rimligt att anta att föräldrar i ökad utsträckning kan kontrollera sina barns läxläsning och uppmuntra till goda studievanor när barnen går i grundskolan men inte när de studerar på universitetet. Vi förväntar oss därför att de delade miljöfaktorerna ska vara mer betydande för utbildningsutfall tidigare snarare än senare i livet. Givet att utbildningsnivå i regel mäts bland vuxna personer förefaller det vara egendomligt att en tredjedel av deras nivåskillnader skulle kunna förklaras av tidiga delade miljöinfluenser.
Maka söker kaka men varför?
I det föregående brevet hann vi inte diskutera ett av den klassiska tvillingmodellens viktiga antaganden, nämligen frånvaro av assortativ parning (icke-slumpmässig parning.) Mer konkret innebär detta att modellen antar att föräldrar till de deltagande tvillingarna inte har valt varandra på basis av den fenotyp (observerbar egenskap) som studeras. För tvillingstudier som undersöker utbildningsnivå antar modellen således att föräldrarnas utbildningsnivåer inte är korrelerade med varandra. Det här antagandet har emellertid inget stöd i litteraturen där man istället har funnit att samstämmigheten i utbildningsnivå bland personer i parrelationer tenderar att vara måttlig till stark.1
Varför tenderar individer att bilda familj med partners som har en liknande utbildningsbakgrund? Inom beteendegenetik har vi två dominerande förklaringar:
Fenotypisk assortering kan beskrivas vara individers primärt ärftliga benägenhet att attraheras av och ingå i parrelationer med personer som uppvisar likartade fenotyper. Sådana egenskaper kan som exempel inkludera en hög utbildningsnivå, men även en impulsiv läggning eller atletisk kroppsform. Då fenotypisk assortering har en stark ärftlig komponent medför detta genetiska konsekvenser för efterföljande generationer.
Den klassiska tvillingmodellen baseras på antagandet att tvåäggstvillingar i genomsnitt delar hälften av sina genetiska skillnader, vilket motsvarar en genetisk korrelation (rG) på 0,5. Om attraktion till partners med liknande utbildningsnivå delvis beror på ärftliga faktorer, som både påverkar individens egen utbildningsnivå och preferenser för liknande utbildningsnivå hos dess partner, blir tvåäggstvillingar mer genetiskt samstämmiga än förväntat (rG>0,5). Konsekvensen av detta blir att den klassiska tvillingmodellen underskattar ärftligheten för utbildningsnivå, såvida inte den fenotypiska assorteringen beaktas.Social homogami belyser hur preferenser för specifika partneregenskaper, som individen själv innehar, primärt formas av sociala miljöer i stället för av ärftliga faktorer. Individer som navigerar i liknande sociala sfärer tenderar att söka sig till likasinnade personer med likartade bakgrunder, preferenser och livssituationer.
Detta fenomen resulterar i att parens barn, potentiella deltagare i en tvillingstudie, exponeras för mer enhetliga miljöer på grund av föräldrarnas likvärdiga egenskaper och bakgrunder. Barn till föräldrar med mer heterogena bakgrunder får generellt sett en mer varierad miljöexponering.
Föreställ dig att vi har en familj med tvillingbarn vars far- och morföräldrar bor på Östermalm respektive i Tensta. Dessa tvillingar kommer sannolikt att bli exponerade för betydligt mer varierade miljöer jämfört med tvillingar vars far- och morföräldrar enbart bor i ett av dessa områden. På liknande vis kan samstämmighet, respektive olikhet i andra föräldraegenskaper påverka den typ av miljöer som tvillingarna blir exponerade för.
Social homogami i dess enklaste form medför inga genetiska konsekvenser för efterföljande generationer då parbildningen inte kan förklaras av ärftliga faktorer.
Den naturliga följdfrågan som uppstår här är i vilken utsträckning samstämmigheten i utbildningsnivå mellan par kan tillskrivas det genetiska arvet (fenotypisk assortering) respektive miljön (social homogami). Det har genomförts förvånansvärt få studier som har försökt att besvara denna fråga.
Två äldre studier indikerade att det genetiska arvet, eller fenotypisk assortering, skulle kunna förklara minst hälften av samstämmigheten (Nagoshi et al., 1987; Reynolds et al., 2000). Tillsammans inkluderade studierna emellertid färre än 170 tvilling- och syskonpar och deras partners, vilket innebar att forskarna inte kunde skatta de relativa bidragen med någon vidare precision.
Kunskapsläget förbättrades dock något förra året i samband med att Bodine Gonggrijp, doktorand i beteendegenetik vid Fria universitetet Amsterdam (Vrije Universiteit Amsterdam), och hennes medarbetare publicerade artikeln “The mechanism of assortative mating for educational attainment: a study of Finnish and Dutch twins and their spouses” i tidskriften Frontiers in Genetics. En imponerande bedrift då artikeln ursprungligen var hennes uppsatsämne på masterutbildningen.
Studien baserades på data från två omfattande tvillingstudier som hade genomförts i Finland respektive Nederländerna. Från dessa datamaterial identifierades cirka 2400 familjer där minst en av tvillingarna hade information om sin partners utbildningsnivå. För att garantera att deltagarna haft tillräcklig tid att avsluta sina studier inkluderades enbart individer som vid datainsamlingen var 30 år eller äldre.
Den statistiska modell som tillämpades utgör en utökning av den klassiska tvillingmodellen och inkluderar även tvillingarnas partners. Om valet av partner styrs av ärftliga faktorer såsom det antas vid fenotypisk assortering, följer det logiskt att korrelationerna i partnerpreferenser bör vara starkare hos enäggstvillingar än hos tvåäggstvillingar. Av dessa skäl förväntar vi oss att se en starkare korrelation i utbildningsnivå mellan enäggstvillingar och deras tvillingsyskons partners jämfört med motsvarande korrelation mellan tvåäggstvillingar och deras tvillingsyskons partners.
För den alternativa mekanismen, social homogami, förväntar vi oss istället att samtliga korrelationer observerade mellan tvillingar, deras partners, respektive tvillingsyskons partners, samt mellan partnerna i sig, uppvisar en jämförbar styrka. Deras likheter i utbildningsnivå skulle enligt teorin primärt förklaras av att de har blivit exponerade för likvärdiga miljöer.
Det bör dock noteras att denna extrema variant av social homogami inte kan betraktas vara realistisk, inte minst med anledning av det vi redan känner till om ärftligheten för utbildningsnivå. Den statistiska modell som används i studien har emellertid kapaciteten att uppskatta de relativa bidragen av både social homogami och fenotypisk assortering.
Gonggrijp och hennes kollegor fann att korrelationerna mellan paren i utbildningsnivå var måttligt starka och tämligen likvärdiga mellan de studerade länderna (r=0,45-0,51). Fenotypisk assortering, eller ärftliga mekanismer, förklarade över två tredjedelar av korrelationerna (67 procent). Trots att datamaterialen var flera gånger större än de tidigare studierna saknades det tillräcklig statistisk styrka för att med precision kunna bedöma det relativa bidraget av social homogami. I delstudien med data från Nederländerna kunde osäkerheten inte ens uppskattas.
Onekligen behövs det ännu större studier för att bekräfta resultaten, men för mig är det en gåta varför forskarna inte genomförde sammanvägda analyser. Detta hade markant hade förbättrat den statistiska styrkan. Det vi kan konstatera baserat på de genomförde studierna är att fenotypisk assortering, eller ärftliga mekanismer, förefaller förklara den överväldigande majoriteten av korrelationen i utbildningsnivå mellan personer i parförhållanden. Samtidigt behöver vi fler storskaliga studier för att vi med säkerhet ska kunna veta magnituden av bidragen från social homogami.
En inte helt enkel justering
Hur ska vi se på resultaten av tvillingstudierna som har undersökt utbildningsnivå nu när vi har fått lära oss om icke-slumpmässiga parning? Låt oss återgå till den största tvillingstudien som har genomförts på området, nämligen Silventoinen med flera (2020) som jag presenterade i del 1.
Den aktuella studien innefattade strax under 200 000 tvillingar, rekryterade från 28 separata tvillingstudier utförda i 16 olika länder. För en delgrupp om cirka 24 000 familjer hade forskarna även tillgång till data avseende föräldrarnas utbildningsnivåer. I linje med tidigare forskning observerades en måttligt stark korrelation mellan föräldrarnas utbildningsnivåer sinsemellan (r=0,57). En jämförelse av resultat från hela urvalet och delurvalet med föräldradata uppvisade negligerbara skillnader.2 Detta indikerar således att delgruppen kan betraktas vara representativ för samtliga deltagare i studien.
Frågan om hur man bäst justerar för icke-slumpmässig parning är en omtvistad fråga inom fältet. Silventoinen och hans medarbetare ansåg att det inte var rimligt att anta att hela den observerade korrelationen i utbildningsnivå mellan föräldrar kunde förklaras av ärftliga mekanismer. De valde av det skälet att inte presentera sina resultat där de hade justerat modellen med det antagandet.
Istället valde forskarna att justera sin modell för en försumbar genetisk parkorrelation, nämligen 0,13 istället för 0,57. Den lägre skattningen härrörde från en äldre molekylärgenetisk studie som enbart baserades på vanligt förekommande genvarianter (Conley et al., 2016), vilka förklarar en begränsad andel av den totala ärftligheten för utbildningsnivå.
Silventoinen och hans kollegor fann i sin studie att när de hade korrigerat för den försumbara genetiska parkorrelationen för utbildningsnivå ledde det till relativt betydande skillnader i resultaten. De delade miljöinfluensernas inflytande minskade från 26 till 19 procent bland män och från 36 till 30 procent bland kvinnor.
Tobias Wolfram, doktorand i sociologi vid Bielefelds universitet, och Damien Morris, doktorand i beteendegenetik vid Kings College London, blev nyfikna på hur resultaten av Silventoinens studie hade skilt sig åt ifall forskarlaget hade baserat sina beräkningar på den starkare genetiska parkorrelationen.
De begärde därför att få ta del av analyserna som inte tidigare hade presenterats och redovisade dem i sin artikel “Conventional twin studies overestimate the environmental differences between families relevant to educational attainment”, som publicerades förra året i tidskriften npj Science of Learning.
Det visade sig att med en justering för den starkare genetiska parkorrelationen (r=0,57) hade samtliga delade miljöinfluenser i Silventoinen och kollegors studie försvunnit till förmån för en ökning av ärftligheten. Ärftligheten av utbildningsnivå uppgick efter justeringen till 74 procent och den kvarvarande variationen på 26 procent tillskrevs då unika miljöinfluenser.
Det finns i nuläget inget definitivt svar på frågan om hur man på bästa vis kan justera tvillingmodeller för icke-slumpmässig parning. Mycket talar emellertid för att det senare resultatet ligger närmare sanningen. Bland annat vet vi från senare molekylärgenetiska studier att personer i parförhållanden delar fler genvarianter som är associerade med högre utbildningsnivå än förväntat vid fenotypisk assortering.3 Hur kan det komma sig?
Forskare tror att sekundär fenotypisk assortering ligger bakom fenomenet. Med detta avses att par väljer varandra baserat på en kombination av flera fenotyper (observerbara egenskaper) som de båda innehar och som genetiskt korrelerar med utbildningsnivå. En individ som söker en partner med hög utbildningsnivå tenderar i genomsnitt att även attraheras av partners som har lägre nivåer av impulsivitet och som har en god fysisk hälsa. Om individen själv innehar dessa egenskaper kommer parets genetiska likheter avseende både utbildningsnivå och de övriga fenotyperna att öka.
Det bör noteras att det inte är något av en naturlag att de delade miljöinfluenserna försvinner efter justeringar för icke-slumpmässig parning. Wolfram & Morris återgick till meta-analysen av Branigan et al. (2013) som jag också presenterade i del 1 och identifierade fyra studier som hade information om korrelationen mellan föräldrarnas utbildningsnivåer. När författarna justerade för dessa korrelationer fann de att bidragen från de delade miljöinfluenserna minskade från 39 till 23 procent. Över en fjärdedel av variationen i utbildningsnivå kunde således tillskrivas delade miljöinfluenser även efter justering för icke-slumpmässig parning.
Wolfram & Morris kritiserade emellertid den traditionella synen på delade miljöinfluenser som mått på familjemiljöns betydelse för skillnader i utbildningsnivå. De argumenterade för att en betydande andel av dessa influenser inte nödvändigtvis avspeglar familjemiljön i sig, utan snarare utgörs av specifika miljöfaktorer som enbart delas av tvillingar i hushållet och inte övriga familjemedlemmar.
Tvillingar skiljer sig åt från sina övriga helsyskon, dels med anledning av att de har delat samma livmoder, dels för att de föds närmare varandra i tid och av det skälet får mer likvärdiga miljöexponeringar. Genom att analysera cirka 1900 tyska tvillingar samt deras föräldrar och övriga helsyskon fann forskarna att de delade miljöfaktorerna kunde förklara totalt 26 procent av variationen i utbildningsnivå. Av dessa var emellertid enbart 10 procentenheter gemensamma för samtliga syskon i hushållet och kunde således betraktas vara ett bättre mått på familjemiljöns bidrag.
Tillsammans pekar evidensen således på att den tidiga familjemiljön förklarar upp till cirka en tiondel av de individuella skillnaderna i utbildningsnivå när icke-slumpmässig parning och tvilling-specifika miljöfaktorer har beaktats.
Varför presterar akademikerbarn bättre i skolan?
Inom skoldebatten har elevers bakgrund och skolors elevsammansättning länge varit centrala faktorer för att förstå skillnader i genomsnittliga prestationer mellan skolor. Forskning visar att barn till högutbildade föräldrar i genomsnitt får högre skolbetyg, men det har varit mindre tydligt varför så är fallet. De mekanismer som brukar anföras tenderar att uteslutande att vara miljömässiga.
Exempelvis tenderar välutbildade föräldrar beskrivas ha större ekonomiska resurser, högre kulturellt kapital och bättre förmågor att samarbeta med skolan. Dessa faktorer antas därför ge sådana elever en rad fördelar i skolan, såsom mer stöd och uppmuntran hemma, bättre tillgång till resurser och läxhjälp, en mer positiv inställning till skolan och lärandet, och en bättre relation med sina lärare.
Detta låter onekligen plausibelt men det är inte slumpmässigt vilka elever som har föräldrar med en högre utbildningsnivå och vilka som inte har det. Ärftliga faktorer som förklarar individuella skillnader i en mängd olika individegenskaper bidrar till att förklara en betydande andel av skillnaderna i vilka föräldrar som har en högre utbildning.
Barnens miljöexponering, närmare bestämt deras föräldrars utbildningsnivå, förklaras således delvis av föräldrarnas ärftliga bakgrund, vilken i sin tur överförs till deras barn. Det är därför viktigt att vi justerar för ärftliga faktorer när vi undersöker samband mellan sociala bakgrundsfaktorer och senare utbildningsutfall bland elever.
I den aktuella studien av Wolfram & Morris undersöktes just detta. Under antagandet av fenotypisk assortering fann de att hela sambandet mellan föräldrarnas och barnens utbildningsnivå kunde förklaras av ärftliga faktorer. Under det mer orealistiska antagandet av social homogami förklarade sambandet enbart 4 procent av barnens variation i utbildningsnivå.
En gång är ingen gång
En hel del av er läsare är nog skeptiska här och kan med rätta invända med att man inte bör förlita sig på ett resultat från en enskild studie. Det stämmer mycket väl. Anledningen till att jag var mindre överraskad när jag läste Wolfram & Morris studie var att det här fyndet hade identifierats redan året innan av en oberoende norsk forskargrupp.
Den aktuella studien, “An anatomy of the intergenerational correlation of educational attainment – Learning from the educational attainments of Norwegian twins and their children“, leddes av Tina Baier, forskare i sociologi vid Universitet i Oslo, och publicerades i tidskriften Research in Social Stratification and Mobility. Till skillnad mot Wolfram & Morris studie tillämpade Baier och hennes kollegor en annan forskningsdesign som kallas för multiple children-of-twins, vilket jag tidigare har presenterat. Studien fann att sambandet mellan föräldrar och barns utbildningsnivåer helt försvann efter att ärftliga faktorer hade beaktats i modellen.
Resultaten från de två senare studierna indikerade således att det fanns väldigt lite som talade för att föräldrarnas utbildningsbakgrunder i sig skulle orsaka några skillnader i deras barns utbildningsprestationer. Istället förklarades barnens skillnader i utbildningsnivå av samma ärftliga faktorer som förklarade utfallet bland deras föräldrar.
Mer konkret innebär detta att det med hög sannolikhet inte hade blivit några större skillnader i barnens utbildningsutfall om deras egna föräldrar hade haft en högre utbildningsnivå.
Trots att resultaten mellan studierna var likvärdiga hade forskarlagen olika tolkningar av dess orsaker. Baier och hennes kollegor (2020, s. 100691) menade att Norges generösa välfärdsystem skulle kunna vara förklaringen till varför korrelationen till fullo förklarades av ärftliga faktorer:
…one would expect that genetic factors play a less important role in countries that have socially stratified educational systems that select children early in their life, such as Germany or the Netherlands. In these countries, access to education is strongly linked to parents’ socio-economic standing and the realization of genetic factors is likely to be constrained. Judging from our results, it seems that policymakers would do well in imitating Norwegian educational policy in providing easy access and financing if equalization of educational opportunity is the desired goal.
Intressant nog lyfte Baier och hennes kollegor specifikt upp Tyskland som ett exempel där socioekonomiska faktorer (och relaterade egenskaper) bör ha en starkare effekt. Det tyska datamaterialet som analyserades av Wolfram & Morris replikerade emellertid de norska fynden, vilket gör den anförda förklaringsmodellen mindre plausibel. Författarna tyckte därför inte att det var motiverat att spekulera kring potentiella miljömässiga förklaringsmodeller, givet den bristfälliga evidensen (Wolfram & Morris, 2023, s. 24):
Full genetic mediation of the parent-offspring correlation for [educational attainment] was also found in a recent Norwegian study using a Multiple Children of Twins design50. However that study speculated that this was the result of Norway’s egalitarian social policies and specifically predicted that the more stratified German education system would produce different results50. Instead, our results indicate that genetic mediation of the parent-offspring correlation might be a more general phenomenon. That would suggest the intergenerational mobility literature exaggerates the environmental transmission of advantage and the differences in opportunity between families even more than [classical twin design] studies have previously indicated12.
Nästa del i serien
Forskning har visat att kvinnliga tvillingar som delar livmoder med manliga tvillingbröder i högre grad exponeras för testosteron, ett manligt könshormon, under fosterstadiet. Denna prenatala (före födsel) testosteronexponering har väckt frågor om dess potentiella effekter på kognitiva och beteenderelaterade utfall bland kvinnliga tvillingar. Vissa studier har rapporterat att det finns ett samband mellan förhöjd testosteronexponering i fosterstadiet och lägre utbildningsnivå bland tvillingkvinnor som har tvillingbröder, jämfört med de som har tvillingsystrar. Hur pass robust är det här resultatet? Det ska vi utforska i nästa brev i serien.
De specifika skattningarna presenterades inte i den aktuella artikeln utan rapporterades av Wolfram & Morris (2023).