Was tragen genetisch informierte Ansätze dazu bei, den Kompetenz- und Bildungserwerb besser zu verstehen? Ergebnisse der TwinLife-Studie
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Was tragen genetisch informierte Ansätze dazu bei,
den Kompetenz- und Bildungserwerb besser zu verstehen?
Ergebnisse der TwinLife-Studie
Martin Diewald
Volker Lang
Bastian Mönkediek
Berlin Interdisciplinary Education Research Network
7.3.2019, Potsdam
www.twin-life.de 1
Übersicht
1. Grundlagen: konzeptuelle und begriffliche
Klärungen
2. Analytisches Potential von TwinLife
(Überblick über das Design und den Inhalt der Studie)
3. Beispiele aus dem Bereich Bildungs- und
Kompetenzerwerb: was ist der Gewinn genetisch
informierter Designs?
4. Schlussfolgerungen und Ausblick
www.twin-life.de 2
Konzeptuelle und begriffliche Klärungen
GRUNDLAGEN
www.twin-life.de 3
Warum genetisch informierte Designs?
ANALYSEPOTENTIALE
ZWILLINGSBASIERTER STUDIEN
www.twin-life.de 4Wozu eine Zwillingsstudie?
• Zwillinge als „natürliches Experiment“
• sowohl eineiige, als auch zweieiige Zwillinge teilen einen großen Anteil ihrer
Umweltbedingungen
• darüber hinaus besitzen eineiige Zwillinge dasselbe Erbgut
• Zwillingsstudien sind somit die Methode der Wahl, um den Einfluss von Genen und
Umwelt sowie ihrer Interaktion auf das Niveau und die Entwicklung von bestimmten
Charaktermerkmalen zu erforschen
www.twin-life.de 5Zwillinge und andere Geschwister
MZ Zwillinge:
Teilen sich
gleiche Gene
die Familien-
Gleiches Alter
umwelt
Eltern haben den Teilen sich häufig
gleichen sozialen auch andere
Status wenn die Umwelten
Kinder geboren (Kindergarten,
wurden Schule, …)
Within-sibling approach: Konfundierung durch nicht-geteilte Faktoren
(Gilman & Loucks 2014)
www.twin-life.de 6ACE-Dekomposition als Arbeitspferd der
verhaltensgenetischen Forschung
Ausgangspunkt Phänotyp (z.B. Bildung, IQ, Selbstkontrolle, Reichtum)
inwiefern werden interindividuelle Unterschiede im Phänotyp durch
Unterschiede in der genetischen Ausstattung und durch Unterschiede in
den Umwelterfahrungen bedingt?
3 Komponenten, die zusammen 100% Varianz „erklären“
Heritabilität oder Erblichkeit (A)
Geteilte Umwelt (C) = Umwelten, die Zwillinge ähnlicher machen
nichtgeteilte Umwelt (E) = Umwelten, die Zwillinge unähnlicher machen
(„diskordant“)
(sind nicht mit objektiv geteilter Umwelt zu verwechseln!)
Im Unterschied zu soziologischer Theorie ist C fast nie wichtig!!!
Ausnahme Bildung!!!
Unterscheidung zwischen C und E auch interessant, wenn gar nicht an A
interessiert
www.twin-life.de 7ACE-Dekomposition als Arbeitspferd der
verhaltensgenetischen Forschung
Was sagen solche Varianzzerlegungen aus?
Es sind IMMER Populationsparameter, d.h. sie gelten nur für die Population in
der sie gemessen wurden, und nur für das Merkmal auf das sie sich beziehen –
da das Ausmaß der Umweltvarianz immer schwankt (z.B. Gini), kann es auch
keine fixen Werte für den relativen Anteil der Gene geben
also keine „transzendenten“ Aussagen über die Bedeutung von ‚Natur‘ und
‚Gesellschaft‘ o.ä.
D.h. die Prozentanteile können zwischen Gesellschaften (räumlich und zeitlich),
relationalen Gruppen innerhalb von Gesellschaften, und je nach
Stichprobenqualität teils deutlich variieren, und sie verändern sich auch deutlich
mit dem Alter (Preisfrage: in welche Richtung?)
Aber:
Metastudien zeigen schon einen begrenzten Spielraum der Varianzen für
Gegenwartsgesellschaften bei Kontrolle der anderen Faktoren
Es war noch in KEINER Studie zu ‚complex traits‘ die genetische Variation irrelevant
www.twin-life.de 8Hype: Zusammenwirken von Genen und Umwelt
• Gen-Umwelt-Korrelation (rGE)
– Umwelteinflüsse sind selten wirklich exogen sondern durch Gene
konfundiert, d.h. sie wirken nicht auf alle Individuen gleich
• Gen-Umwelt-Interaktion (GxE)
– Genetische Veranlagungen entfalten sich unterschiedlich in
Abhängigkeit von unterschiedlicher Umwelt
– 4 abstrakt-theoretische Mechanismen (Shanahan & Boardman
2009)
• „Enhancement“ (Förderung)
• „Stress-diathesis“ oder „Triggering“
• Kontrolle
• Kompensation
www.twin-life.de 9Abgesehen vom Basismodell …
• Korrekturen für unrealstische Modellananahmen (assortative
mating, equal environment assumption)
• Spezifische Kovariaten einfügen: inwiefern verändern sich
dadurch ACE
• Überlappung von ACE-Komponenten zwischen verschiedenen
Phänotypen (z.B.: IQ und Bildung)
• Parents-of-twin-Design: Zerlegung von Herkunftseinflüssen in
einen genetischen und einen Umwelt-Teil
• Molekulargenetik
www.twin-life.de 10Überblick über das Design und den Inhalt der Studie
TWINLIFE
www.twin-life.de 11Design
• Beobachtung von 4000 Zwillingsfamilien
über eine Zeitspanne von 9 Jahren
• 4 Kohorten, die über den
Beobachtungszeitraum eine
Altersspanne von 5 bis 32 Jahre
umfassen
• Zwillinge sind gleichgeschlechtlich und
ein- oder zweieiig
• Face-to-face interviews in den
Haushalten alle zwei Jahre
• In den Zwischenjahren:
Telefoninterviews
• Erfassung von zusätzlichen Informationen
• Erfassung von Änderungen in der
Haushaltsstruktur
12Mixed-mode design
Welle 1: F2F F2F-interview in household Alteri
Fotos /
CASI / PAPI /
CAPI CASI PAPI Process
PAPI CAWI
Data
CATI Telephone interview
CATI: alle Personen ab 10 J. / keine Alteri
Welle 2: F2F F2F-interview in household
Fotos /
CAPI CASI PAPI Spiel Process
Data
CATI Telephone interview
CATI: eine Befragungsperson pro Haushalt
Welle 3: F2F
13
…Extended twin family design
www.twin-life.de 14Bereiche sozialer Ungleichheit
1. Welle, F2F
1. Entwicklung von Fähigkeiten & Bildung 3. Integration und Partizipation
- Bildungserfolg - Soziale/politische Partizipation
- Bildungsabschluss - Diskriminierung
- Intelligenz - Migration & Staatsangehörigkeit
- Nachhilfe - Soziale Netzwerke
- kognitive Entwicklung
- Medienkonsum
- Motivation 4. Lebensqualität
- Selbstwirksamkeit - Global and domain-specific life satisfaction
- Persönlichkeit - Satisfaction with sibling relation
- Selbstbewusstsein
5. Gesundheit
2. Karriere und Arbeitsmarkt - Subjektive Gesundheit
- Beschäftigungsstatus - Krankheitsdiagnosen
- Löhne, Sozialhilfeabhängigkeit - Gesundheitsverhalten
- Empfundene Jobsicherheit - U-Heft
- wirtschaftliche Präferenzen
6. Abweichendes Verhalten
- Internalisierung/Externalisierung
- straffälliges Verhalten
15Datenzugang: Gesis Datenarchiv
• Gesis Datenarchiv:
https://dbk.gesis.org/dbksearch/index.asp?db=e
– Suche über: TwinLife (ZA6701, doi:10.4232/1.13072)
• TwinLife DBK-Seite gibt Informationen zu Inhalt,
Methodologie, Daten & Dokumente, Errata &
Versionen, weitere Hinweise und Veröffentlichungen
Bestellformular ausfüllen und an die angegebene
Adresse schicken
– Daten werden über GESIS bereitgestellt
(per download link)
www.twin-life.de 16Datenstruktur (SUF)
• 1 Datensatz im “individuellen Format” (“long”)
– 1 Zeile pro Person
– Komplette Erhebungsdaten inkl. Informationen zu Haushalts- und
Familienstruktur (Bruttohaushaltszusammensetzung inkl. der nicht
teilnehmenden Haushaltsmitglieder), sozio-demographische Informationen
und Ergebnisse der Zygotieschätzung
– Informationen zur Teilnahme an der Studie insgesamt und an einzelnen
Modulen im speziellen
• 1 Datensatz im “Familienformat” (“wide”)
– 1 Zeile pro Familie
– Jede einzelne Information zu jeder teilnehmenden Person in der Familie
bekommt eine eigene Variable
• 1 Datensatz, der die Zygotieinformationen enthält
• 1 Mode-Datensatz,
der zu jeder Variable und Person den Erhebungsmodus erfasst
• 1 Datensatz (jeweils) mit generierten Skalen und Residuen im long und wide
Format 17Dokumentation via paneldata.org
• Zugang zur Metadatendokumentation von TwinLife:
www.paneldata.org
Dokumentiert verschiedene deutsche Panelstudien (neben TwinLife z.B.
auch SOEP und pairfam)
Dokumentiert Variablen (Variablen- und Wertelabels, Kategorien,
Häufigkeiten, Erhebungsebene (Person/Haushalt/Familie), Fragen /
Fragebögen (Wortwahl, Filter)
Erlaubt den Vergleich von Variablen zwischen verschiedenen
Erhebungszeitpunkten, aber dokumentiert auch Änderungen in der
Fragestellung
Weitere Informationen zu Variablen: Beschreibungen, Quellen
Deutsch und Englisch
www.twin-life.de 18Zusammenfassung
1. Verhaltensgenetische Modelle, auch komplexere, durch
ZwillingsFamilien-Design
2. Erweiterung durch Molekulargenetik auf dem Weg (Einfügen
von „Gen-Variablen“ in klassische sozialwissenschaftliche
Modelle)
3. Auch wenn nicht an Genetik interessiert:
– Unterscheidung zwischen C und E
– Überlegene Kontrolle unbeobachteter Heterogenität schon durch Twin-
Fixed effects-Modelle
www.twin-life.de 19Beispiele aus TwinLife
BILDUNGSERWERB UND KOMPETENZENTWICKLUNG:
GLEICHE PFADE & MECHANISMEN?
www.twin-life.de 20Pathways of Intergenerational Transmission of Advantages during Adolescence:
Social Background, Cognitive Ability, and Educational Attainment
(Journal of Youth and Adolescence 2016)
Wiebke Schulz, Reinhard Schunck, Martin Diewald, Wendy Johnson
+
Can Individual Competence and Motivation Compensate for Social Disadvantage?
The Case of the Transition to Secondary Education in Germany
Martin Diewald, Bastian Mönkediek; under review (Social Forces)
+
Parental background or own ability and effort - what drives educational mobility
and higher school grades?
Martin Diewald, Bastian Mönkediek; to be published in Journal of Youth and
Adolescence
www.twin-life.de 21Was ist wichtiger für den Übergang in die Sekundarstufe –
soziale Herkunft oder eigene Fähigkeiten?
• Großes Problem dass nie beide Blöcke komplett erfasst werden
können, außerdem oft mangelhafte Operationalisierungen
• Ist der Einfluss der sozialen Herkunft nicht ‚in Wahrheit‘
Einfluss der elterlichen IQ / der Gene?
• Fixed-effects-Regressionen Zwillinge + Geschwister:
– Beide Blöcke haben einen starken und hochsignifikanten Einfluss,
– Aber: wir haben sehr gute Messungen für IQ, weniger gute für
andere skills; und wir haben keine Vermögensangaben
– Der elterliche Einfluss über die Bildung ist zum Teil in der Tat ‚in
Wahrheit‘ ein Einfluss der elterlichen Intelligenz, aber es gibt einen
darüber hinausreichenden starken eigenständigen Einfluss von
elterlicher Bildung
www.twin-life.de 22Was ist wichtiger für den Übergang in die Sekundarstufe –
soziale Herkunft oder eigene Fähigkeiten?
Was gewinnen wir zusätzlich durch eine ACE-Dekomposition des
Übergangs in die Sekundarstufe?
Absolute Ausnahme: derart hoher Anteil an C im Vergleich zu E
Deutlich wichtiger als individuelle Eigenschaften des Kindes
zusammengenommen
trotz hochsignifikanter Bedeutung des Schüler-IQs
www.twin-life.de 23Wie verändert sich das im Laufe des Bildungsweges?
• Vergleich Übergang Sekundarstufe / Übergang zu
Universitätsausbildung
Drastische Verschiebung
in der relativen Bedeutung
Von A vs. C!
Auch interessant: Schulnoten im
Sekundarbereich haben Muster
sehr ähnlich zu tertärem Übergang,
NICHT zur Sekundarstufe!
www.twin-life.de 24Vergleich Übergang Sekundarstufe / Übergang zu
Universitätsausbildung
Zeigt sich das auch in den phänotpischen Analysen so?
(Genetic sensitive Linear Probability Model, multilevel with ACE variance
decomposition; Rabe-Hesketh et al. 2008)
Nur schwache Abnahme der elterlichen Einflüsse
Nur schwache Zunahme der Bedeutung von IQ und non-cognitive
skills
Ausmaß der Verschiebung hier nicht sichtbar!
Schulnoten sind stärker als Übergänge von Schülerjompetenzen
abhängig – evtl. Transmissionriemen von insbes. kognitiven
Fähigkeiten für den tertiären Übergang
www.twin-life.de 25Ein Beispiel für Gen-Umwelt-Interaktion
TRIFFT DIE SCARR-ROWE-HYPOTHESE FÜR
DEUTSCHLAND ZU?
www.twin-life.de 26Fragestellung und Ansatz
• Hängt die Ausschöpfung eines gegebenen Potentials für die
Ausbildung kognitiver Fähigkeiten von der sozialen Herkunft
ab?
“The environmental disadvantage hypothesis predicts that IQ scores
within advantaged groups will show larger proportions of genetic
variance and smaller proportions of environmental variance than IQ
scores for disadvantaged groups”
Die soziale Herkunft als Ausgangspunkt jeder Messung von
Chancenungleichheit wird ersetzt durch soziale Herkunft als
Entwicklungsbedingung für genetische Potentiale
=/= additiver Vergleich Gene versus soziale Herkunft
www.twin-life.de 27Relevanz
• IQ wichtigstes einzelnes Merkmal für Bildungs- und
Berufserfolg sowie Lebenserfolg insgesamt
• Gleichzeitig Merkmal, das unter allen relevanten ‚complex
traits‘ am stärksten genetisch geprägt ist
• aber durch Interventionen kaum dauerhaft zu beeinflussen ist
(fading out)
• außerhalb der USA kaum einmal bestätigt bisher („amrican
exceptionalism“?)
• Methodisch: frei von dem Verdacht dass Einflüsse sozialer
Herkunft in Wahrheit Einflüsse genetischer Variation sind
www.twin-life.de 28Probleme im Forschungsstand
• Oft schlechte Stichproben (ungenügende Erfassung der Umweltvarianz)
und schlechte Messungen von IQ (nur Proxies)
• Simplifizierte Erfassung der sozialen Herkunft (‚take whatever is highest‘,
eindimensional); keine Berücksichtigung von Spezifität von Ressourcen und
deren Kumulation
• Unrealistische Modellierung als linearer Zusammenhang statt klaren Bezug
zu den spezifischen Ungleichheitsstrukturen in einer Gesellschaft
herzustellen
• Möglicherweise zu einseitige Fokussierung auf Ressourcenperspektive;
Stressperspektive möglicherweise ebenfalls wichtig
– Innerhalb des Arbeitsverhältnisses: Anriz-Beitrags-Theorie; Resources and
demands-Ansatz; „stress of higher status hypothesis“ Ressourcenwirkung
wird konterkariert durch höheren Stress beim Ressourcenerwerb
– Schlechtes Familienklima, Chaos im Haushalt, bedrohliche Wohnumwelt
www.twin-life.de 29Eigene Untersuchungen
• Die beiden mittleren Kohorten (ca. 12 und 17jährige); für die
4-5jährigen hat der IQ-Test offensichtliche Probleme; bei den
ca. 22jährigen sind viele schon aus dem Elternhaushalt
ausgezogen
• Anwendung des Cultural-Fair-Test (hohe Qualität, geringe
Konfundierung mit sozialer Herkunft)
• Nicht-lineare Modellierung entlang von wichtigen
„Demarkationslinien“ aus der etablierten Forschung zur
Bildungserwerb und Kompetenzentwicklung
• Unterscheidung verschiedener Ressourcen und deren
Kumulation
www.twin-life.de 30Ergebnisse 1: Ressourcen
1. Unter Einkommen, Bildung und Berufsstatus zeigt sich die
deutlichste Interaktion mit Bildung und Beruf der Eltern,
nicht Einkommen
• mit der entscheidenden Demarkationslinie der Akademikerkinder bei
Bildung. Daran ändert sich nichts wenn zusätzlich für Einkommen
kontrolliert wird
• und beim beruflichen Status dem starken Abfallen der erwerbslosen Eltern
und denjenigen mit sehr niedrigem Status (max. 40 Punkte) vom Rest
• Diese Ergebnisse zeigen sich deutlicher für die jüngere der beiden
Kohorten
2. Kumulation von Ressourcen bedeutsam?
• Keine eindeutigen Hinweise in der jüngeren Kohorte
• In der älteren Kohorte wird es wichtiger, dass neben hoher Bildung auch
ein hohes Einkommen vorhanden ist (ältere Kinder sind teurer?)
www.twin-life.de 31Ergebnisse 2: Stress im Arbeitsverhältnis
1. Als berufliche Stressfaktoren einbezogen wurden
wahrgenommene Jobunsicherheit, befristetes
Beschäftigungsverhältnis, lange Arbeitszeiten und
Überstunden, effort-reward-imbalance sowie lange
Pendeldistanzen
2. Insgesamt geringe Evidenz dafür, dass Genexpression über
Ressourcen dadurch unterdrückt wird; auch kein
systematischer Zusammenhang mit Ressourcen
3. Sehr punktuell jedoch schon Einflüsse in Richtung verstärkter
Benachteiligung
• Wenn zu niedriger Bildung und niedrigem Einkommen auch noch
Jobunsicherheit dazukommt, und auch das nur in der jüngeren Kohorte
www.twin-life.de 32Ergebnisse 3:
Über welche Mechanismen wird SRI vermittelt?
1. Ressourcenbezogene Kandidaten dafür sind: parenting,
kulturelles Kapital und Aktivitäten außerhalb der
Familienbeziehungen
2. Stressbezogene Kandidaten dafür sind: Streit in der Familie,
Chaos im Haushalt, bedrohliche Wohnumgebung
Noch nicht alle Berechnungen umgesetzt
Aber vor allem in der jüngeren Kohorte und da vor allem für
die Benachteiligung in der multipel benachteiligten untersten
Gruppe wesentlich:
- Aktivitäten außerhalb der Familienbeziehungen
- Zustand Wohnung und Wohnumgebung
www.twin-life.de 33www.twin-life.de 34
SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK
www.twin-life.de 35Schlussfolgerungen
1. Die Frage nach genetischen Ursachen von Bildung und Kompetenzen ist in
mehrfacher Weise eine substantielle Frage auch für Sozialwissenschaftler
• Relative Bedeutung im Vergleich zu sozialen Ursachen
• Plastizität im Hinblick auf soziale Formung
• Gen-Umwelt-Interaktion:
– was machen unterschiedliche Umwelten mit gleich veranlagten Menschen?
– wie wirken gleiche Umwelten auf unterschiedlich veranlagte Menschen?
2. Methodische Ziele
• Kontrolle unbeobachteter Heterogenität
• Reinere Umwelteinflüsse (rGE)
3. Gesellschaftspolitische Ziele
• Hinweise für effektivere Interventionen
• Innerfamiliale Ungleichheiten als Thema
• Gerechtigkeitsprinzipien überdenken
www.twin-life.de 36Ausblick
• Vergleich IQ mit anderen Kompetenzen, aber auch Bildung und
Schulnoten: inwiefern andere oder gleiche Muster?
• Differenzierung nach Geschlecht
• Überprüfung gegensätzlicher Vorhersagen für Scarr-Rowe:
Enhancement vs. Kulturelles Kapital – wie stark sind sie jeweils,
überlagern sie sich?
• Molekulargenetische Analysen insbesondere zur Rolle von rGE
• Biomarker und epigenetische Marker zur besseren
Lokalisierung von Mechanismen von GxE
www.twin-life.de 37Danke fürs Zuhören
www.twin-life.de 38Hypothesis 1: Upper secondary school (wave 1, cohort 2)
CFT always important
Negative effect of
neuroticism
Greater resources
improve chances to
attend the upper
secondary school
www.twin-life.de 39Hypothesis 1: Enrolled in tertiary education (wave 2)
Preliminary results
(based on wave 2 alpha-version)
Sig. effect of CFT or math grades
(as measured in wave 1)
School grades mediate IQ
r(CFT*math-grade): 0.27***
r(CFT*German-grade): 0.19***
Differences in the expected direction but
obviously do not capture the remarkable
difference in ACE in total
www.twin-life.de 40Cognitive Ability (CFT)
www.twin-life.de/en
www.twin-life.de 41Educational tracking
www.twin-life.de/en (Gymnasium)
www.twin-life.de 42Research Questions
• Disentangle the complexity in the intergenerational transmission and interplay of
(a) cognitive skills, (b) non-cognitive skills, (c) motivation with both parental
background and genetic variation
• Educational mobility vs. school grades: one pathway, same mechanisms? – The
level of offspring’s individual development
Offspring’s Genes Offspring’s ability and effort
school grades educational transitions?
• Distinctiveness and age gradation of educational trajectories: Transition to
tertiary compared to secondary education: more weight on own ability and
effort and less of parental resources?
www.twin-life.de 43‘Child pathway’: ability and effort, school
grades, and educational attainment
Cognitive skills Child‘s behavior
Parental and teachers‘ perceptions and decisions
Non-cog. Skills: e.g.
self-efficacy,
Child Risk-taking School grades
G Motivation
Probability
to choose
secondary / tertiary
education
www.twin-life.de 44Parental resources, child’ ability and effort, and school
grades:
Additive effects of social origin and offspring’s capacities
Child‘s behavior
Cognitive skills
Parental and teachers‘ perceptions and decisions
Non-cog. Skills: e.g.
Child
self-efficacy,
Risk-taking
School grades
G Motivation
Probability
Primary social to choose
background effects secondary / tertiary
education
Parental resources:
Education, Secondary social background effects:
occupational status, Relative risk aversion
money Family background associated with differences in parental
educational aspiration and expectation
Higher social classes opting for higher tiers net of child‘s ability
and effort
www.twin-life.de 45Parental resources, child’ ability and effort, and
school grades:
Do own ability and effort compensate for low social origin?
Child‘s behavior
Cognitive skills Parental and teachers‘ perceptions and decisions
Non-cog. Skills: e.g.
Child self-efficacy, School grades
Risk-taking
G
Motivation
Probability
Primary social Accentuation to choose
background effects compensation secondary / tertiary
education
Parental resources:
Education,
occupational status, Secondary social background effects:
money Relative risk aversion
Family background associated with differences in parental
educational aspiration and expectation
Higher social classes opting for higher tiers net of child‘s ability
and effort www.twin-life.de 46Sie können auch lesen
