Seberapa besar pengaruh genetik pada prestasi akademik?

Para peneliti menemukan bahwa gen anak-anak berpengaruh signifikan pada performa jangka panjangnya di sekolah—lebih signifikan daripada kecerdasan. Lalu bagaimana informasi ini bisa dimanfaatkan untuk membantu siswa?

Anak-anak sangat berbeda dalam hal prestasi mereka di sekolah. Dalam beberapa tahun belakangan, para peneliti menunjukkan bahwa sekitar dua pertiga perbedaan dalam pencapaian di sekolah dapat dijelaskan dengan perbedaan dalam gen anak-anak.

Gen telah terbukti memengaruhi pencapaian anak-anak di sekolah dasar, pada akhir masa pendidikan wajib, dan bahkan dalam mata pelajaran yang berbeda.

Tetapi sedikit yang diketahui tentang bagaimana faktor genetik dan lingkungan berkontribusi pada seberapa baik pencapaian akademik seorang anak sepanjang masa sekolah mereka.

Untuk mempelajari hal ini, kami menggunakan sampel sebanyak lebih dari 6.000 pasang anak kembar, yang merupakan bagian dari Studi Perkembangan Awal Anak Kembar di Inggris, dan menganalisis nilai tes mereka dari sekolah dasar hingga akhir masa wajib belajar.

Penelitian terbaru kami menemukan, pencapaian pendidikan anak kembar sangat stabil: anak-anak yang berprestasi di sekolah dasar juga cenderung berkinerja baik dalam ujian GCSE (semacam ujian nasional di Inggris -red.), yang diambil di akhir pendidikan wajib.

Dengan menggunakan anak kembar, kami dapat memperkirakan proporsi perbedaan yang dapat dijelaskan oleh faktor genetik.

Kembar identik memiliki gen yang 100% sama, sedangkan kembar non-identik memiliki rata-rata 50% gen yang berbeda untuk setiap orang, sama seperti pada saudara kandung lainnya.

Jika kembar identik lebih mirip pada suatu sifat tertentu daripada kembar non-identik, misalnya prestasi di sekolah, kami menduga perbedaan itu dipengaruhi oleh gen mereka.

Kami kemudian memperkirakan heritabilitas (daya waris) dari sifat itu—atau proporsi perbedaan yang juga disebabkan perbedaan dalam urutan DNA anak-anak.

Dalam pencapaian pendidikan, ketika nilai dalam tes standar tetap sama antara sekolah dasar dan menengah, kami menemukan, sekitar 70% stabilitas dalam prestasi dijelaskan oleh faktor genetik, sementara 25% disebabkan lingkungan bersama yang dialami si kembar, seperti tumbuh di keluarga dan berada di sekolah yang sama.

Adapun 5% sisanya dijelaskan oleh lingkungan yang tidak dialami bersama, seperti teman yang berbeda atau guru yang berbeda.

Ketika ada perubahan dalam prestasi pendidikan—saat nilai meningkat atau menurun antara sekolah dasar dan menengah—kami menemukan, perubahan tersebut sebagian besar dijelaskan oleh faktor lingkungan yang tidak dialami bersama oleh anak kembar.

Masuk akal untuk berasumsi, pengaruh faktor genetik pada kelangsungan pencapaian anak selama masa sekolah dapat dijelaskan dengan kecerdasan.

Namun kami menemukan bahwa pengaruh gen tetap substansial, sebesar 60%, bahkan setelah memperhitungkan kecerdasan, yang diukur melalui tes verbal dan nonverbal yang diambil oleh si kembar selama masa kanak-kanak dan remaja.

Sementara studi tentang anak kembar seperti ini dapat membantu kita memahami sifat-sifat dalam sekelompok besar orang, kemajuan sains baru-baru ini mengungkapkan lebih banyak tentang pengaruh gen pada individu.

Belakangan, para peneliti cukup sukses mengidentifikasi variasi genetik yang terkait dengan pencapaian pendidikan, melalui upaya yang disebut studi asosiasi genom keseluruhan (GWAS).

Studi-studi ini mengidentifikasi penanda genetik yang terkait dengan ciri-ciri tertentu. Namun, masing-masing penanda genetik menjelaskan proporsi yang sangat kecil (kurang dari 0,1%) dari perbedaan dalam kinerja individu di sekolah.

Ribuan penanda genetik yang ditemukan dalam studi GWAS dirangkum untuk menghitung 'skor poligenik' keseluruhan genom, dengan metode yang dikembangkan baru-baru ini.

Skor itu kini digunakan, dengan tingkat akurasi yang terus meningkat, untuk memprediksi variasi dalam suatu sifat, seperti prestasi sekolah, pada orang-orang yang tidak terkait satu sama lain.

Sebagai bagian dari studi terbaru kami, kami menggunakan data dari analisis GWAS sebelumnya untuk menciptakan skor poligenik untuk pencapaian pendidikan.

Kami menghitung skor untuk setiap orang dari 6.000 pasang kembar kami (sehingga setiap orang di bagian penelitian ini tidak terkait). Ini memprediksi apakah mereka akan menunjukkan kinerja baik selama masa sekolah.

Prediksi ini berkisar dari memperhitungkan 4% variasi dalam pencapaian pendidikan pada awal sekolah dasar, hingga 10% variasi pada tingkat GCSE. Temuan kami mengkonfirmasi hasil dari bagian pertama penelitian kami—bahwa varian genetik yang sama berperan dalam menjelaskan kenapa anak-anak berbeda dalam pencapaian di setiap tahap perkembangan.

Temuan kami, yang memperlihatkan bahwa faktor genetik mempengaruhi seberapa baik kinerja anak selama masa sekolah, dapat memberikan dorongan tambahan untuk mengidentifikasi anak-anak yang membutuhkan intervensi sedini mungkin, karena masalah mereka cenderung bertahan sepanjang tahun-tahun sekolah.

Di masa depan, prediksi skor poligenik, bersama dengan prediksi risiko lingkungan—seperti paparan pada lingkungan, keluarga, dan karakteristik sekolah tertentu—mungkin dapat menjadi alat untuk mengidentifikasi anak-anak dengan masalah pendidikan di usia yang sangat dini.

Mereka kemudian dapat diberikan program belajar yang disesuaikan dengan kondisi masing-masing.

Contohnya, kita bisa menggunakan tes DNA saat lahir untuk mengidentifikasi anak-anak dengan risiko genetik untuk mengembangkan kesulitan membaca di kemudian hari, dan memberikan intervensi di usia dini.

Karena intervensi pencegahan berpeluang lebih besar untuk berhasil di awal kehidupan, salah satu kekuatan besar skor poligenik adalah kemampuan prediksi yang akurat pada saat kelahiran maupun di kemudian hari, sehingga dapat membantu khususnya anak-anak yang kemungkinan besar akan mengalami kesulitan.

Anda dapat membaca versi bahasa Inggris artikel ini, How much is academic achievement shaped by genes?, di BBC Future.