В прошлый раз мы говорили о технологиях, с помощью которых ученые читают ДНК. О секвенировании (полном или частичном) и о близкой технологии генотипированния, которая позволяет узнать только отдельные (но при этом наиболее информативные), «избранные места» своего генома. Обе технологии дают огромное количество информации и сегодня речь пойдет о том, как ученые пытаются ее интерпретировать и как разобраться в ней обычному человеку.
Компании, которые занимаются Direct To Consumer-геномикой, то есть работают непосредственно с потребителями (а не врачами-генетиками), часто являются объектом либо безосновательных надежд, либо, наоборот, яростной, но столь же безосновательной критики. И то и другое объясняется тем, что люди не знают, чего ждать от результатов генотипирования/секвенирования. Попробуем с этим разобраться.Начнем с необходимой матчасти. Вся генетическая информация любого человека может быть поделена на три неравные фрагмента. Это, во-первых, «обычные» хромосомы (аутосомы), которые у каждого человека присутствуют в двух копиях: той, что получена от матери, и той, что от отца. Во-вторых, это половые хромосомы: Х и Y. В яйцеклетках всегда присутсвует только одна X хромосома, в сперматозоидах — одна копия либо X, либо Y. Соответственно, Y-хромосомы наследуются только по мужской линии, у женщин их нет. Последняя и самая маленькая часть генома — это митохондриальная ДНК, то есть та нуклеиновая кислота, которую продолжают нести с собой «порабощенные» миллиарды лет назад симбиотические бактерии, превратившиеся в митохондрии. Всех их мы получаем от матери, поэтому наследуется митохондриальная ДНК только по материнской линии. Как видим, здесь соблюдается некоторый изящный паритет.Почему важно знать об этих трех частях генома? Потому, что они очень по-разному говорят о нашем происхождении. Дело в том, что в каждом поколении аутосомы проходят стадию перетасовывания (рекомбинации), а половые хромосомы (большая их часть) и митохондриальная ДНК в этом процессе не участвуют. В нашем геноме каждая из гомологичных хромосом отца и матери существует отдельно, но вот детям передается их усредненный «микс»: ровно пятьдесят на пятьдесят. Тасуется эта генетическая информация не на уровне хромосом или генов, а как попало: бывает, что половину некоторого гена мы передаем детям от матери, а половину от отца. Соответственно, построить генеалогическое древо отдельного человека по данным аутосом невозможно— этого древа просто нет. Для каждого отдельного гена — есть, а для человека — нет. В этом смысле аутосомный геном напоминает раствор, состав которого мы можем установить довольно точно, а вот историю смешивания — почти никак (можно, однако, оценить «степень перемешанности» — но об этом позже).
Асмат - папуасский народ, обитающий в одноименной провинции Папуа в Индонезии. Черепа своих великих предков они хранят и всячески украшают.
Фотография: tribalartasia.com
С митохондриальной ДНК и Y-хромосомой ситуация совсем другая. Эти части генома постепенно накапливают мутации, но не участвуют в рекомбинации. Поэтому любые вновь появившиеся мутации сохраняются в будущих поколениях носителя практически навсегда (если не произойдет обратной мутации). Так формируются гаплогруппы — совокупности людей, несущих данную мутацию и являющихся потомками того человека, в геноме которого она впервые возникла. Гаплогруппы образуют ветвистое дерево, более тонкие ветви которого — это подварианты более толстых ветвей. Каждому из нас можно сопоставить листик на дереве митохондриальных гаплогрупп, а мужчинам — еще и на дереве гаплогрупп Y-хромосомы.Если немного подумать о характере наследования этих частей генома, то станет понятно, что где-то в прошлом должна была существовать женщина, которая является последней общей матерью всех ныне живущих людей. Аналогично с Y-хромосомой: должен был существовать некто, чью Y-хромосому унаследовали все ныне живущие мужчины. Читатель, конечно, знает этих персонажей: это так называемые митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам. Несмотря на громкие имена, в существовании таких людей нет ничего необычного: это простое следствие характера наследованиям митохондрий и Y-хромосом. Для любой группы людей (да и многоклеточных организмов вообще) такие предки должны существовать.
Может показаться, что митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам должны были обязательно отличаться от своих современников — ну, хотя бы, быть основателями некоторого нового сообщества, отделившегося от остальной популяции людей. Это не так. Если взглянуть на схему наследования, становится ясно, что момент появления митохондриальной «Евы» (или «Адама») для любой разделившейся популяции всегда раньше, чем время разделения. А если учитывать неизбежно случайный характер наследования, то получается, что считать этих людей какими-то особенными нет никаких оснований.
Здесь можно было бы рассказать, как, где и когда по данным анализа митохондриальной ДНК и Н-хромосомы человеческая популяция разделялась на разные ветви. Но, во-первых, это данные довольно известные, по ним уже написаны книги и даже сняты фильмы. А, во-вторых, это первое, что в популярной форме расскажет вам любая занимающаяся DTS-геномикой компания. Поэтому здесь интереснее будет упомянуть несколько историй о том, какую информацию о происхождении можно извлечь из генома, если применять современные методы его анализа.
Черепам асмат закрывают носовые отверстия, чтобы злые духи не могли вселиться в череп предка, а добрые - покинуть его.
Фотография: tribalartasia.com