Еще недавно это казалось неправдоподобным научно-фантастическим романом. Но сегодня путем анализа ДНК можно получить данные о вероятном географическом происхождении наших предков! Рассказываем о возможностях современной геномики из книги «ДНК — не приговор». Это самый настоящий вау!
Ранняя история вида Homo sapiens sapiens
Как это возможно, чтобы ДНК несла информацию о том, откуда пришли наши предки? Чтобы ответить на этот вопрос, сначала нужно рассмотреть раннюю историю нашего вида Homo sapiens sapiens. Первые люди современной анатомии появились в саваннах восточной части Африки примерно 150–200 тыс. лет назад. Более точная датировка, а также время последующих миграций продолжают обсуждаться.
Как это возможно, чтобы ДНК несла информацию о том, откуда пришли наши предки?
Люди распространились по всей Африке примерно 50–60 тыс. лет назад. Затем по не совсем понятным причинам относительно небольшая группа решила уйти. Переселенцы пересекли Суэцкий перешеек и отправились на Ближний Восток. Часть их потомков двинулась дальше вдоль побережья, обогнула Индию и шла вплоть до Индонезии и Папуа — Новой Гвинеи. Около 45–60 тыс. лет назад они достигли Австралии. Другие группы продолжали покидать Африку. Некоторые отправились на север через Центральную Азию около 35 тыс. лет назад. Далее часть этих ранних современных людей повернула на запад и основала первые поселения в Европе.
Происхождение по генам
Массовые миграции, которые привели к колонизации всех пригодных для жизни регионов земного шара, происходили до возникновения любых письменных свидетельств, и даже археологические данные пестрят пробелами. Как же мы узнаем о конкретных маршрутах, по которым следовали наши предки?
Оказывается, миграция ранних людей с невероятной точностью отражена в нашей ДНК.
Есть три разных способа определения происхождения по генам. Во-первых, каждая клетка вашего тела обладает митохондриями (энергетическими станциями клеток). Они содержат небольшой кольцевой геном, отдельный от ДНК, находящейся в ваших хромосомах в ядре клетки.
Митохондрии в ваших клетках происходят исключительно из яйцеклетки вашей матери.
Это ключевой фактор. Львиная доля хромосомной ДНК комбинируется из материалов матери и отца. Их отдельные генетические вклады перетасовываются, и в результате трудно определить, от какого родителя поступили те или иные варианты генов.
Митохондриальная ДНК, напротив, происходит исключительно от матери и ни с чем не смешивается. Вы наследуете ее в полном объеме: митохондрии в ваших клетках в основном идентичны митохондриям в клетках вашей матери, которые неотличимы от митохондрий в клетках ее матери, и так далее, до незапамятных времен. В каждом новом поколении митохондриальная ДНК не перетасовывается, но время от времени возникает ошибка копирования, которая проявляется в виде мутации в митохондриальной ДНК. По большей части эти мутации не имеют биологических последствий в наших телах.
Тем не менее именно благодаря этим ошибкам копирования, которые крайне редки и, следовательно, легко обнаружимы, мы можем узнать о своем происхождении.
Представьте женщину. Назовем ее Нефертити. Она рождается с мутацией de novo (новой) в митохондриальной ДНК. Это нестираемая отметка, которая будет унаследована всеми потомками Нефертити. Эта мутация как печать в паспорте. Каждый из потомков Нефертити будет обладать этим штампом. Поэтому все люди, отмеченные им, окажутся в конечном счете потомками Нефертити.
Оказывается, миграция ранних людей с невероятной точностью отражена в нашей ДНК.
А теперь предположим, что прапрапраправнучка Нефертити, будем ее именовать Клеопатрой, родилась с другой мутацией de novo в митохондриальной ДНК. Это новый штамп в паспорте, который перейдет ко всем потомкам Клеопатры. В то же время сестра Клеопатры, будем называть ее Корнелия, не обладала той же мутацией, что и Клеопатра, но родилась с другой мутацией de novo. Следовательно, потомков Клеопатры можно отличить от потомков Корнелии, поскольку в их митохондриальных паспортах проставлены разные печати.
Генетические предки Адам и Ева
Взглянув на серию таких штампов в чьей-либо митохондриальной ДНК (то есть на набор мутаций), мы можем составить полную картину, кто от кого происходит. Поскольку люди мигрировали по всему миру в разных направлениях, штампы в их паспортах различаются в зависимости от места проживания предков.
В результате мы получаем подсказки — хлебные крошки на пути к нашим прародительницам.
Тропа простирается вглубь веков, вплоть до так называемой митохондриальной Евы, которая жила в Африке около 170 тыс. лет назад. Все люди происходят от нее. Но Ева не первая женщина, когда-либо жившая на Земле. У нее было много современников, однако именно ее линия наследования продолжилась по сей день, в отличие от других женщин.
Процесс наследования по отцовской линии аналогичный.
В то время как женщины получают Х-хромосому от каждого из родителей, мужчины наследуют Х-хромосому от матери и Y-хромосому от отца. Поскольку только они обладают Y-хромосомой, она тоже не рекомбинируется и не перемешивается в каждом новом поколении.
У любого мужчины Y-хромосома практически идентична Y-хромосоме его отца, и отца отца, и так далее, назад во времени. Как и в митохондриях, в Y-хромосоме могут происходить мутации, которые передаются потомкам и играют роль серии штампов в паспорте, по которым определяют происхождение по отцовской линии.
У любого мужчины Y-хромосома практически идентична Y-хромосоме его отца, и отца отца, и так далее, назад во времени.
Все мужчины также могут отследить свои Y-хромосомы до единственного человека — Y-хромосомного Адама, который жил в Африке примерно 60 тыс. лет назад. Отметим, что так называемую пару — Адама и Еву — на самом деле разделяло более 100 тыс. лет. Таким образом, митохондриальная ДНК и Y-хромосомы помогают установить две ветви нашего генеалогического дерева, уходящие в глубокое прошлое.
Если вся семейная история отражена в нашей ДНК, хотели бы вы пройти генотипирование, чтобы узнать свою родословную? Полученная информация может дать вам почувствовать глубокую связь с прошлым или даже перевернуть ваше представление о себе.
Инбридинг и редукция предков
Кстати, число наших предков растет по экспоненте по мере продвижения назад во времени. У вас два биологических родителя, четыре бабушки и дедушки, восемь прапрабабушек и прапрадедушек и т. д. Число удваивается с каждым предшествующим поколением.
Кстати, число наших предков растет по экспоненте по мере продвижения назад во времени.
Многие ветви генеалогического древа пересекаются — некоторые наши предки скрещивались между собой. Скрещивание между родственниками (инбридинг) среди наших предков было не очень распространено, если взглянуть на пару последних поколений. Но когда мы продвигаемся вглубь своей родословной, к троюродным, четвероюродным родственникам и т. д., скрещивание между ними оказывается очень распространенным во всем мире. Фактически оно быстро становится неизбежным. Генетики называют это явление редукцией предков.
Генеалогический лес в мире не состоит из аккуратных рядов семейных деревьев; это один гигантский ком спутанного кустарника.
Степень перепутанности его ветвей становится очевидной, когда мы смотрим на тщательно изученные родословные деревья, например разных знаменитостей. Барак Обама предположительно дальний родственник президента Джорджа Буша-младшего (двенадцатиюродный брат), а также Уоррена Баффета и Брэда Питта. Не то чтобы Обама принадлежит к некоему уникальному генофонду известных людей. Просто, если вы обернетесь достаточно далеко назад во времени, то обнаружите, насколько все мы взаимосвязаны.
ДНК — не приговор
Чем дальше мы уходим в прошлое, тем больший процент людей, живших в то время, оказывается нашими прямыми предками. Более того, чем глубже мы погружаемся, тем больше вероятность у нас с вами найти общего предка. Например, ученые проанализировали геномы большой выборки европейцев. Обнаружилось, что люди, жившие в противоположных уголках Европы, обзавелись миллионами общих предков за последнее тысячелетие.
Учитывая то, насколько люди взаимосвязаны, в какой-то точке должен появиться человек, которого все человечество может считать своим предком.
Мы уже говорили об Y-хромосомном Адаме, к которому ведут все родословные по отцовским линиям. Он жил в Африке примерно 60 тыс. лет назад. Но обратите внимание на то, что это всего лишь одна ветвь вашего сильно запутанного родословного дерева — ветка, идущая к отцу отца отца и т. д. Если мы взглянем на все ветви наших семейных деревьев, то обнаружим гораздо более позднего общего предка.
79-юродный брат
Как далеко во времени придется вернуться, чтобы встретить человека, который является предком всех нас через любую из ветвей наших генеалогических древ? С учетом континента происхождения, исторических миграций народов и частоты, с которой люди склонны производить потомство с кем-либо вне своего родного города, ученые подсчитали, что самый последний предок всего человечества жил около 55 года н. э. Если рассматривать поколение как 25 лет, то он жил около 79 поколений назад.
Значит, самый отдаленный от вас на планете человек окажется вашим 79-юродным братом.
Более того, если копнуть глубже, мы можем найти момент времени, в который все люди на Земле являлись предками всех ныне живущих. Этой датой считается 2158 год до н. э. То есть каждый человек на Земле, живший в 2158 году до н. э., чья родословная благодаря удаче продлилась до наших дней, был одним из наших предков.
