Диалоги (март 2003 г.) - Александр Гордон

Л.Ж. Ну, наверное, сейчас стоит сказать несколько слов о тех генетических признаках и методах, которыми генетики пользуются для того, чтобы изучить эволюцию человека, изучить дивергенцию рас и их распространение на другие континенты. Как получается, что монофилетическая гипотеза возникновения человека в Африке более предпочтительна с точки зрения генетики, чем межрегиональная?

А.Г. Более предпочтительна или исключительно только она имеет под собой основание?

Л.Ж. Ну, вы знаете, все данные, которые сейчас генетики получают, непротиворечиво объясняются монофилетической гипотезой о происхождении человека в Африке. Конечно, отвечая на ваш вопрос, можно заметить, что наука, собственно, ничего не объясняет. Хоть я и являюсь представителем науки, но я сделаю такое философское заключение: наука ничего не объясняет, наука находит факты и описывает их путём построения теорий, гипотез. Поскольку же одни и те же факты могут описываться разными гипотезами, значит, могут быть высказаны сразу несколько гипотез. Новые факты могут опровергнуть одну гипотезу и не укладываться в неё, могут не укладываться во вторую, но при этом может возникнуть третья гипотеза. Наши две основные гипотезы, с вариациями, существуют уже давно, как минимум, с начала 20-го века. Генетические данные, которые мы имеем сейчас, лучше всего ложатся в гипотезу африканского происхождения человека, хотя совершенно не исключено, что какая-то часть мультирегиональной гипотезы может быть тоже справедлива. Какие-то генетические остатки ещё могут находиться, но это дело будущего.

А.Г. Я хочу подвести маленький промежуточный итог. Значит, работы генетиков подтверждают гипотезу Ноева ковчега, а мы знаем, что есть гипотеза канделябра и Ноева ковчега. Всё человечество в его сегодняшнем разнообразии произошло от одной небольшой популяции, которая находилась в Африке. Тем не менее, есть какие-то факты, которые могут воодушевить тех людей, которые предпочитают думать всё-таки больше о канделябре, чем о единой ветке. Дело в том, что в прессе, которая очень легковерна, в последнее время появляются только сообщения о том, что генетики доказали, будто всё человечество происходит от митохондриальной Евы, может быть даже и не понимая значение этого слова, «митохондриальная». Вот я и хочу попытаться разобраться, насколько у нас есть основания делать именно такие заключения, а не какие-то другие.

Л.Ж. Да, при этом, когда произносят такую фразу, слово «митохондриальная» забывают вообще, якобы была одна Ева, и вот от этой одной Евы всё и произошло. Слово «митохондриальная» опускать нельзя, если знать, что такое Ева в данном случае. Но сначала нужно немножечко рассказать о генетических признаках, чтобы понять, что же такое митохондриальная Ева.

Вот у нас есть клетка. Изучаются несколько типов ДНК, которые по-своему могут помочь в распознании эволюции человека. Есть ДНК ядерная, это ДНК хромосом, и есть ДНК внеядерная, это ДНК находящийся в митохондриях. Изучаются и та ДНК, и эта ДНК. В ядерной ДНК важное значение в исследованиях последних лет приобрело изучение Y-хромосомы, потому что она наследуется по отцовской линии и по ней можно проследить миграции мужской части населения. Это внесло очень важный вклад в эволюцию популяции человека. Особенно большой фон такой миграции проявился 500-600 лет назад, когда в плаванье под парусами отправлялись мужчины, которые оставляли генетические следы во всех уголках земного шара. И сейчас, изучая генетические ветви Y-хромосомы, мы можем проследить пути той части генов, которые привнесли мужчины с собой, защищая те или иные земли.

А.Г. Где Колумб наследил, грубо говоря.

Л.Ж. Да. Митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии. Здесь мы можем проследить миграцию и, вообще, судьбу популяций с материнской стороны. Изучение аутосомных ДНК позволяет сверять комбинативную изменчивость, одновременно привносимую и с отцовской, и с материнской стороны. Ну, а как это возможно методически? Выделяется, скажем, определённый фрагмент ДНК, и с помощью современных методов, скажем, методов цепной реакции, этот фрагментик можно выделить и размножить. Он окаймляется с краёв так называемыми праймерами. И вот мы можем его выделить у одного человека, у второго и третьего.

А.Г. Тот же самый участок.

Л.Ж. Да, этими же праймерами. Различие между разными людьми может быть либо в длине этого фрагмента, за счёт того, что когда-то произошла вставка или, наоборот, делеция, т.е. уменьшение этого размера. Или, скажем, размер может не измениться, но за счёт мутации может измениться состав этого фрагмента ДНК, когда один нуклеотид заменится на другой. Это тоже мутационное, эволюционное событие, и поэтому, скажем, если мы имеем различие по длине фрагмента, то следует уже после цепной реакции фрагментики пропустить через так называемый гель. Гель – это такое плотное желе, и оно представляет собой решётку, через которую фрагменты ДНК проходят и, если это короткий фрагмент, легко преодолевают её. Дальше они продвигаются под действием электрического поля, приложенного к этому гелю. Длинный фрагмент продвигается дольше и как бы застывает. В конце, после этого процесса электрофореза ДНК, мы видим две полоски у данного человека по данному фрагменту. Это значит, что вот этот фрагментик он получил от одного родителя, а другой фрагментик от другого родителя. Это и есть его генотип по данному локусу, месту, элементу. У другого человека эти фрагментики могут быть другой длины, и поэтому мы видим его отличие от первого. У третьего человека оба фрагмента могут быть одинаковой длины. Мы видим, что одни фрагменты отличаются, а какие-то могут совпадать и вот, изучая много фрагментов, мы можем много таких различий найти по размеру фрагмента. Как правило, это происходит, когда мы изучаем ядерные ДНК, но не только. А вот, скажем, когда мы изучаем митохондриальную ДНК, там используются тоже разные методы и в том числе методы, основанные на сопоставлении состава ДНК. Скажем, фрагмент такой-то может быть одинаковой длины, но вот нуклеотидный состав у него разный. В таком случае проводят секвенирование и смотрят, как они отличаются друг от друга. Вот такими методами современная генетика может изучать тысячи фрагментов ДНК. И хотя по одним параметрам многие люди могут быть одинаковые, под другим они могут отличаться. Такой генотипический портрет человека можно получить по очень многим характеристикам.

А.Г. Но информация будет тем достовернее, чем больше маркёров?

Л.Ж. Конечно. Когда мы устанавливаем личность по отпечаткам пальцев, даже если это человек уникальный, практически стопроцентно мы можем его идентифицировать, если у нас есть все десять пальцев, хорошо отпечатанные. Когда мы изучаем узоры только на одном пальце или только часть узора, у нас больше возможности спутать и ошибиться. Также и с ДНК, когда мы набираем много фрагментов, мы имеем большую индивидуализацию. Современные исследования вводят в программы своих анализов тысячи таких фрагментов, и это используется, скажем, при выявлении болезней. Когда смотрят, как болезнь возникла и как в родословной или в популяции она себя ведёт, то обращают внимание на то, как сопряжённые фрагменты меняются. Таким образом, можно картировать, то есть найти то место на хромосоме, где находится ген, который поломался, который вызывает болезнь, а как лечить дальше это уже, так сказать, следующий этап. В эволюционных исследованиях мы также можем изучить множество фрагментов.

А.Г. Но вот имея такую генетическую картину современного человечества, какой метод мы можем применить для того, чтобы пойти эволюционно назад, чтобы понять, как эти все индивидуумы сходятся в одном этносе?

Л.Ж. Исторически первое исследование такого рода было проведено с использованием митохондриальных ДНК. Учёные взяли выборку от аборигенов Африки, Азии, Европы, Америки и в этой, поначалу небольшой выборке, сравнивая митохондриальные ДНК разных индивидов друг с другом, обнаружили, что разнообразие митохондриальных ДНК выше всего в Африке. А поскольку мы знаем, что мутационные события могут изменять тип митохондриальной ДНК и мы знаем, как он может меняться, то, следовательно, мы можем сказать, какие типы от каких могли произойти мутационно. А зная тонко мутационный процесс, мы можем определить, когда это могло произойти.

А.Г. Грубо говоря, у тех людей, у которых брали анализ ДНК в Африке и обнаружили гораздо большую вариативность, было больше времени на то, чтобы накопить эти изменения.

Л.Ж. Правильно. Более того, там нашли такие типы митохондриальных ДНК, а потом и по другим маркёрам тоже, по Y-хромосоме и по аутосомным, которые были опознаны как древние. Остальные типы митохондриальных ДНК, на других континентах, были менее разнообразны, и видно, что часть из них возникла уже потом, когда человечество мигрировало из Африки. И вот на картинке мы можем видеть митохондриальное дерево, растущее прямо из Африки. Это та самая первая картинка, полученная по митохондриальной ДНК, которая подтверждала именно гипотезу африканского происхождения.