Всемирная история генов

Всемирная история генов

Шаман из резервации североамериканских индейцев (слева) не только коллега, но и дальний родственник алтайского шамана (справа). Как показали международные генетические исследования, предки индейцев вышли с Алтая около 20 000 лет назад. Фото: AGE/EAST NEWS (x2)

Генетика — сравнительно новый источник наших знаний о собственном здоровье и происхождении. Но уже скоро она начнет менять привычные представления об истории человечества

Этот сюжет начался 15 лет назад как настоящий медицинский детектив, достойный «Доктора Хауса». В 1997 году команда московских генетиков отправилась в экспедицию в Марий Эл, чтобы собрать информацию о характерных наследственных болезнях марийцев. Первое, что бросилось им в глаза, — у некоторых местных жителей от рождения были очень редкие волосы или волос не было вообще: ни бровей, ни ресниц, гладкое тело.

Дальше ученые поехали на юг, в Чувашию, где обнаружили поразительно похожую картину. Поразительно потому, что между марийцами и чувашами вообще-то мало общего: разные обычаи, история, а главное, они принадлежат к разным языковым семьям (уральской и тюркской) и, следовательно, не считаются родственными народами.

«Тем не менее у чувашей мы обнаружили те же симптомы и с похожей частотой, — говорит профессор Рена Зинченко из Медико-генетического научного центра РАМН. — Тогда мы стали заниматься этой проблемой всерьез, собрали образцы генетического материала у больных по всей Чувашии, около 120 человек».

Рена Зинченко участвовала в той экспедиции как специалист по моногенным болезням, то есть тем, что развиваются вследствие мутации в одном-единственном гене. Оказалось, что врожденное облысение у обоих народов — это заболевание, связанное с мутацией небольшого участка гена LIPH, расположенного на третьей хромосоме. (Историю о другой наследственной болезни кожи читайте на стр. 34.) Еще оказалось, что так называемый гипотрихоз встречается у одного чуваша на 1,3 тысячи и у одного марийца на 2,7 тысячи. Сказать, что это очень часто, — ничего не сказать.

«Впрочем, от врожденного облысения человек не умирает, — говорит Зинченко. — Если не считать подростковых суицидов из-за того, что ты не такой как все. Гораздо страшнее мраморная болезнь костей, или летальный инфантильный остеопетроз, — наследственный синдром, при котором младенец едва доживает до двух лет. В среднем в мире встречается один случай на 100–200 тысяч младенцев. В Чувашии мы обнаружили частоту на два порядка выше — один случай на 3,5 тысячи. Помня историю с гипотрихозом, мы ожидали найти такую же высокую частоту болезни у марийцев. И не ошиблись: у них она встречалась с частотой один случай на 10 тысяч детей».

Как все это можно объяснить? Почему у двух народов, не считавшихся родственными, нашлись одни и те же редкие генетические патологии? Проблема, как это часто бывает, связана с терминологией. Современная этнография определяет народы по языку, религии и культуре (что бы ни означало последнее слово). В списке критериев народа, по крайней мере у российских этнографов, пока нет ни слова о генетике. Между тем именно генетический материал в своем молекулярном шифре хранит самую полную историю и целых народов, и каждого человека. Нужно только уметь ее прочесть.

Болезни закрытых пространств

Московские генетики не первыми проследили связь между наследственными болезнями и историей народа. Например, в 1994 году у исландцев была обнаружена мутация в гене BRCA2, расположенном на 13-й хромосоме. Эта мутация повышает вероятность развития рака молочной железы у женщин. Немногочисленное население Исландии (чуть более 300 000) оказалось весьма удобным объектом исследования: их предки-норвежцы высадились на острове в XI веке, мало смешивались с другими народами, и главное — по церковным книгам можно отследить семейную историю большинства населения.

Столь высокая частота мутаций объясняется отчасти изоляцией, отчасти «эффектом бутылочного горлышка». Представьте, что из-за голода, войны или другого бедствия погибает большая часть популяции и остается всего несколько человек. Все они обзаводятся детьми, и со временем численность населения восстанавливается. Однако если это закрытая популяция, все потомки будут иметь гены, доставшиеся им от нескольких прародителей. Вероятно, нечто подобное произошло и с евреями-ашкенази. В 2006 году израильские генетики Дорон Бехар и Карл Скорецки опубликовали статью, в которой они доказывали , что около 40% современных ашкенази произошли от четырех женщин. Ученые исследовали образцы митохондриальной ДНК (мтДНК) 11 452 человек из 67 еврейских общин по всему миру. Митохондриальная ДНК передается детям только от матерей, поэтому по мутациям на ней можно проследить материнскую линию. Бехар и Скорецки пришли к выводу, что материнские линии современных ашкенази сходятся всего к четырем праматерям. Где и когда они жили, ученые сказать затрудняются. Вероятно, на Ближнем Востоке около 2000 лет назад (плюс-минус несколько столетий), и вполне возможно, что их разделяли века и километры.

Тот же «эффект бутылочного горлышка» может объяснить повышенную частоту одинаковых наследственных болезней среди чувашей и марийцев. Есть исторические данные, что чуваши — это потомки болгарских и суварских племен, которые появились на Средней Волге в VII веке и несколько веков смешивались с предками марийцев, оттесняя их на север. Известно, что государство Волжская Булгария процветало до XIII века, а его население могло достигать 1,5 миллиона человек. Но затем эпидемии чумы и набеги татаро-монголов выкосили 80% булгар, их государство исчезло, а генофонд оставшихся его представителей лег в основу современного чувашского этноса. Возможно, этот этап истории и был «бутылочным горлышком», через которое прошли предки современных чувашей и марийцев. Волей случая через это «бутылочное горлышко» просочились носители наследственных болезней, которые семь веков спустя обнаружили московские генетики в этих местах.

Хотя, в отличие от исландцев, чуваши и марийцы живут не на острове, до середины прошлого века они не смешивались ни друг с другом, ни с иными народами, отсюда такая высокая частота заболеваний. «За годы экспедиций я пришла к выводу, что дружба народов существует только в больших городах, — говорит Рена Зинченко. — В сельской местности смешанных браков почти не бывает, иногда это приводит к страшным последствиям. Например, в Ростовской области мы обнаружили, что у турок-месхетинцев, иммигрировавших из Средней Азии, микроцефалия встречается у каждого 30-го ребенка. Этот синдром приводит к умственной отсталости, более или менее выраженной. Томские генетики обнаружили, что у якутов самый большой очаг таких тяжелых наследственных болезней, как спиноцеребеллярная атоксия, миотоническая дистрофия и так далее, — у каждого народа, живущего в естественной или традиционной изоляции от других, найдутся частые болезни».

Первые алтайские наскальные рисунки, петроглифы, археологи относят к 12–14-му тысячелетиям до н. э. Примерно тогда, по оценкам генетиков, предки североамериканских индейцев отделились от алтайских народов. Фото: AGE/EAST NEWS

Индейцы с Алтая

Совместная работа новосибирских и американских генетиков доказывает, что у южноалтайских народов и североамериканских индейцев должен быть общий предок, живший, вероятнее всего, на Алтае. Антропологи из Университета Пенсильвании и новосибирского Института цитологии и генетики СО РАН исследовали генетические маркеры жителей Северного и Южного Алтая, Монголии и Южной Сибири, а также индейцев Северной Америки. По частоте соответствующих мутаций в их ДНК ученые обнаружили связь между индейцами и алтайцами.

«Алтай с древнейших времен был местом, куда предки людей приходили из Африки и откуда они распространялись дальше по всей Сибири, — говорит профессор Людмила Осипова, соавтор исследования, заведующая лабораторией популяционной этногенетики Института цитологии и генетики СО РАН. — Мы не можем пока точно сказать, сколько было волн миграции из Сибири на Американский континент, мнения расходятся, но, по нашим данным, это могло быть две или три волны. По нашим расчетам, индейская ветвь отсоединилась от алтайской около 15 000–20 000 лет назад». Эта цифра высчитывается как в элементарной арифметической задачке. Науке приблизительно известно, как часто возникают новые мутации в генетическом материале, передаваемом от родителей детям. В момент, когда один этнос отделяется от другого, они начинают из поколения в поколение накапливать разные мутации в своих генофондах. Если умножить количество этих мутаций на условное количество поколений (взяв за аксиому, что одно поколение — это около 25 лет), мы узнаем, сколько лет назад один народ отделился от другого.

Также исследователи установили, что северные алтайцы генетически ближе к финно-угорским, енисейским и самодийским народам, живущим к северу от Алтая, а южные — к тюркским народам Южной Сибири и Центральной Азии, хотя при этом между северными и южными алтайцами также есть генетическая связь.

От Адама до неандертальцев

Сложно переоценить значение генетики для медицины: чем глубже знания о наследственных болезнях, тем больше шансы их избежать. Так, американскому Комитету по предупреждению генетических заболеваний евреев удалось искоренить муковисцидоз среди еврейского населения США.

Между тем возможности популяционной генетики и сравнительной геномики применительно к человечеству не ограничиваются вопросами национального здоровья. И все чаще генетики играют на поле историков, антропологов и этнографов, предлагая свои ответы на извечные гогеновские вопросы: откуда мы пришли, кто мы, куда идем?

В этом году генетикам удалось доказать, например, что каждый из нас немного неандерталец. Известно, что неандертальцы были тупиковой ветвью развития человекообразных обезьян, такой же древней, как люди, и не оставили потомков. До недавнего времени считалось, что наши предки, доисторические «человеки разумные», выдвинулись из Северной Африки в сторону Евразии около 70 000 лет назад и триумфально вытеснили местных жителей, то есть неандертальцев. Когда генетикам удалось расшифровать геном неандертальца (точнее, его ближайшего родственника — денисовского человека), стало ясно, что история отношений людей и неандертальцев сложнее. У всех живущих сегодня на Земле людей неафриканского происхождения геном совпадает с неандертальским примерно на 2,5%. Этот процент такой же и у азиатов, а значит, смешение произошло вскоре после выхода наших предков из Африки, до того как они рассеялись по всей Евразии. И хотя в Европе неандертальцы еще долгие тысячелетия жили бок о бок с человеком разумным, они вряд ли смешивались, иначе у современных европейцев процент неандертальских генов был бы выше, чем у азиатов. Либо потомки более поздних скрещиваний попросту не дожили до наших дней. Как бы то ни было, в каждом из нас есть капля неандертальской крови. И не только: генетики предполагают, что современный человек может быть результатом смешения нескольких видов человекообразных обезьян.

Несмотря на сходство национальных костюмов, чувашей (вверху) и марийцев (внизу) считают разными народами. Генетики доказали, что эти народы ближе друг к другу, чем было принято думать

Иногда антропологические изыскания генетиков подхватывают журналисты и делают из них сенсацию, полностью извращая смысл. Так случилось, например, когда по неосторожности ученые придумали названия «митохондриальная Ева» и «Y-хромосомный Адам», смысл которых не имеет никакого отношения к библейским персонажам. Впервые эти термины употребили Ребекка Канн, Марк Стоункинг и Аллан Уилсон в своей статье «Митохондриальная ДНК и эволюция человечества» в журнале Nature в 1987 году.

Как известно каждому со школы, у мужчин и женщин одинаковый набор 22 пар хромосом и отличаются половые: у женщин это две Х-хромосомы, у мужчин Х и Y. Таким образом, последняя является уникальной мужской хромосомой. Исследовав ДНК мужчин со всего мира, ученые построили генеалогическое древо Y-хромосом человечества, основание которого сходилось к одному мужчине, который жил в Африке около 60–140 тысяч лет назад. Этого человека ученые и назвали Y-хромосомным Адамом. Аналогично ученые выстроили генеалогическое древо по митохондриальной ДНК, которая передается детям только от матерей. Оказалось, что все женские линии наследственности также сходятся в одну точку — к некоторой женщине, также жившей в Африке, которую условно назвали митохондриальной Евой. Эти названия, опубликованные в прессе, очень воодушевили креационистов: мол, наконец-то ученые доказали, что все человечество произошло от одного мужчины и одной женщины! Трудно придумать что-либо более далекое от истины.

Главный научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, доктор наук Лев Животовский объясняет: «Y-хромосомный Адам не был первым мужчиной на Земле: до него и в его времена жили многие другие люди, чьи Y-хромосомы не дошли до наших дней. То же самое относится и к митохондриальной Еве. Все нынешние женщины Земли несут мтДНК женщины, жившей в Африке много тысяч лет тому назад. Но это была не первая и не единственная женщина на Земле. В отличие от библейских, «научные» Адам и Ева даже не были знакомы друг с другом: митохондриальная Ева жила на 60–80 тысяч лет раньше». Если посмотреть на другие хромосомы, то мы в них найдем участки, которые нам достались от совершенно других родственников — тех же неандертальцев.

Исторические времена — еще более зыбкая почва для построения культурологических гипотез на генетическом материале. Например, в 1988 году при раскопках в израильском городе Ашкелоне под зданием римских терм были найдены следы инфантицида — массового убийства детей. Сделав анализ ДНК костей найденных останков, генетики Марина Фаерман и Ариелла Оппенгейм установили, что подавляющее большинство жертв были мальчиками. Мужской инфантицид — явление крайне редкое, и общего логического объяснения ему у историков нет. Тогда Оппенгейм и Фаерман предположили, что, возможно, в римских термах был публичный дом, и сыновей, которые время от времени появлялись у его работниц, за ненадобностью убивали, а дочерей выращивали для будущего труда.

У профессиональных историков подобные идеи вызывают только скепсис. Например, Юрий Троицкий, доцент кафедры теории и истории гуманитарного знания историко-филологического факультета РГГУ, считает, что факты, которые обнаруживают генетики, еще далеки от уровня научной теории: «Нужны археологические, лингвистические или любые другие аргументы. Обычно факты, привнесенные генетиками, носят фрагментарный и локальный характер, так что на них можно построить журнальную сенсацию или популярный миф, а не науку».

Александр Марков, биолог-эволюционист, возражает, что часто генетики, напротив, помогают опровергнуть расхожий миф: «Если исторический факт хорошо известен по летописям или археологическим данным, то новые генетические исследования обычно его не опровергают, а дополняют. Например, из саг и летописей мы знали, что население Исландии — это потомки норвежских викингов, приплывших на остров в IX веке, что и подтвердил генетический анализ. Однако генетики обнаружили характерные признаки народов с британских островов в мтДНК исландцев. А историки могут сказать: ах да, конечно, ведь викинги постоянно плавали в Шотландию и Ирландию, захватывали рабов и женщин и, конечно, смешивались с ними. Конфликты между историей и генетикой возникают тогда, когда наши привычные знания основаны на сомнительных исторических данных или умозаключениях. Например, широко распространенное мнение, что после двух веков татаро-монгольского ига славяне должны были крепко перемешаться с ними, и мы, их потомки, все «скифы-азиаты». Однако при обширном исследовании русского генофонда оказалось, что это не так, и у среднего русского монгольских примесей не больше, чем, например, у поляков».

Впрочем, по словам Юрия Троицкого, то, что монголы сознательно не смешивались со славянами и другими завоеванными народами, — это тоже известный науке факт. Другое дело те, кого у нас принято называть татарами. Это были тюркские народы, но какие именно — до сих пор толком непонятно, и, следовательно, невозможно определить порцию их наследия в нашем генофонде.

Пока что теории генетиков вызывают больше доверия, когда касаются доисторических времен. Впрочем, такое отношение не ново: на рубеже XVIII–XIX веков историки с тем же скепсисом относились к находкам полевых археологов и гипотезам, основанным на этих находках. Теперь же никто не сомневается в археологических данных. Вероятно, также изменится и отношение к генетике с развитием технологий и накоплением информации. Последнее, кстати, стремительно набирает обороты благодаря врожденному человеческому интересу к личной истории.

Миграции народов: версия генетиков
Появление и перемещение народов можно проследить по истории гаплогруппы R1a — группы мужчин с одним общим предком по отцовской линии. Гаплогруппа R1a1a1 насчитывает около 7000 лет, встречается по всей Евразии и делится на более молодые и менее распространенные подгруппы . Например, подгруппа R1b1a2a1a1b4b появилась всего 3000 лет назад и распространена в основном в Ирландии и Шотландии

Генетический аккаунт

Пока историки размышляют над тем, как встроить новый источник знаний в привычный научный аппарат, популяционные генетики с фантастической скоростью наращивают объем информации о современных людях, их семейной истории и взаимных кровных связях. Причем за счет населения: в мире уже есть немало компаний, которые за умеренную плату предлагают генетический анализ, не только рассказывающий о склонности к алкоголизму, раку и некоторым другим наследственным заболеваниям, но и раскрывающий подробности личной генеалогии.

«Пишете туда письмо, заказываете пробирочку с консервантом, плюете в эту пробирочку, добавляете консервант, запечатываете и посылаете в Калифорнию, — рассказывает в своем блоге писательница Татьяна Толстая. — Через 2–3 месяца вам приходит полный генетический отчет: какой у вас процент европейских генов, какой — азиатских или африканских; к каким заболеваниям вы склонны, а к каким — не очень; как вы реагируете на горький вкус, как переносите алкоголь, каковы ваши шансы огрести диабет-2 и поможет ли вам занятие физкультурой сбить уровень глюкозы в крови. Близорукость, уровень тестостерона, вероятность заболеть волчанкой или болезнью Паркинсона — вот оно все перед вами, слабонервным не смотреть. Но главное, что меня порадовало: у меня 2,4% генов — неандертальские...»

Речь об американской фирме 23andme.com, которая проверяет у вас наличие набора мутаций, но ничего не гарантирует, и по большому счету процветает за счет праздного любопытства, ведь склонность — это еще не гарантия болезни, а 2,5% неандертальца, как мы уже знаем из газет, есть в каждом из нас.

Более основательно выглядят проекты, заточенные специально под исследование этнической принадлежности и семейной истории. Самые крупные из них — это FamilyTreeDNA.com в Америке, iGenea.com в Европе и аналогичный российский проект Gentis.

«За 12 лет с момента основания компании мы протестировали более 625 000 человек, — говорит Беннетт Гринспен, президент FamilyTreeDNA. — Наши проекты по определению Y-хромосомных и мтДНК гаплогрупп — это попытка связать медленные мутации (SNP), которые происходят в ходе эволюции, с генеалогическими маркерами (STR), которые появляются гораздо быстрее. Гаплогруппы, образно говоря, это мелкие ветви на древе человечества. Гражданские ученые продемонстрировали академическому сообществу, что они живо заинтересованы в заполнении пробелов на этом древе. И сегодня многие из гражданских исследователей знают больше профессионалов о его мелких веточках. ДНК-тесты, подобные нашему, помогают понять, что мы все произошли из одной расы и мы связаны».

Раскопки в Ашкелоне (Израиль) — это пример того, как открытия генетиков могут изменить исторические гипотезы, построенные на одних находках археологов

Распространение гаплогруппы R1a в Европе
Считается, что гаплогруппа R1a доминировала среди северных и восточных народов индоевропейской языковой семьи, от которых произошли индоиранцы, микенские греки, франки, балты и славяне. Протоиндоевропейцы появились в конце медного — начале бронзового века (3300–2500 лет до н. э.) в степи между Черным и Каспийским морями, где-то между современной Украиной и Кубанью. Их экспансию историки связывают с одомашниванием лошадей и изобретением колесниц. На карте показан процент современных европейцев, принадлежащих к этой гаплогруппе и ее подгруппам

«Разыскивая в Интернете своих предков, я наткнулся на ДНК-проект меннонитской церкви, — пишет один из таких исследователей-любителей Штефан Фрёлих, клиент iGenea из Германии. — Поскольку мои прямые предки по отцовской линии были меннонитами, я немедленно заинтересовался проектом. Так как меннониты обычно женились друг на друге, многие фамилии можно было проследить вплоть до эпохи Реформации. Особенно меня интересовала семья Пеннер, от которой произошла наша семья Фрёлих. Оказалось, что 35 из 36 участников проекта с этим именем принадлежали к одной гаплогруппе, то есть были связаны между собой в пределах 5–6 веков. Я сделал Y-хромосомный тест, и оказалось, что я принадлежу к гаплогруппе E3b, то есть что я потомок родоначальника Пеннеров. Особенно удивительно было, что ДНК Пеннеров демонстрирует сходство с испанцами, которые, по историческим документам, жили в области Германии и Голландии, откуда они позже распространились в Пруссию и Россию. Очевидно, один из моих предков был испанцем, который приехал в Голландию во времена Тридцатилетней вой ны или даже во времена испанской инквизиции.

Гаплогруппа E3b появилась в Европе из нескольких источников, в том числе из Северной Африки от финикийских морских торговцев или мусульманских завоевателей в Испании. Если это правда, то мои предки прошли путь из Северной Африки через Испанию, Голландию, Западную Пруссию, Украину, Сибирь и Казахстан, прежде чем мои бабушка и дедушка снова оказались в Германии». Что может дать подобный анализ, кроме волнительного ощущения принадлежности к великим событиям, о которых мы знали лишь из учебников и с которыми прежде никак себя не ассоциировали? На первый взгляд не так много.

«Это что-то вроде новой мифологии, — говорит Александр Марков. — В древние доисторические времена у людей были тотемы — священные животные, от которых они вели свою мифологическую историю. Так, условные североамериканские индейцы считали себя потомками великого медведя гризли. Теперь есть генетическое тестирование, согласно которому они оказались потомками алтайских народов. Что это может изменить в их самосознании? Пожалуй, ничего. Самосознание определяется в первую очередь экономическими и социальными факторами, а не абстрактной научной информацией».

С этим трудно спорить. Несколько лет назад израильский генетик Ариелла Оппенгейм доказала, что израильские арабы и евреи генетически более близки друг другу, чем евреи из разных стран между собой. Доктор Оппенгейм ждала, что ее открытие должно перевернуть сознание и положить конец вражде. Чего, конечно же, не случилось. Хотя, возможно, проблема как раз в том, что это абстрактное знание, пришедшее из научных лабораторий. Беннетт Гринспен верит, что, когда каждый человек сам ощутит генеалогическую связь с соседними или даже далекими народами, это многое изменит: «Надеюсь, однажды это понимание поможет нам преодолеть условности вроде религии и цвета кожи, которые нас разделяют. Кому-то оно поможет отбросить ощущение исключительности и превосходства».

Уже сейчас бывает, что обнаруженная семейная история и этническая принадлежность меняют жизнь отдельных людей. Так, например, происходит с американскими криптоевреями — людьми, которые выросли и воспитывались в католических семьях на юго-западе США, но, обнаружив в себе еврейские корни, переменили и веру, и образ жизни.

«Около 10% наших клиентов такого происхождения из Техаса и Калифорнии обнаруживают значительные совпадения в ДНК с теми, у которых есть еврейские корни, — говорит Беннетт Гринспен. — Иногда в таких семьях сохраняются какие-то устные традиции или просто слухи о еврейских корнях, но многие бывают шокированы».

В корне менять самосознание и вероисповедание на основании анализа крови — шаг довольно странный. Особенно теперь, в XXI веке, когда глобализм и интернациональные браки считаются нормой, а традиционные замкнутые общества — пережитком прошлого. Впрочем, случай с латиноамериканскими криптоевреями это экзотика. Подобные открытия — более или менее неожиданные — совершает каждый, кто делает генетический анализ. Смысл в том, что, получив результаты, можно добровольно и бесплатно поучаствовать в одном из генеалогических проектов. Если учесть, что разные фирмы обмениваются информацией, получается нечто вроде генетической социальной сети и всемирной базы данных семейной истории. Причем эта система с обратной положительной связью: чем больше людей в ней участвует, тем точнее результат поиска и, соответственно, тем более она привлекательна для новых клиентов.

Сегодня понимание, что чуваши — родные братья марийцам, а индейцы — алтайцам, еще не приведет к глобальному переосмыслению картины мира. Но хочется думать, что в какой-то момент количество знаний о собственной истории и связях с другими народами перейдет в качество, изменит содержание школьных учебников и наглядно покажет всю неуместность разделения людей на своих и чужих.

 
# Вопрос-Ответ