Эвелин Эйер - Одиссея генов. Захватывающая история человечества, извлеченная из ДНК

Можно ли вычислить того, кто принес в Квебек каждую из болезней? А если этот первичный носитель будет найден, можно ли выявить всех его потомков — потенциальных носителей болезни? Благодаря записям актов гражданского состояния теперь легко восстановить родословную по восходящей линии. Так, мы с коллегами просмотрели родословные примерно сотни больных, носителей одной из болезней, и эти родословные ведут к 2600 основателям популяции, жившим до 1700 года. Среди последних около 50 — общие предки: они присутствуют в родословной у 95% больных. Словом, первичный носитель — один из этих 50 человек.

Затем мы применили тот же подход в Шикутими, уже в отношении другой болезни. И результат нас ошеломил: мы вышли на тех же 50 человек! Более того, выбрав наугад группу индивидов, не являющихся носителями болезни, исследователи и здесь получили тех же 50 общих предков. Таким образом, эта группа из 50 человек — предки всех жителей региона Сагеней — Озеро Сен-Жан! А некоторые из них даже оказались предками большей части всех франкоговорящих квебекцев.

Это не только общие предки для многочисленных потомков — они еще и связаны с современными индивидами множеством различных генеалогических путей (таких путей насчитывается более 20 для любого, чьи родители — франкоговорящие квебекцы). С тех пор их вклад в генофонд современного населения только возрос. В самом деле, далекий предок, обнаруживающийся в родословной лишь однажды, мало что дает современному индивиду. Доля генов зависит от количества поколений: мы получаем половину генома от отца или матери, четверть от деда или бабушки, одну восьмую от прадеда или прабабушки, и т. д. Следовательно, один предок в нашей родословной из 10 поколений вкладывается в наш генофонд на 1/2 в десятой степени, или на 0,1%. Но если этот предок встречается в нашей родословной 20 раз, его генетический вклад куда больше.

Генетический вклад? Речь идет о вероятности обнаружить у потомка ту или иную часть генома предка. Этот вклад можно также понимать как средний процент генома индивида, который происходит от этого предка. Таким образом, все эти 50 основателей популяции вместе обеспечили 40% ее нынешнего генофонда. При этом 60% основателей «ответственны» менее чем за 10% генофонда.

Смоделировав передачу генов из поколения в поколение, мы доказали, что основатели могли быть носителями болезней, часто встречающихся в популяции сегодня. Оказался ли этот результат неожиданным? И да, и нет. Нет — потому что все мы являемся носителями генных мутаций, способных вызвать у наших потомков болезни, если эти мутации окажутся у них в двух экземплярах (от отца и от матери). Если мы отправимся на какой-нибудь остров или на Марс, чтобы основать там новую популяцию, наши мутации могут обернуться болезнями для потомков через десяток поколений, как в Квебеке.

Это эффект основателя, о котором я уже говорила: основатели новой популяции несут с собой часть генофонда популяции, из которой они вышли. Это объясняет, почему некоторые довольно распространенные во Франции наследственные болезни (как атаксия Фридрейха) «не доехали» до Квебека, и наоборот: другие болезни распространены в Квебеке и почти не встречаются во Франции. Так что в том, что вредные гены восходят к отцам-основателям, ничего неожиданного нет. Неожиданностью стало то, что всего за десяток поколений в большой популяции некоторые мутации стали настолько частыми.

Что касается подсчетов, особенно поражает то, что группа основателей популяции фактически свелась к 50 индивидам. Люди часто удивляются тому, что внутри одной популяции мы легко обнаруживаем общих предков без необходимости добираться до Мафусаила. Но попробуем представить себе, что было бы, если бы у нас у всех были разные предки. Проведем подсчет для 100 тысяч франкоговорящих квебекцев. У каждого из них по двое родителей, по два деда и две бабушки, по четыре прадеда и прабабушки. Если бы все эти предки были разными для всех индивидов, то три поколения назад в популяции насчитывалось бы 400 тысяч человек, четыре поколения назад — 800 тысяч, а шесть поколений назад, в 1800 году, — 3,2 миллиона человек. Однако в реальности численность квебекской популяции в то время составляла всего 200 тысяч человек.

Это доказывает, что предки из одной родословной присутствуют и во многих других, а один и тот же предок не раз встречается в родословной одного и того же человека. Если вы житель Квебека, то ваш прапрадед со стороны матери может оказаться и вашим прапрадедом со стороны отца, и прапрадедом других квебекцев. Еще 10–12 поколений назад в Квебеке насчитывалось всего лишь несколько тысяч основателей. А значит, каждый из них много раз фигурирует в родословных.

Приведу примеры. Закари Клутье и его жена Сент Дюпон фигурируют в 81% родословных жителей Квебека, вступивших в брак в 1930-х годах, и могут до 50 раз встречаться в одной и той же родословной. Это может показаться невероятным, но у этой пары несколько миллионов потомков! Другой рекордсмен — Пьер Трамбле, женившийся на Озанн-Анн Ашон в Квебеке в 1657 году, родоначальник всех квебекских Трамбле и рекордсмен по частоте упоминаний в одной и той же родословной — 92 раза!

Почему генетический вклад 50 основателей квебекской популяции так непропорционально велик? Если предположить, что в среднем у всех основателей из поколения в поколение рождалось одинаковое число детей, то мы не получим такого несбалансированного результата, при котором на долю 50 основателей приходится 40% генофонда жителей региона Сагеней — Озеро Сен-Жан.

Чтобы найти объяснение столь значительному вкладу именно этих, а не иных основателей, нужно вернуться к демографическим данным и к показателям рождаемости предков. Семьи с небольшим числом детей были редкостью. Но для генетики имеют значение только те дети, которые укоренились в популяции. Те, кто умер или эмигрировал раньше, чем оставил потомство, не внесли свой вклад в генофонд популяции.

Речь идет о «полезных детях». Если у человека родилось семеро детей, но один умер в младенчестве, а остальные шесть покинули популяцию, генетический вклад этого человека в следующее поколение будет нулевым. И наоборот: если из семерых детей шесть вырастут, вступят в брак и обзаведутся детьми внутри популяции, генетический вклад будет составлять шесть детей. Так почему же в некоторых семьях «полезных детей» оказывается намного больше, чем в других?

Подробный анализ демографических данных привел к довольно неожиданному результату: в некоторых семьях оказалось много вступивших в брак детей, оставшихся в популяции, у них, в свою очередь, тоже было много вступивших в брак детей, оставшихся в регионе, и эта схема повторялась; мы наблюдаем повторение репродуктивного успеха из поколения в поколение. Впрочем, эта тенденция касается только детей, вступивших в брак внутри популяции. Она отсутствует, если подсчитывать общее число детей, включая и тех, кто умер, не оставив потомства, а главное — тех, кто уехал и создал семью в другом месте.