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

Сравнение митохондриальной ДНК людей из разных уголков планеты позволило определить время жизни общей праматери всех современных Homo sapiens — так называемой митохондриальной Евы. Как и в случае с датировкой расхождения линий человека и шимпанзе, генетики воспользовались методом молекулярных часов. На этот раз расскажу о нем подробнее.

Как уже говорилось выше, метод сводится к тому, чтобы подсчитать число нуклеотидов, разделяющих две особи. Представим себе две особи — А и Б — и коэффициент мутации один к тысяче (это означает, что мутация происходит раз в тысячу лет). Если тысячу лет назад у А и Б имелся общий предок, то в среднем за это время произошла одна мутация у особи А и одна мутация — у особи Б. В сумме же А от Б будет отличать не одна мутация, а две. Если их общий предок жил 10 тысяч назад, мы найдем между ДНК особей А и Б 20 различий. Взяв за основу типичный коэффициент мутаций, биологи смогли определить возраст митохондриальной Евы.

Здесь стоит сделать оговорку, поскольку имя «Ева» может ввести в заблуждение. Оно вовсе не означает, что мы ведем свою родословную только от женщины-носительницы этой митохондриальной ДНК. Такая ДНК рассказывает историю лишь по материнской линии, очень малую часть генеалогии человека. У каждого из нас два дедушки и две бабушки, но только одна митохондриальная бабушка; прадедушек и прабабушек — восемь, прапрадедушек и прапрабабушек — шестнадцать, но в каждом поколении — лишь одна митохондриальная прародительница. У всех нас в родословной множество женщин, но лишь от одной мы унаследовали дошедшие до наших дней гены митохондрий. У других наших женских предков по материнской линии могло не быть дочерей, или могло не быть дочерей у их дочерей, или у дочерей их дочерей. И потому их митохондриальная ДНК затерялась с переходами от поколения к поколению (хотя они, как и все наши предки, вероятно, передали нам части своей ядерной ДНК — той, что находится в клеточном ядре).

Теперь, когда мы разобрались с терминами, обратимся к расчету, основанному на митохондриальной ДНК. Что же он показал? То, что митохондриальной Еве должно быть от 150 до 200 тысяч лет. Эта датировка поставила точку в споре о недавнем выходе Homo sapiens из Африки или о более ранней эволюции, происходившей параллельно в Африке, Азии и Европе: указание генетиков на период 150–200 тысяч лет назад соответствует гипотезе о недавнем выходе сапиенсов из Африки. Будь верна другая гипотеза — о том, что эволюция происходила параллельно в трех частях света в течение 2 миллионов лет, — самой близкой к нам митохондриальной прародительнице было бы не меньше 2 миллионов лет, а не 150–200 тысяч.

Останки первых Homo sapiens были обнаружены в Восточной Африке, Южной Африке и Марокко. Похоже, наш вид зародился не в каком-то одном африканском регионе. Согласно теориям генетической эволюции, один из способов быстрой эволюции — разделение вида на несколько субпопуляций, которые остаются связанными между собой сетью миграций. В каждой из них появляются и распространяются — случайно или в результате естественного отбора — новые мутации. Когда субпопуляции обмениваются мигрантами, новации, свойственные каждой из них, перемешиваются, и возникают новые комбинации, которые порой оказываются более удачными.

Подобное плодотворное смешение произошло у людей и 70 тысяч лет назад в Европе. Но прежде чем это случилось, человечеству пришлось покинуть родные края и отправиться куда глаза глядят.

Вернемся на Алтай, в самый что ни на есть «советский» кабинет местного руководителя. Никогда не забуду его изумленного лица. Мы только что получили его согласие на сбор образцов ДНК и продолжаем разговор. Мы с коллегами объясняем ему, что, помимо прочего, хотим, опираясь на результаты нашего исследования, восстановить путь, по которому волна расселения людей из Африки распространилась на Евразию. И тут у него в голове будто что-то перемкнуло: он начинает смотреть на нас с таким недоверием, словно мы сообщили ему, что земля плоская! Он мотает головой, возражая: быть того не может, чтобы его предки пришли из Африки. Из-за разного цвета кожи это не укладывается у него в голове. Но сегодня у ученых нет ни малейших сомнений в африканском происхождении человеческого рода.

Выслушав наши объяснения, чиновник наконец кивает. Но действительно ли мы его убедили? Этот человек живет на юге Сибири, очень далеко от Африки. Ему сложно представить, что его предки пришли с этого континента… И он не единственный, кого новость о наших африканских корнях приводит в замешательство. В Китае, как и несколько десятилетий назад в Европе, люди тоже очень неохотно примирялись с мыслью об африканском происхождении нашего вида. На мой взгляд, это объясняется тем, что трудно представить себе, как медленно наш вид распространялся за пределами Африки. Доказательство нашего африканского происхождения снова дала генетика — точнее, измерение генетического разнообразия нашего вида.

Желая выяснить, насколько велико генетическое разнообразие той или иной популяции, ученые попарно сравнивают ДНК индивидов и подсчитывают число различающихся нуклеотидов. Произведя широкомасштабные подсчеты, исследователи заметили, что самое большое генетическое разнообразие среди нынешних человеческих популяций наблюдается в Африке, а по мере удаления от Африки оно уменьшается. Это служит бесспорным доказательством африканского происхождения нашего вида. Почему? Из-за эффекта основателя и связанной с ним утраты разнообразия.

Чтобы понять, что это за эффект, представьте себе класс, заполненный учениками в разной одежде, с разными прическами и фигурами — словом, являющими широкую палитру обликов. А теперь вообразите, как небольшая группа учеников, допустим человек десять, переходит в другой класс. В этой группе по определению не будет учеников в одежде всех цветов, со всеми видами причесок.

В этом и заключается суть эффекта основателя: разнообразие мигрирующего населения уменьшается по сравнению с изначальной популяцией. Это явление повторялось на протяжении всего периода расселения людей за пределами Африки. На Ближнем Востоке — в регионе, который первым принял африканских мигрантов, — генетическое разнообразие больше, чем в Европе или Азии. Представители вида Homo sapiens , колонизировавшие эти части света, — это подгруппы выходцев с Ближнего Востока, которые были подгруппами выходцев из Африки.

Следовательно, логично представить такой сценарий распространения людей за пределами Африки: группа людей покидала континент, поселялась в новом месте, затем от этой популяции отделялась подгруппа, которая селилась чуть дальше, и т. д. При каждом следующем переселении новая подгруппа уносила с собой лишь часть генетического разнообразия исходной группы. Тот факт, что население Африки генетически более разнообразно, чем население всего остального мира, доказывает, что первые люди действительно жили на этом континенте.