Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Среди 46 675 добровольцев DNA.Land нашла 45 человек, с которыми у нас совпадают достаточно длинные участки ДНК, поэтому можно предположить, что мы родственники. Но может быть, у нас и нет с ними никаких близких родственных связей, а эти сходные участки ДНК в неизменном виде дошли до нас от предков, живших много веков назад. Я смотрел на имена наших возможных родичей, и они мне ни о чем не говорили. Бен вдохновился и решил покопаться в этом. Он обнаружил, что с одним из гипотетических родственников, потенциальным четвероюродным братом Элиасом Готтесманом, произошла ужасная история [438] Mandel 2014. .

Когда он был ребенком, его с семьей отправили в Освенцим, где лагерный врач Йозеф Менгеле проводил эксперименты над ним и его братом-близнецом Джено. Менгеле специально работал с близнецами, поскольку считал, что, экспериментируя с ними, он сможет раскрыть генетические основы заболеваний. Иногда он даже проводил вскрытие заживо. К концу войны Готтесман потерял не только всю семью, но и свое имя. Только спустя десятилетия, будучи уже пожилым жителем Израиля, он решился разыскать родственников. Генетическое совпадение с двоюродными братьями из США позволило восстановить его фамилию, и кузены даже прислали Элиасу фотографию его покойных родителей.

Готтесман и я унаследовали свою ДНК от общего предка, и это могло означать, что мы близкие родственники. Но я не стал контактировать ни с ним, ни с другими возможными родичами, о которых мне сообщила DNA.Land. Генетическая близость не связала наши жизни. В действительности если бы я сравнил геном свой и своего пятиюродного брата, то обнаружил бы, что у нас вообще нет общих участков. Возможно, это звучит невероятно, но только потому, что в западной культуре мы ошибочно уравниваем ДНК и родство. На самом же деле наследственность работает не так.

Чем дальше ваше с кем-то родство, тем больше поколений назад жил ваш общий предок. Также это означает, что у вас с вашим родственником более короткие одинаковые участки, полученные от того предка, плюс они перемешаны с фрагментами ДНК других, не общих предков. Какой участок попадет в сперматозоид или яйцеклетку – определяется случаем. Со временем гены какого-то определенного предка могут просто исчезнуть. В 2014 г. генетик из Калифорнийского университета в Дейвисе Грэм Куп определил, что если вы возьмете 100 пар четвероюродных братьев и сестер, то у одной из них не будет идентичных участков ДНК [439] См.: Coop 2013c. . Если вы соберете 100 пар пятиюродных братьев и сестер, то у 25 из них не будет признаков генетического родства.

То же самое верно и для наших предков. Если я сравню свой геном с геномами моих бабушек и дедушек, то найду большие идентичные участки ДНК. С каждым из них у меня будет примерно 25 % общего генома. В предыдущем поколении, где у меня восемь прабабушек и прадедушек, таких участков больше количественно, но они окажутся меньшего размера. С каждым поколением назад число моих предков удваивается. Роджер Гудспид был одним из 1024 моих предков в 10-м поколении. Однако, по оценкам Купа, я унаследовал лишь 638 участков ДНК от всего того поколения [440] Coop, личное сообщение. См. также: Coop 2013a и 2013b. . В моем геноме не слишком просторно, поэтому довольно много ДНК моих предков не дошло до меня из десятого поколения. Для каждого моего предка из поколения Роджера Гудспида вероятность не передать мне никакой ДНК составляет 46 %. Я привык представлять себе Роджера как некоего американского основателя моей семьи, подарившего гены Гудспидов всем своим потомкам. Однако оказывается, что для меня вероятность обладания этими генами примерно такая же, как выпадение решки при броске монетки. И даже если у меня есть ДНК Роджера Гудспида, то, согласно расчетам Купа, ее будет всего около 0,3 %.

По мере того как вы двигаетесь вглубь поколений, обнаруживается еще больший парадокс. Мы представляем себе генеалогию в виде простого дерева: наши двое родителей происходят от четырех дедушек и бабушек, являющихся потомками восьмерых прабабушек и прадедушек и т. д. Но в определенный момент это становится невозможным. Если мы дойдем до времен, скажем, Карла Великого, то должны будем нарисовать на дереве триллион веточек. Другими словами, число ваших предков превысит количество всех когда-либо живших людей. Единственный способ решить эту проблему – соединить некоторые веточки вместе. То есть ваши предки должны быть в той или иной степени родственниками друг другу.

Этот узор наследственности давно привлекал математиков, и в 1999 г. их представитель Джозеф Чанг из Йельского университета создал первую статистическую модель для его описания [441] Chang 1998. . Он обнаружил удивительное свойство: если двигаться назад во времени, вы достигнете момента, когда каждый человек, чей потомок живет в наши дни, окажется общим предком всех живущих сейчас людей.

Чтобы осознать, насколько это удивительно, вспомним еще раз о Карле Великом. Благодаря родословным, которые гордо тянет из прошлого Орден короны Карла Великого, мы знаем, что Карл оставил множество потомков. Однако, согласно модели Чанга, каждый живущий сегодня европеец – потомок Карла Великого. Орден сложно назвать эксклюзивным клубом.

В 1999 г., когда Чанг разрабатывал свою модель, генетики не могли оценить ее реалистичность. Они слишком мало знали об устройстве человеческого генома. В 2013 г. у них появились необходимые технологии. Куп вместе со своим коллегой-статистиком из Университета Южной Калифорнии Питером Ральфом решили оценить, как соотносятся современные европейцы с людьми, жившими на континенте сотни и тысячи лет назад [442] Ralph and Coop 2013. . Они изучили базу данных генетических вариантов, собранных по всей Европе от 2257 ныне живущих людей, и смогли выявить в геномах разных людей одинаковые участки ДНК, которые были унаследованы от общего предка.

Ральф и Куп идентифицировали 1,9 млн участков ДНК, которые были общими как минимум для двух из 2257 человек. Некоторые из них оказались длинными, это означало, что они достались от относительно недавних предков. Другие были короткими, пришедшими из далекого прошлого. Анализируя эти участки, Куп и Ральф не только подтвердили результаты исследования Чанга, но и дополнили их. Например, ученые выявили, что у турок и англичан довольно много одинаковых длинных участков ДНК, которые они унаследовали от общего предка, жившего менее 1000 лет тому назад. Статистически невероятно, чтобы все эти участки были получены от одного предка, скорее, у живущих сейчас европейцев было много общих предков. Фактически модель Чанга оказалась единственным способом объединить данные по общим участкам, полученные Купом и Ральфом. Каждый, кто жил 1000 лет назад в Европе и у кого есть хотя бы один потомок, живущий в наши дни, является прямым предком всех современных европейцев.