Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни

Степень родства у людей можно представить как своего рода решение, принятое большинством генов. Некоторые ваши гены “голосуют”, например, за королеву в качестве близкой родственницы. Другие полагают, что вы ближе к более далеким родственникам (иногда даже к представителям других видов). Если “опросить” разные участки ДНК, то выяснится, что у всех собственное представление о прошлом. Полную картину можно получить, опросив большое количество генов. Но нужно быть осторожным с генами, расположенными близко на хромосоме. Чтобы понять, почему, нужно узнать кое-что о рекомбинации при образовании сперматозоида или яйцеклетки.

Хромосомы при рекомбинации обмениваются случайными участками тождественной ДНК. В среднем на одну хромосому человека приходится всего один-два таких обмена (при образовании сперматозоида – меньше, при образовании яйцеклетки – больше, причем неизвестно, почему). С поколениями все больше участков хромосомы меняются местами. Чем ближе расположены два участка ДНК на хромосоме, тем меньше шансов, что между ними произойдет обмен, и выше вероятность, что они будут наследоваться вместе.

Поэтому при “подсчете голосов” генов следует помнить, что чем ближе друг к другу гены на хромосоме, тем вероятнее, что у них общая история. Такие гены при голосовании поддерживают друг друга. В крайнем варианте участки ДНК оказываются настолько сильно связаны, что весь фрагмент – гаплотип – ведет себя как целое. Единогласие в “парламенте генов” нарушают лишь два его члена – и не потому, что у них особое видение истории, а потому, что их чаще других использовали для улаживания биологических “дебатов”. Оба придерживаются сексистских взглядов: один передается лишь через женские тела, а второй никогда не бывал вне мужского. Это два главных исключения из принципа равномерного генного наследования.

Как и фамилия, К-хромосома (та ее часть, которая не участвует в рекомбинации) передается лишь по мужской линии. К-хромосома содержит генетический материал, который фактически переключает эмбрион на мужской тип развития. Митохондриальная ДНК, напротив, передается исключительно по женской линии (хотя и не отвечает за женский путь развития эмбриона: у мужчин тоже есть митохондрии, но они не передают их потомкам). На Великом историческом рандеву мы увидим, что митохондрии – это крошечные тельца в клетках, потомки некогда свободноживущих бактерий, которые около 2 млрд лет назад на особых правах поселились внутри клеток. Там они размножались бесполым способом – простым делением. Многие свои бактериальные свойства они утратили, как и большую часть ДНК, но того, что сохранилось, оказалось достаточно для генетиков. Митохондрии составляют независимую линию генетической преемственности, не связанную с главной ядерной линией, о которой мы привыкли думать как о “наших” генах.

Скорость мутирования К-хромосомы делает ее удобным инструментом для исследований современных популяций. В ходе одного исследования ученые собрали образцы ДНК К-хромосомы из точек на прямой, проходящей через современную Великобританию. Результаты показали, что К-хромосомы англосаксов двигались из Европы на запад и довольно резко остановились у границы Уэльса. Нетрудно представить, почему ДНК, которая переносится мужчинами, не является показательной для остальной части генома. Вот более очевидный пример: корабли викингов, которые несли груз К-хромосом (и других генов), распространили его на огромной территории. Современное распределение генов К-хромосомы викингов указывает, что путешествовать им нравилось сильнее, чем остальным генам викингов, предпочитавшим странствиям родной очаг.

Митохондриальная ДНК тоже может показать неплохие результаты, особенно в отношении древних событий. Если сравнить нашу митохондриальную ДНК, можно будет сказать, как давно жил общий митохондриальный предок. А поскольку мы получаем митохондрии от матерей, а те – от бабушек по материнской линии, прабабушек по материнской линии и так далее, мы можем выяснить, когда жил наш последний предок по материнской линии – наша праматерь. То же можно сделать и для У-хромосом. Это поможет узнать, когда жил наш последний предок по мужской линии – наш праотец. Впрочем, это не так-то просто сделать по техническим причинам. Прелесть У-хромосомной и митохондриальной ДНК в том, что они не “загрязнены” половым смешением.

Митохондриальную праматерь человечества, которая соответствует общему предку всех людей по материнской линии, иногда называют “Митохондриальной Евой”. А общего предка человечества по мужской линии можно назвать “У-хромосомным Адамом”. У всех мужчин есть У-хромосома Адама (креационисты, молчите). Если бы передача фамилий всегда соответствовала нынешним правилам, все мы носили бы фамилию Адама. Впрочем, в этом случае фамилия, наверное, утратила бы смысл.