Книга: Геном человека

ИСТОРИЯ С ГЕОГРАФИЕЙ, ЗАПИСАННАЯ В НАШЕМ ГЕНОМЕ (этногеномика)

Итак, по современным молекулярно-генетическим оценкам человек как биологический вид существует на Земле где-то около 200 тыс. лет. Что же с ним происходило в течение прошедшего периода? Как он распространился по всей планете? Как возникли разные расы и разные народы? Ответить на все эти вопросы до недавнего времени казалось практически невозможно. Думали, что из глубины 2000 веков не сохранилось никаких достоверных исторических источников.

Ранее об эволюции и истории человечества судили главным образом только на основании древних культурных исторических находок, анатомических исследований ископаемых останков и сравнительной анатомии, физиологии и эмбриологии современных людей и обезьян. Первые достоверные сведения о деяниях человеческих дают только археологические источники — декоративные деревянные и костяные предметы, записи погребальных обрядов на стенах пирамид, которые относятся примерно ко времени лишь за 25–26 тыс. лет до новой эры. Ясно, что и до этого времени что-то было (не мог же человек, только появившись на свет как вид, сразу начать писать разные тексты и украшать красивыми предметами свой быт), но вот что было до того — это долгое время оставалось совершенно непонятным.

Согласно сведениям догеномного времени, на Земле миллионы лет длился «каменный век», который закончился около 10 000 лет назад. В этом веке и появился человек. Считается, что культура стала развиваться в каменном веке с появлением кроманьонцев (40–50 тыс. лет назад). После этого начался недолгий «новый каменный век», который назвали «неолит» (ок. 8–3 тысячелетия до н. э.). В этот период стало развиваться земледелие и скотоводство. 5000–6000 лет назад наступил «медный век», потом «бронзовый век», а за ним «железный», которому чуть более 3000 лет. Но все это самые общие сведения, которые могут быть еще подкорректированы. Что говорить, даже историю Руси мы знаем более или менее достоверно только начиная с середины IX века нашей эры! Как же проникнуть взором на глубину 2000 веков? Долгое время это казалось совершенно невозможным.

Однако теперь после секвенирования генома человека и появления новых методов исследования ДНК ситуация существенно изменилась. Неожиданно для всех выяснилось, что вся длинная история человечества записана в геноме ныне здравствующих людей!

Ее просто надо уметь читать.

Академик Л. Л. Киселев считает, что «многие спорные вопросы истории цивилизаций будут, скорее всего, решены не историками, а геномоведами. Например, уже сейчас ясно (хотя эти работы начались совсем недавно), что происхождение и миграцию народов легче всего будет проследить по геномным маркерам, которые дают количественную и однозначную информацию».

Историки растерянно разводят руками перед объективными фактами, предоставляемыми геномикой, которые касаются вопросов происхождения человека, возникновения наций и новых государств, миграций целых народов и их деяний на нашей планете. Что значат на этом фоне, например, попытки создать «Новую хронологию», предпринятые академиком А. Т. Фоменко? Они похожи на усилия Герострата увековечить свое имя в истории. Только лишь благодаря геномике в ближайшие годы, безусловно, будут внесены существенные коррективы и в историю человечества, и в теорию эволюции живой материи. Всеми этими весьма неоднозначными проблемами теперь занимается новое направление в геномике — этногеномика. Взяв на себя весь большой груз ответственности, она начала на новом уровне и принципиально новыми методами описывать становление человека как биологического вида в целом, генетические особенности отдельных народов и рас, а также восстанавливать историю их формирования. Частично мы уже говорили о достижениях этногеномики в таком чрезвычайно тонком и принципиальном вопросе, как установление «генетического Адама» и «генетической Евы». Это, конечно же, большое и неоспоримое достижение ученых-этногеномиков, но оно не стало единственным. Продолжим этот разговор.

Прежде всего, поговорим о способах «прочтения» истории человечества, основанных не на исторических источниках и археологических раскопках (которым ученые-историки часто не доверяют, спорят с ними, создают вокруг этого целые новые теории), а лишь на ДНКовых текстах человеческого генома, содержащихся в каждом из нас. Теперь все споры из области логических рассуждений на базе разрозненных исторических фактов перемещается в область точных экспериментальных данных, хотя, конечно же, прежде надо будет научиться грамотно читать эти нетленные тексты.

После полного секвенирования генома человека появилась возможность изучать более детально историю рода человеческого по таким генетическим изменениям в нем, как мутации и перестройки, которые иногда назвают «конструктивными новинками», спонтанно возникающими время от времени у отдельных особей. Как уже говорилось, такие новинки — результат безостановочного накопления случайных мутаций в геноме. Понятно, что эти изменения должны быть невелики, чтобы не привести к патологии или гибели организма. Этому есть и определенная литературная аналогия: если кто-то пытается усовершенствовать классический литературный текст, внося только корректорскую правку (расстановку запятых или исправление ошибок в словах), результат будет скорее положительным, но когда кто-то попытается сделать существенные изменения, это почти во всех случаях испортит оригинальный текст.

«Конструктивные новинки» в геноме послужили основой для «прочтения» человеческой истории. Скорость изменения генов за счет точечных мутаций невелика, но настолько устойчива на протяжении долгих периодов времени, что ее можно использовать для датировки ответвления разных ветвей от общего ствола. Чем дальше родство, тем больше различий в генетических текстах (на этом основаны уже упоминавшиеся «молекулярные часы»). То есть, число различий в последовательностях ДНК двух организмов примерно пропорционально времени, прошедшему с момента дивергенции (расхождения) этих организмов от общего предшественника. На этом и базируется построение генеалогического (родословного) древа человечества.

Ранее генеалогические корни и древа люди искали, долго роясь в старинных документах, большинство которых, как правило, плохо сохранилось в течение веков, а порой и вообще не сохранилось.

Сотни тысяч лет, прошедшие с момента возникновения первых людей, погребли много тайн, раскрыть которые теперь уже казалось никогда невозможным. Да что говорить. В России, например, ведением родословных в основном занимались лишь в некоторых знатных дворянских семьях. Причем первые родословные росписи появились только в конце XV века. Но в большинстве же своем этот период отличался удивительным невежеством. Меткую характеристику ему дал в свое время писатель И. С. Аксаков. По его словам, жители России «большей частью о предках своих ничего не знают, преданий рода не уважают, семейной старины не помнят».

Что же говорить в этой ситуации о родословной всего человечества, которая простирается назад на двести тысяч лет, если мы и своих ближайших предков (прабабушек и прадедушек) плохо знаем, а чаще не знаем вообще? Где же найти такие древние первоисточники? Казалось, что все это пропало во мраке веков. И вдруг ситуация резко изменилась. Стало очевидным, что главный свидетель всех многовековых событий в истории человечества — ДНК самого человека — не горящий и не тонущий фолиант. Как же ДНКовый текст помогает создавать генеалогические древа человечества?

Лишь в последние годы выяснилось, что молекулярная генеалогия (иногда ее называют архегеномикой) может стать важнейшим средством для связи людей по принципу «семейного древа». Дело в том, что на земле не существовало и не может существовать людей с абсолютно одинаковым геномом. С другой стороны, мы наследуем ДНК от своих родителей и каждый конкретный человек несет в себе генетическую информацию о своих предках. Процесс наследования ДНК повторялся из поколения в поколение независимо ни от чего, и по этой причине все люди на планете несут (хотят они того лично или нет) информацию о том, как они связаны в прошлом друг с другом. Все это означает, что наша ДНК подобна некой «летописи», которая может быть использована как для того, чтобы различить людей, так и для выявления членов одной семьи, одного рода и одной популяции.

Рассмотрим типичную картину возникновения некой новой популяции людей. В результате каких-то причин небольшая группа людей, часто родственников, отселяется (изолируется) от остальных. Весьма вероятно, что, по крайней мере, у одного человека из этой группы имеется какой-то необычный вариант мужской половой Y-хромосомы, ДНКовый текст которой отличается от остальных одним нуклеотидом в определенном положении. Как уже говорилось, Y-хромосому получают от отца только вновь родившиеся мальчики. Она при этом ни с чем не перемешивается и, оставаясь неизменной, передается по мужской линии из поколения в поколение: от отца к сыну, к внуку и так далее. По сути дела в данном случае Y-хромосома служит чем-то вроде «фамилии», она указывает на принадлежность человека к данному роду и его происхождение. Только, в отличие от обычной фамилии, эту «фамилию», записанную в ДНКовом тексте Y-хромосомы, практически нельзя поменять, от нее нельзя отречься, как нельзя отречься от своих генетических предков и потомков, несущих в себе ту же самую Y-хромосому. В течение многих лет численность изолировавшейся группы людей растет, растет и число потомков человека с такой редкой мутацией (хотя, возможно, их доля и не возрастает). Но по истечении определенного времени в Y-хромосоме, которая маркирована этой мутацией, начинают накапливаться мутации и в других местах (например, в таких ее нестабильных участках, как микросателлитные повторы). Анализ происходящих изменений с помощью «молекулярных часов» позволяет определить, когда во времени разошлись разные ветви. Сравнивая ДНК отдельных людей, можно судить об общности их происхождения или родственных связях. Закон один: чем больше различий, тем дальше родство. Вот так по ДНК одной Y-хромосомы можно изучить историю ее потомков, т. е. реконструировать генеалогические древа человечества. Такие реконструкции ДНКовых тектов привели в конечном итоге к более ясному пониманию картин распространения человечества по планете и возникновению разных рас и народов.