Расшифрованный код Ледового человека: От кого мы произошли, или Семь дочерей Евы
Шрифт:
Теперь мы сделали все, что было в наших силах, чтобы подтвердить, что предки по материнской линии большинства современных европейцев проживали на территории Европы задолго до прихода сюда земледельцев с Ближнего Востока. Мы ничего не могли сказать о других генах, располагая только информацией о митохондриальной ДНК. На этом основании мы могли получить довольно четкую картину доисторической Европы, воссозданную на основании изучения современной и ископаемой ДНК. Это была картина не массового вытеснения охотников-собирателей ближневосточными земледельцами, а это говорило о крепкой связи современной Европы с палеолитом. Оставался только один критический довод, приведенный Кавалли-Сфорца, на который у нас не было ответа. Как бы то ни было, митохондриальная ДНК — не более, чем один-единственный ген, который может оказаться подверженным статистическим отклонениям, и это могло ставить под сомнение его представительность в качестве генетического маркера. Мне такое предположение не казалось вероятным; и все же, чтобы окончательно подтвердить нашу версию событий в доисторической Европе, необходимо было проверить наши выводы с помощью какого-нибудь совершенно другого гена.
Глава XIII
К КОМПАНИИ ПРИСОЕДИНЯЕТСЯ АДАМ
История, которую я излагаю в этой книге,— это история мира, запечатленная в гене, наиболее легко поддающемся расшифровке — митохондриальной ДНК. Можно сказать, что это весть от Евы. Изящество и простота, с которой митохондриальная ДНК позволяет прочитать запись прошлых событий, проистекают из ее уникальных генетических свойств — особенно того, что из поколения в поколение практически без перемен переходит ясно читаемое послание, в котором лишь изредка происходят изменения, по мере того, как тикают молекулярные часы и постепенно, одна задругой, накапливаются мутации.
Странно, если бы оказалось, что в других генах наших организмов запечатлена совсем другая история. Все эти другие гены сосредоточены в хромосомах клеточного ядра. По последним оценкам, их количество приближается к тридцати тысячам. Может статься, что эти тридцать тысяч разных версий человеческого прошлого ожидают расшифровки? В каком-то смысле это так, потому что все эти гены могут иметь разную историю. У каждого из них может оказаться свой, иной, чем у остальных, предок где-то на протяжении человеческой эволюции. Однако, поскольку гены ядерной ДНК медленно просачивались сквозь время, совершенно невозможно проследить их след в прошлое по известной цепочке предков таким образом, как мы делаем это с митохондриальной ДНК. Причина в том, что в отличие от митохондриальной ДНК «ядерные» гены мы наследуем в равных долях от обоих родителей. То есть митохондриальный предок последнего поколения у вас только один — это мать, при этом «ядерных» предков два — мать и отец. Это не сложно. Давайте углубимся на одно поколение. Здесь у вас уже четыре «ядерных» предка — бабушки и дедушки; а митохондриальный предок по-прежнему только один — матушка вашей матушки.
Еще одно поколение назад — в нем у вас восемь «ядерных» предков, четыре прабабушки и четверо прадедушек; а вот митохондриальный предок по-прежнему один— мама вашей бабушки по материнской линии. В каждом поколении количество «ядерных» предков удваивается. Если заглянуть в прошлое на двадцать поколений — примерно к 1500 году нашей эры — теоретически в это время у вас могло быть свыше миллиона предков, передавших вам свои «ядерные» гены. На практике число предков намного меньше, так как зачастую оказывается, что многие из этих потенциальных предков — одни и те же лица, чьи линии родства пришли к вам разными путями, непредсказуемым образом пересекаясь между мужчинами и женщинами в разных поколениях.
Проследить генеалогию всех тридцати тысяч генов, следуя по всем лабиринтам этих пересечений, не представляется возможным. Добавьте к этому рекомбинацию, и мы получим задачу поистине непостижимой сложности. Перетасовка хромосом в каждом поколении означает, что любой ген может сам оказаться комбинацией, получив часть от одного и часть от другого родителя. Читать индивидуальные версии истории человечества по генам и их частичкам, находящимся в клеточном ядре, задача на сегодняшний день непосильная. Пройдет, думаю, немало лет, прежде чем наука дойдет до того уровня, который позволит продвинуться в изучении человеческой истории дальше тех грубых обобщений, о которых мы уже можем, хотя и приблизительно, судить сегодня, на основании такого показателя, как повторяемость генов.
Однако один ген — точнее даже, одна хромосома — устойчива к этим кошмарным осложнениям. Она называется Y-хромосома (игрек-хромосома) и имеет только одно жизненное предназначение: создавать мужчин. По сравнению с другими хромосомами она маленькая, чахлая и несет только всерьез значимый один ген. Это ген, который не позволяет человеческому зародышу превратиться в маленькую девочку. Дело в том, что в отсутствие Y-хромосомы человеческий эмбрион, по умолчанию, развивается в ребенка женского пола, такой путь для него естественен. Если же в зародыше присутствует Y-хромосома и если ген, получивший невыразительное название — три латинские буквы SRY, работает правильно, он запускает ряд других генов на разных хромосомах, и те изменяют сценарий развития эмбриона, направляя его так, что вместо девочки он становится мальчиком. Ген SRY активирует гены на других хромосомах, которые подавляют развитие яичников, а вместо этого стимулируют развитие семенников и продукцию мужского полового гормона тестостерона.
Два наблюдения определили ключевую и решающую роль упомянутого гена в определении пола. Очень редко, примерно в одном случае на двадцать тысяч, на свет появляется девочка с Y-хромосомой. Эти девочки нормально развиты в умственном и физическом отношении, и внешне они не отличаются от других, разве только ростом повыше, чем их сверстницы. Но в период полового созревания их яичники не развиваются должным образом, и поэтому они не могут иметь детей. Генетический анализ Y-хромосом этих девочек показал, что гена SRY у них либо нет вовсе, либо в нем имеется мутация, из-за которой развитие эмбриона пошло неправильно. Другое наблюдение проведено на лабораторных мышах и свидетельствует, что присутствия одного гена SRY достаточно, чтобы получить самца. Самцы мыши тоже имеют Y-хромосомы, которые несут ген, эквивалентный человеческому гену SRY — у мышей его, поддавшись взрыву вдохновения и бурной фантазии, назвали Sry. В очень элегантном эксперименте в области генной инженерии ген Sry, полученный у самца мыши, клонировали и трансплантировали его в оплодотворенную яйцеклетку мыши, которой предстояло развиться в самку. Невзирая на тот факт, что в наличии был только клонированный ген, а не вся Y-хромосома, эмбрион превратился в самца.
Стало быть, пол будущего ребенка определяют именно так. Отцы, будучи мужчинами, обладают Y-хромосомой. Половина их сперматозоидов тоже содержат Y-хромосому с геном SRY, а у другой половины сперматозоидов — Х-хромосома. Пол будущего младенца целиком и полностью зависит от того, какую из этих двух хромосом — Y или X — содержит сперматозоид, оплодотворивший яйцеклетку матери. Если повезло сперматозоиду, несущему Х-хромосому,— ребенок будет девочкой. Если его опередит сперматозоид с Y-хромосомой, тогда родится мальчик. Женщина никак не влияет на пол будущего ребенка. Скольких женщин минувших эпох это известие могло осчастливить...
Как часто в неспособности (а то и нежелании) произвести на свет сына обвиняли именно жен.
Точно так же, как митохондриальная ДНК сопровождает «материнскую» генеалогию через поколения, Y-хромосома, наследуемая сыновьями от отцов, должна была бы проследить, как зеркальное отражение, «отцовский» путь от одного поколения к другому. Если бы Y-хромосому можно было маркировать генетически, если бы она не была вовлечена в рекомбинацию, которая перетасовывает информацию, тогда бы мы имели хорошие основания считать, что нашли прекрасное дополнение к митохондриальной ДНК, помогающее читать историю не женщин, а мужчин. Y-хромосома, как и все остальные хромосомы ядра,— это очень длинная, линейная молекула ДНК. В то время как кольцеобразная молекула митохондриальной ДНК состоит всего из шестнадцати с половиной тысяч оснований, Y-хромосома растянулась от одного конца до другого на шестьдесят миллионов оснований. Для хромосомы человека это отнюдь не предельный размер, но все же митохондриальная ДНК «укладывается» в нее более чем в четыре тысячи раз. Кроме этого, в пределах хромосомы происходит некоторая перетасовка генов. На каждом конце Y-хромосомы есть секция ДНК, которая участвует в рекомбинации с Х-хромосомой, но поскольку эти секции небольшие и составляют всего 10% всей хромосомы, то это не представляет серьезной проблемы. Гены, расположенные в рекомбинирующей части Y-хромосомы, не смогут свидетельствовать о генеалогии, непредсказуемо переходя от мужчин к женщинам, как и другие «ядерные» гены. Однако оставшиеся девяносто процентов Y-хромосомы между двумя кончиками, участвующими в рекомбинации, не перемешиваются. Этот длинный сегмент путешествует из поколения в поколение неизменным. Но отличаются ли Y-хромосомы друг от друга и если отличаются, то в чем различие между ними? При условии многообразия и различий между ними Y-хромосомы могут быть использованы для прочтения человеческой истории. Ведь если бы все Y-хромосомы были совершенно одинаковы, они бы никак не соответствовали нашим целям.
Хромосомы — объект интенсивного изучения специалистов-цитогенетиков, которые трудятся в лабораториях медицинской генетики. Здесь могут поставить диагноз наследственных нарушений, как, например, синдром Дауна, или объяснить причины бесплодия. Занимаясь этими исследованиями, цитогенетики заметили, что некоторые Y-хромосомы были намного длиннее, отклоняясь от среднестатистической длины. Это, конечно, звучало многообещающе, но вряд ли помогло бы с точностью различить Y-хромосомы у большого количества испытуемых. Кроме того, длина Y-хромосом не была стабильной, изменялась от одного поколения к следующему. Нам требовался столь же надежный метод тестирования ДНК Y-хромосомы, что и тот, благодаря которому митохондриальная ДНК стала такой героиней. Тогда просто и дешево можно было бы напрямую идентифицировать Y-хромосомы сотен и тысяч добровольцев. Но как определить, в каких участках Y-хромосом имеются наибольшие различия между людьми, как найти эти участки?