Глава 6. ДНК маркёры
|
ДОСТОИНСТВА... УСЛОВНЫЕ
Не за поколения, а прямо на глазах исследователей меняется инструментарий изучения генофонда: уже сейчас генетическая изменчивость популяций анализируется главным образом на уровне полиморфизма ДНК. И для подрастающего поколения генетиков анализ классических маркёров отходит в область прошлого, а антропологическое изучение - в область преданий. Однако, цель этой книги - дать возможность каждому самому увидеть, потрогать руками и убедиться, что все эти признаки - и столь ощутимые признаки антропологии, и гены-«невидимки», и фамилии - стоят в одном строю при изучении генофонда. Поэтому и ДНК маркёры мы используем в качестве ещё одной системы с теми же правами, что и все остальные системы признаков. Конечно, самые популярные ДНК маркёры - митохондриальная ДНК и Y хромосома - очень своеобразные системы. У них отсутствует рекомбинация, и потому они позволяют проводить целый ряд видов анализа, недоступных для всех остальных маркёров. Например, определять время мутаций, и благодаря этому датировать миграции, выявлять множество вариантов со своими чётко очерченными географическими ареалами. Тем не менее, здесь мы используем и эти маркёры «в общем строю» с другими признаками, стараясь каждой системе задавать одни и те же вопросы. Иначе как сопоставить ответы? Поэтому в данной книге особые возможности нерекомбинирующих маркёров задействованы лишь отчасти, а основной акцент сделан на сопоставимости всех типов признаков. С точки зрения методики - генотипирование ДНК маркёров проще, в большей степени унифицировано, легче поддаётся автоматизации. К тому же образцы ДНК легче хранить, чем образцы крови, по которым изучаются классические маркёры. С точки зрения методологии - на уровне ДНК можно изучить полиморфизм разных «разделов» генома, тогда так классические маркёры отражают полиморфизм лишь структурных генов, подверженных прямому действию отбора. С точки зрения геногеографии, однако, ДНК маркёры выглядят пока не столь блестяще. Из данных о ДНК полиморфизме сейчас можно извлечь меньше информации о русском генофонде, чем из классических генетических маркёров и антропологических признаков. И единственная причина в том, что объём данных, накопленный за годы изучения ДНК полиморфизма, существенно меньше массива данных по классическим маркёрам, формировавшегося десятилетиями. При изучении общих свойств генофонда оказывается не так важно, будем ли мы пользоваться аутосомными ДНК маркёрами или же классическими маркёрами - различия между ними невелики. В главе 8 приведены примеры удивительного сходства результатов, полученных по ДНК и по классическим маркёрам; и такое совпадение результатов является не исключением, а правилом (см. Приложение, а также [Рычков, Балановская, 1990; Chikhi et al., 1998а,b, 2002]). Конечно, привлекательная черта ДНК маркёров - множество их типов: это и митохондриальная ДНК, и гаплогруппы Y хромосомы, микро- и минисателлитные маркёры, диаллельный полиморфизм и многие другие, перечисленные в главе 1. Перспектива сравнения разных типов ДНК полиморфизма выглядит заманчивой и при этом вполне реальной. Прогресс технологий анализа ДНК позволяет уже в ближайшие годы изучить многие популяции по тысячам ДНК маркёров. Но и тогда будет небесполезно использовать накопленные данные по классическим маркёрам - случилось так, что у совокупности «классических» данных есть важное преимущество перед ДНК маркёрами. Изучение ДНК полиморфизма обычно проводится одновременно по множеству маркёров на ограниченных коллекциях ДНК, представляющих лишь немногие популяции. Можно ожидать, что и в дальнейшем, при быстро растущем числе анализируемых маркёров, они будут изучаться все на тех же ДНК коллекциях, все на том же наборе популяций. Тогда любая случайность в выборке будет умножаться на число изученных маркёров и решающим образом сказываться на результатах. А характер сбора выборок для ДНК маркёров порой оставляет желать лучшего: как правило, экспедиционное обследование проводится исследователями, лишь недавно работающими в области популяционной генетики. Напротив, разные классические маркёры изучены в разных популяциях. Тем самым случайные смещения в результатах взаимно компенсируются. Это своеобразное преимущество массива данных по классическим маркёрам приобретает всё большее значение по мере лавинообразного умножения ДНК маркёров, которые анализируются для одних и тех же коллекций ДНК, то есть на одних и тех же выборках. МИЛЛИОН МАРКЁРОВ... НА НЕНАДЕЖНЫХ ВЫБОРКАХ К тому же нацеленность на охват максимального числа маркёров в таких работах отодвигает в тень число и качество изучаемых популяций. И вполне возможна ситуация, что исследование, лучшее по числу и спектру типированных маркёров, будет проведено не на самых лучших выборках. Последствия этого для изучения генофонда могут быть драматичными. Представим, что изучены восточные славяне. Украинцы и русские представлены выборками, собранными в столичных вузах (студенты которых съехались из различных частей страны, причём более чем вероятно, что многие студенты-киевляне будут иметь в родословных предков из России, а студенты Москвы - родственников на Украине). А выборка третьего восточнославянского этноса - белорусов - собрана в селе, вдали от городов и магистралей. Можно ожидать, что первые две выборки будут близки между собой, а белорусская - только за счет дрейфа генов - будет значительно отличаться от них. Такие соотношения популяций и будут получены при изучении на этих выборках по прекрасной многотысячной панели маркёров. Однако вывод, что русские и украинцы генетически сходны, а генофонд белорусов резко своеобразен - это вывод будет неверен: он обусловлен не генетическими взаимоотношениями реальных русских, украинских и белорусских популяций, а лишь ошибками в формировании ДНК коллекций. Но при этом такой вывод будет казаться хорошо обоснованным по количеству и качеству изученных ДНК маркёров. Это показывает, насколько тщательно и продуманно должны быть собраны популяционные выборки. И чем большее число ДНК маркёров изучается по ним - тем выше требования к репрезентативности выборок. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ РУССКОЙ ДНК Для добротного анализа генофонда нужно располагать данными по целому ряду популяций из разных частей ареала, а многие ДНК маркёры изучены в одной-двух, в лучшем случае нескольких русских популяциях. Напомним, что в анализ классических маркёров мы включали лишь те, которые были изучены в десяти и более популяциях (см. раздел 5.1. и Приложение, раздел 6). Причина такой скудости данных по ДНК полиморфизму, как нам кажется, в том, что большинство исследователей пока интересуется сравнением разных народов. Задача же изучения разных популяций одного народа, как правило, не ставится. Но именно эта задача главная в данной книге: детальное изучение гетерогенности русского генофонда. Оставим в стороне вопрос о том, можно ли получить достоверные результаты о сходстве народов, если характеристика каждого неточна? (Когда появятся данные по множеству популяций каждого народа, многие нынешние положения о взаимном генетическом сходстве народов, видимо, придётся пересмотреть.) Обратимся к вопросу - сколько популяций нужно изучить, чтобы надёжно охарактеризовать русский генофонд по какому-либо маркёру? В статьях, посвященных изменчивости какого-либо ДНК маркёра, нередко можно встретить такую популяцию, как «русские» (обычно без каких-либо пояснений). Иногда указывается географическая локализация или иные сведения об изученной популяции. В этом смысле можно считать, что русский генофонд охарактеризован по большому числу ДНК маркёров. Однако эти данные фрагментарны и не дают никакой информации о структуре русского генофонда. Они могут дать очень приблизительную оценку отличий русского генофонда от иных народов, но не позволяют изучить гетерогенность русского генофонда - для этого нужны данные по многим популяциям из географически разных областей. Именно поэтому данные по многим локусам выше названы «фрагментарными» - они характеризуют только один фрагмент русского генофонда. Лишь в том случае, если по каждому маркёру изучена не одна, а несколько популяций, и они представляют разные части генофонда, мы получим его надёжные характеристики. Трижды предпринимались попытки изучить одни и те же ДНК маркёры не для одной, а для целого ряда русских популяций. Первая такая попытка была предпринята коллективом под руководством С. А. Лимборской при активном участии авторов данной книги. Полученные данные - частоты аутосомных ДНК маркёров - вошли в монографию и статьи [Лимборская и др., 2002; Popova et al., 2001; Belyaeva et al., 2003]. Но анализ структуры русского генофонда не проводился. Немногим позже Б. А. Малярчук начал планомерные работы по изучению полиморфизма митохондриальной ДНК в русских популяциях. Им изучен ряд популяций, главным образом сосредоточенных в южных областях Восточной Европы [Malyarchuk, Derenko, 2001; Малярчук и др., 2001; Малярчук и др., 2002; Malyarchuk et al., 2002; Малярчук, Деренко, 2004]. Одновременно авторы этой книги продолжали проводить систематические, область за областью, экспедиционные обследования русского генофонда. Сформированные ДНК коллекции изучены по маркёрам митохондриальной ДНК, Y хромосомы и ряду диаллельных аутосомных маркёров. Полученные данные будут опубликованы в ближайшее время, но часть из них представлена уже в этой книге. Из этого обзора видно, что наиболее интенсивно для русского генофонда изучалась митохондриальная ДНК. Именно её изменчивости посвящена основная часть данной главы. Также данные, полученные совсем недавно по Y хромосоме, позволили провести подробный анализ и этих маркёров. Но ещё раз подчеркнём, что из-за немногочисленности изученных популяций вся совокупность этих данных пока даёт лишь предварительное представление о русском генофонде - менее полное, чем рассмотренные в главе 5 данные по классическим маркёрам. |
загрузка...