МИ НЕ ТІЛЬКИ різних, А Й дивно схожі | Наука і життя

МИ НЕ ТІЛЬКИ різних, А Й дивно схожі Наскільки сильно раси розрізняються генетично?Чи можна по ДНК...
МИ НЕ ТІЛЬКИ різних, А Й дивно схожі

МИ НЕ ТІЛЬКИ різних, А Й дивно схожі Наскільки сильно раси розрізняються генетично?Чи можна по ДНК судити про етнічну приналежність?Яка ДНК-еволюція рас?Міжнародне дослідження, в якому брав участь автор статті, головний науковий співробітник Інституту загальної генетики ім.Н. І. Вавилова Російської академії наук Лев Анатолійович Животовський, показало, що раси добре помітні по чотирьохсот ознаками ДНК, що вони виникли еволюційним шляхом і що вони мало відрізняються одна від одної в глобальному масштабі.
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Мал. 1а. Генетичне підрозділ всіх +1056 індивідів на великі групи.

Мал. 1б. Генетичне підрозділ євразійської раси і складових її народів Європи, Близького Сходу і Центральної / Південної Азії.
Мал. 1в. Генетичне підрозділ народів Африки, Східної Азії, Океанії і Америки на генетичні групи.
Мал. 2. Еволюційний древо популяцій людини за даними про ДНК-маркери (Zhivotovsky et al., 2003).
<
>
Якщо я чимось на тебе не схожий,
я цим не ображаю тебе,
а навпаки - схвалюю.
Антуан де Сент-Екзюпері
Кожна людина генетично унікальний, і в той же час ДНК різних людей збігаються на 99,9%. Якщо врахувати, що ДНК людини містить приблизно 3 млрд пар нуклеотидів, то у двох довільно взятих людей лише близько трьох мільйонів з них можуть не збігатися. Багато це чи мало? Наскільки генетичні відмінності пов'язані з расовою і національною приналежністю? Ми легко відрізнити зовні представників, наприклад, аборигенів Океанії і європейців. Але в якій мірі зовнішні ознаки пов'язані з відмінностями в ДНК? Група вчених, до якої увійшли представники Росії, Франції і США, провели велике дослідження в порівнянні ДНК у різних народів світу. Його мета полягала в тому, щоб виявити, наскільки сильно етнічні групи відрізняються одна від одної генетично. І ще: чи можна, визначивши схожість етнічних груп, звернути виявлені тенденції назад в часі і відновити картину освіти одних популяцій з інших в міру розселення людства по планеті? Основні результати опубліковані в «Science», «American Journal of Human Genetics» та інших журналах.
Щоб відповісти на питання, чи можна за генетичними даними визначити етнічну приналежність людини, були досліджені зразки ДНК, взяті у 1056 представників 52 етнічних груп різних регіонів світу: Екваторіальної, Південної і Північної Африки, Західної, Центральної та Східної Азії, Європи, Океанії, Центральної і Південної Америки. Серед них - пігмеї, банту, палестинці, бедуїни, французи, баски, російські, адигейці, якути, японці, майя та багато інших народності.
Для аналізу було вибрано близько чотирьохсот ознак ДНК (генетичних локусів), які не асоційованих з жодними пристосувальними властивостями і зовнішніми відмінностями. Дослідники свідомо не хотіли зв'язувати результати аналізу з ознаками, зазвичай використовуваними при антропологічному описі: кольором шкіри, розрізом очей, статурою і т. П. Тому вибір припав на так звані Микросателлитная маркери - короткі послідовності повторюваних поєднань нуклеотидів. Ці послідовності розташовані, як правило, на тих ділянках ДНК, які називають «мовчати». Вони не кодують жодних білків, але можуть служити зручною генетичної міткою, оскільки накопичують випадкові мутації, які ніяк не проявляються зовні і не беруть участь в природному відборі. Крім того, приблизно відомі темпи виникнення таких мутацій, що дозволяє датувати стародавні популяційні події. Саме цей тип ДНК-маркерів зараз широко використовують для вивчення популяцій. На першому етапі отримані генетичні дані навмисно розглядали без інформації про те, до якої етнічної групи належать досліджені особи і на якому континенті вони проживають. Єдине, що було доступно, - це «генетичний паспорт» кожного з цієї тисячі індивідів з індивідуальними даними про чотириста маркерах. Потім всіх досліджених людей розподілили по декількох групах відповідно до їх схожістю або відмінністю за цими маркерами.
Процедура віднесення індивіда до тієї чи іншої ДНК-групі була така. Спочатку всі ознаки ДНК розбили за ступенем генетичного подібності на кілька груп - кластерів. На скільки кластерів комп'ютерна програма повинна проводити розбиття ознак, визначалося числом К, яке дослідники задавали заздалегідь, міняючи від 2 до 6. Потім для кожного індивіда підраховували, який відсоток ознак якого кластеру належить, і відносили його до тієї групи, генетична схожість з якою було найбільшим. Тільки після цього етнічна приналежність індивідів була «розкрита» і порівняна з їх генетичною приналежністю.
Результати дослідження виявилися вражаючими: за ознаками ДНК індивіди утворили великі групи, в точності відповідають їх географічної приналежності до різних континентах (рис. 1а). Фактично ці групи відповідали основним рас людини - африканською (або негроїдної), європеоїдної (або євразійської), океанийской, азіатським монголоидам і американським індіанцям, якщо слідувати антропологічної класифікації народів.
ДНК-маркери, взяті незалежно від зовнішніх ознак раси - кольору шкіри, розрізу очей і іншого, - дозволили чітко виявити расову приналежність кожного з тисячі довільно обраних людей. Багато індивіди несли більшість ДНК-ознак своєї раси. Як показав аналіз отриманих ДНК-даних, євразійська раса генетично підрозділяється на народи Європи, Близького Сходу і Центральної / Південної Азії. Однак подальше генетичне виділення груп по використаним чотирьохсот ознаками важко, особливо для народів Європи: в кожної етнічної групи багато індивідів, яких за ознаками ДНК можна було б віднести до другої групи (рис. 1б). Стародавні аборигенні народи Африки чітко відокремлюються один від іншого, відрізняються також аборигенні народи в Океанії і в Америці (рис. 1в) - це пояснюється їх малою чисельністю і значною ізоляцією один від одного. Разом з тим дослідження показало, що не існує окремих, «расових» ознак і не існує генетично «чистих» етнічних груп: багато індивіди мали значний відсоток генетичних ознак інших етнічних груп.
Чи означають виявлені відмінності між континентальними популяціями, що раси - це реальні, відмінні одна від одної групи, які фахівець-зоолог міг би віднести до різних видів або підвидів відповідно до зоологічної номенклатури? Ні! Щоб переконатися в справедливості нашої відповіді, слід оцінити кількісні відмінності між людьми по ДНК в межах раси і порівняти їх з аналогічними відмінностями між усіма людьми без урахування їх етнічної приналежності.
Дійсно, люди можуть в більшій чи меншій мірі відрізнятися один від одного за дослідженими чотирьохсот ознаками ДНК. Наприклад, два довільно взятих людини можуть відрізнятися за десяти ознаками і бути тотожними по іншим 390, а інша пара може відрізнятися за двадцяти ознаками і збігатися з 380. Ми прийняли за 100% середні відмінності між усіма індивідами в повній вибірці незалежно від расової приналежності. Коли оцінили середні відмінності між індивідами в межах кожної раси і віднесли їх до цих 100%, то виявилося, що вони становлять понад 90%. Значить, на суто міжрасові відмінності припадає менше 10% всього генетичного різноманіття між людьми. Цього достатньо, щоб з упевненістю сказати: раси - просто великі популяції людини; ніякої біологічний критерій не дозволив би виділити їх навіть в підвиди, не кажучи про видах. Виявлене розподіл ДНК-маркерів по рас - це звичайні генетичні відмінності між популяціями одного виду, які спостерігаються у багатьох тварин. Отже, раси виявляються набагато більш схожими, ніж відмінними. Проте 10% розбіжностей досить, щоб розрізнити раси (див. Рис. 1). Виникає питання: як саме і коли утворилися відмінності по ДНК-маркерами між расами? Для відповіді слід вивчити еволюцію людства в процесі його поширення по планеті і зрозуміти, які генетичні зміни в популяціях відбулися за минулі десятки тисяч років.
Зіставляючи ДНК-маркери аборигенів Південної Африки, ми оцінили, що приблизно 70-140 тис. Років тому почалися інтенсивна диференціація і складні демографічні процеси, що супроводжувалися виникненням різноманітних популяцій в межах Африки. Потім, 50-90 тис. Років тому, хвилі переселенців стали вихлюпується за межі Африки і розтікатися по інших континентах.
Виникнення нових гілок людства - зачатків майбутніх великих рас - можна представити у вигляді еволюційного древа (рис. 2). Вивчаючи різноманітність ДНК сучасних народів, можна приблизно оцінити чисельність тієї прапопуляціі, від якої 70-140 тис. Років тому відбулося все людство. Як показують генетичні оцінки, вона була невелика - близько 2 тис. Чоловік. Це не означає, що в той час не було інших популяцій людини. Але існуюче генетичну різноманітність всіх людей на Землі походить від цієї невеликої групи - інші не залишили генетичних слідів в нині живучих народи.
У міру поширення людини по континентах протягом десятків тисяч років йшли процеси далекої міграції та локального розселення груп. Припустимо, група людей прийшла в Центральну Азію і осіла там на багато поколінь. Потім частина людей рушила далі, утворюючи нову локальну популяцію (майбутню етнічну групу: плем'я, народність, націю), яка, однак, мала спільну історію і загальних предків з батьківського групою, а тому їх ДНК більш подібні між собою, ніж з ДНК жителів інших континентів. За той час, що минув з часу відокремлення різних континентальних рас від загальних прабатьків, їх ДНК стали відрізнятися один від одного за рахунок з'являються мутацій, а ізоляція через гігантські географічних відстаней сприяла накопиченню генетичних відмінностей між расами. Саме це ми і спостерігаємо за ДНК-маркерами.
Що стосується відмінності рас за зовнішніми, «расових» ознаками, то вони еволюційно розвинулися як результат адаптації до клімато-географічних умов, типу харчування і ландшафту свого географічного регіону. Яскравий приклад пристосування людини до кліматичних умов - вміст меланіну в шкірі, що забезпечує її темний колір. Посилення синтезу меланіну у наших втрачають густий вовняний покрив африканських предків стало захисною реакцією організму на промені палючого сонця африканських саван. Зміст меланіну у корінних народів Африки стабілізувався на такому рівні, щоб пропускати оптимальну дозу ультрафіолету, необхідну для утворення вітаміну D. Коли вилився з Африки потік людства повернув на Північ, механізм еволюційної стабілізації став працювати у зворотний бік і зумовив вторинне освітлення шкіри, щоб слабкого ультрафіолетового потоку північних широт все ж вистачало для синтезу вітаміну D.
За терміном «раса» тягнеться довгий хвіст негативних асоціацій, пов'язаних з поданням про біологічну нерівноцінність рас. Але все сказане вище свідчить про те, що їх слід розглядати як «екологічні раси», генетично відрізняються від інших лише за кількома ознаками, який забезпечив кращу адаптацію до відповідних умов середовища, а в іншому подібні.
На формування народів впливали не тільки процеси розподілу популяцій. Нові етноси могли утворитися при змішуванні груп різної етнічної приналежності. Масові міграції, міжрасові шлюби і метисация можуть швидко, протягом декількох поколінь, зруйнувати еволюційно сформовані генетичні відмінності. Це говорить про те, що раси і внутрірасовие етнічні групи - хоч і реальна, але не застигла категорія, яка не розділяє людей за істотними, глибинним біологічними властивостями. Етнічна, в тому числі расова, приналежність - поняття історичне, еволюційний.
Сьогодні все ще існує точка зору, що індивіди і народи генетично сильно розрізняються і тому нерівні. Інша точка зору така, що спостерігаються відмінності між людьми обумовлені не генетичними причинами, а чисто зовнішніми факторами, середовищем, соціальними умовами. Сучасні генетичні дослідження, в тому числі проведені нами, відкидають обидва ці крайніх уявлення про генетичну природу відмінностей між народами. Генетичні відмінності між расами та іншими етнічними групами існують, але вони не такі значні, щоб бути свідченням біологічного нерівності: вони еволюційно виникли і здатні еволюційно змінюватися. Всі люди на Землі вийшли з одного генетичного «гнізда», причому в масштабах еволюції зовсім недавно.

МИ НЕ ТІЛЬКИ різних, А Й дивно схожі

Наскільки сильно раси розрізняються генетично?Чи можна по ДНК судити про етнічну приналежність?Яка ДНК-еволюція рас?Міжнародне дослідження, в якому брав участь автор статті, головний науковий співробітник Інституту загальної генетики ім.Н. І. Вавилова Російської академії наук Лев Анатолійович Животовський, показало, що раси добре помітні по чотирьохсот ознаками ДНК, що вони виникли еволюційним шляхом і що вони мало відрізняються одна від одної в глобальному масштабі.

Наука і життя // Ілюстрації

Рис. 1а. Генетичне підрозділ всіх тисячі п'ятьдесят-шість індивідів на великі групи.

Рис. 1б. Генетичне підрозділ євразійської раси і складових її народів Європи, Близького Сходу і Центральної / Південної Азії.

Рис. 1в. Генетичне підрозділ народів Африки, Східної Азії, Океанії і Америки на генетичні групи.

Рис. 2. Еволюційний древо популяцій людини за даними про ДНК-маркери (Zhivotovsky et al., 2003).

Якщо я чимось на тебе не схожий,
я цим не ображаю тебе,
а навпаки - схвалюю.
Антуан де Сент-Екзюпері

Антуан де Сент-Екзюпері

Кожна людина генетично унікальний, і в той же час ДНК різних людей збігаються на 99,9%. Якщо врахувати, що ДНК людини містить приблизно 3 млрд пар нуклеотидів, то у двох довільно взятих людей лише близько трьох мільйонів з них можуть не збігатися. Багато це чи мало? Наскільки генетичні відмінності пов'язані з расовою і національною приналежністю? Ми легко відрізнити зовні представників, наприклад, аборигенів Океанії і європейців. Але в якій мірі зовнішні ознаки пов'язані з відмінностями в ДНК? Група вчених, до якої увійшли представники Росії, Франції і США, провели велике дослідження в порівнянні ДНК у різних народів світу. Його мета полягала в тому, щоб виявити, наскільки сильно етнічні групи відрізняються одна від одної генетично. І ще: чи можна, визначивши схожість етнічних груп, звернути виявлені тенденції назад в часі і відновити картину освіти одних популяцій з інших в міру розселення людства по планеті? Основні результати опубліковані в «Science», «American Journal of Human Genetics» та інших журналах.

Щоб відповісти на питання, чи можна за генетичними даними визначити етнічну приналежність людини, були досліджені зразки ДНК, взяті у 1056 представників 52 етнічних груп різних регіонів світу: Екваторіальної, Південної і Північної Африки, Західної, Центральної та Східної Азії, Європи, Океанії, Центральної і Південної Америки. Серед них - пігмеї, банту, палестинці, бедуїни, французи, баски, російські, адигейці, якути, японці, майя та багато інших народності.

Для аналізу було вибрано близько чотирьохсот ознак ДНК (генетичних локусів), які не асоційованих з жодними пристосувальними властивостями і зовнішніми відмінностями. Дослідники свідомо не хотіли зв'язувати результати аналізу з ознаками, зазвичай використовуваними при антропологічному описі: кольором шкіри, розрізом очей, статурою і т. П. Тому вибір припав на так звані Микросателлитная маркери - короткі послідовності повторюваних поєднань нуклеотидів. Ці послідовності розташовані, як правило, на тих ділянках ДНК, які називають «мовчати». Вони не кодують жодних білків, але можуть служити зручною генетичної міткою, оскільки накопичують випадкові мутації, які ніяк не проявляються зовні і не беруть участь в природному відборі. Крім того, приблизно відомі темпи виникнення таких мутацій, що дозволяє датувати стародавні популяційні події. Саме цей тип ДНК-маркерів зараз широко використовують для вивчення популяцій. На першому етапі отримані генетичні дані навмисно розглядали без інформації про те, до якої етнічної групи належать досліджені особи і на якому континенті вони проживають. Єдине, що було доступно, - це «генетичний паспорт» кожного з цієї тисячі індивідів з індивідуальними даними про чотириста маркерах. Потім всіх досліджених людей розподілили по декількох групах відповідно до їх схожістю або відмінністю за цими маркерами.

Процедура віднесення індивіда до тієї чи іншої ДНК-групі була така. Спочатку всі ознаки ДНК розбили за ступенем генетичного подібності на кілька груп - кластерів. На скільки кластерів комп'ютерна програма повинна проводити розбиття ознак, визначалося числом К, яке дослідники задавали заздалегідь, міняючи від 2 до 6. Потім для кожного індивіда підраховували, який відсоток ознак якого кластеру належить, і відносили його до тієї групи, генетична схожість з якою було найбільшим. Тільки після цього етнічна приналежність індивідів була «розкрита» і порівняна з їх генетичною приналежністю.

Результати дослідження виявилися вражаючими: за ознаками ДНК індивіди утворили великі групи, в точності відповідають їх географічної приналежності до різних континентах (рис. 1а). Фактично ці групи відповідали основним рас людини - африканською (або негроїдної), європеоїдної (або євразійської), океанийской, азіатським монголоидам і американським індіанцям, якщо слідувати антропологічної класифікації народів.

ДНК-маркери, взяті незалежно від зовнішніх ознак раси - кольору шкіри, розрізу очей і іншого, - дозволили чітко виявити расову приналежність кожного з тисячі довільно обраних людей. Багато індивіди несли більшість ДНК-ознак своєї раси. Як показав аналіз отриманих ДНК-даних, євразійська раса генетично підрозділяється на народи Європи, Близького Сходу і Центральної / Південної Азії. Однак подальше генетичне виділення груп по використаним чотирьохсот ознаками важко, особливо для народів Європи: в кожної етнічної групи багато індивідів, яких за ознаками ДНК можна було б віднести до другої групи (рис. 1б). Стародавні аборигенні народи Африки чітко відокремлюються один від іншого, відрізняються також аборигенні народи в Океанії і в Америці (рис. 1в) - це пояснюється їх малою чисельністю і значною ізоляцією один від одного. Разом з тим дослідження показало, що не існує окремих, «расових» ознак і не існує генетично «чистих» етнічних груп: багато індивіди мали значний відсоток генетичних ознак інших етнічних груп.

Чи означають виявлені відмінності між континентальними популяціями, що раси - це реальні, відмінні одна від одної групи, які фахівець-зоолог міг би віднести до різних видів або підвидів відповідно до зоологічної номенклатури? Ні! Щоб переконатися в справедливості нашої відповіді, слід оцінити кількісні відмінності між людьми по ДНК в межах раси і порівняти їх з аналогічними відмінностями між усіма людьми без урахування їх етнічної приналежності.

Дійсно, люди можуть в більшій чи меншій мірі відрізнятися один від одного за дослідженими чотирьохсот ознаками ДНК. Наприклад, два довільно взятих людини можуть відрізнятися за десяти ознаками і бути тотожними по іншим 390, а інша пара може відрізнятися за двадцяти ознаками і збігатися з 380. Ми прийняли за 100% середні відмінності між усіма індивідами в повній вибірці незалежно від расової приналежності. Коли оцінили середні відмінності між індивідами в межах кожної раси і віднесли їх до цих 100%, то виявилося, що вони становлять понад 90%. Значить, на суто міжрасові відмінності припадає менше 10% всього генетичного різноманіття між людьми. Цього достатньо, щоб з упевненістю сказати: раси - просто великі популяції людини; ніякої біологічний критерій не дозволив би виділити їх навіть в підвиди, не кажучи про видах. Виявлене розподіл ДНК-маркерів по рас - це звичайні генетичні відмінності між популяціями одного виду, які спостерігаються у багатьох тварин. Отже, раси виявляються набагато більш схожими, ніж відмінними. Проте 10% розбіжностей досить, щоб розрізнити раси (див. Рис. 1). Виникає питання: як саме і коли утворилися відмінності по ДНК-маркерами між расами? Для відповіді слід вивчити еволюцію людства в процесі його поширення по планеті і зрозуміти, які генетичні зміни в популяціях відбулися за минулі десятки тисяч років.

Зіставляючи ДНК-маркери аборигенів Південної Африки, ми оцінили, що приблизно 70-140 тис. Років тому почалися інтенсивна диференціація і складні демографічні процеси, що супроводжувалися виникненням різноманітних популяцій в межах Африки. Потім, 50-90 тис. Років тому, хвилі переселенців стали вихлюпується за межі Африки і розтікатися по інших континентах.

Виникнення нових гілок людства - зачатків майбутніх великих рас - можна представити у вигляді еволюційного древа (рис. 2). Вивчаючи різноманітність ДНК сучасних народів, можна приблизно оцінити чисельність тієї прапопуляціі, від якої 70-140 тис. Років тому відбулося все людство. Як показують генетичні оцінки, вона була невелика - близько 2 тис. Чоловік. Це не означає, що в той час не було інших популяцій людини. Але існуюче генетичну різноманітність всіх людей на Землі походить від цієї невеликої групи - інші не залишили генетичних слідів в нині живучих народи.

У міру поширення людини по континентах протягом десятків тисяч років йшли процеси далекої міграції та локального розселення груп. Припустимо, група людей прийшла в Центральну Азію і осіла там на багато поколінь. Потім частина людей рушила далі, утворюючи нову локальну популяцію (майбутню етнічну групу: плем'я, народність, націю), яка, однак, мала спільну історію і загальних предків з батьківського групою, а тому їх ДНК більш подібні між собою, ніж з ДНК жителів інших континентів. За той час, що минув з часу відокремлення різних континентальних рас від загальних прабатьків, їх ДНК стали відрізнятися один від одного за рахунок з'являються мутацій, а ізоляція через гігантські географічних відстаней сприяла накопиченню генетичних відмінностей між расами. Саме це ми і спостерігаємо за ДНК-маркерами.

Що стосується відмінності рас за зовнішніми, «расових» ознаками, то вони еволюційно розвинулися як результат адаптації до клімато-географічних умов, типу харчування і ландшафту свого географічного регіону. Яскравий приклад пристосування людини до кліматичних умов - вміст меланіну в шкірі, що забезпечує її темний колір. Посилення синтезу меланіну у наших втрачають густий вовняний покрив африканських предків стало захисною реакцією організму на промені палючого сонця африканських саван. Зміст меланіну у корінних народів Африки стабілізувався на такому рівні, щоб пропускати оптимальну дозу ультрафіолету, необхідну для утворення вітаміну D. Коли вилився з Африки потік людства повернув на Північ, механізм еволюційної стабілізації став працювати у зворотний бік і зумовив вторинне освітлення шкіри, щоб слабкого ультрафіолетового потоку північних широт все ж вистачало для синтезу вітаміну D.

За терміном «раса» тягнеться довгий хвіст негативних асоціацій, пов'язаних з поданням про біологічну нерівноцінність рас. Але все сказане вище свідчить про те, що їх слід розглядати як «екологічні раси», генетично відрізняються від інших лише за кількома ознаками, який забезпечив кращу адаптацію до відповідних умов середовища, а в іншому подібні.

На формування народів впливали не тільки процеси розподілу популяцій. Нові етноси могли утворитися при змішуванні груп різної етнічної приналежності. Масові міграції, міжрасові шлюби і метисация можуть швидко, протягом декількох поколінь, зруйнувати еволюційно сформовані генетичні відмінності. Це говорить про те, що раси і внутрірасовие етнічні групи - хоч і реальна, але не застигла категорія, яка не розділяє людей за істотними, глибинним біологічними властивостями. Етнічна, в тому числі расова, приналежність - поняття історичне, еволюційний.

Сьогодні все ще існує точка зору, що індивіди і народи генетично сильно розрізняються і тому нерівні. Інша точка зору така, що спостерігаються відмінності між людьми обумовлені не генетичними причинами, а чисто зовнішніми факторами, середовищем, соціальними умовами. Сучасні генетичні дослідження, в тому числі проведені нами, відкидають обидва ці крайніх уявлення про генетичну природу відмінностей між народами. Генетичні відмінності між расами та іншими етнічними групами існують, але вони не такі значні, щоб бути свідченням біологічного нерівності: вони еволюційно виникли і здатні еволюційно змінюватися. Всі люди на Землі вийшли з одного генетичного «гнізда», причому в масштабах еволюції зовсім недавно.