В декабре в издательстве «Индивидуум» вышла книга шведской журналистки Карин Бойс «Моя доисторическая семья. Генетический детектив». Через историю своей семьи автор показывает, как в генах современных европейцев сплетаются судьбы множества народов, и рассказывает о достижениях и открытиях современных генетиков. «Цех» публикует отрывок из главы «ДНК: вопросы и ответы» новой книги Бойс.
Что такое ДНК?
ДНК — сокращение от «дезоксирибонуклеиновая кислота». Это химическое соединение, которое находится во всех наших клетках и служит посредником при передаче из поколения в поколение биологической информации.
ДНК-молекула состоит из четырех соединений, так называемых азотистых оснований или нуклеотидов. Они называются аденин, гуанин, цитозин и тимин (сокращенно А, G, C, и T). Геном человека состоит примерно из трех миллиардов таких А, G, C, и T. Два случайно выбранных человека будут различатьсяьвсего на одну тысячную доли этих азотистых соединений; все остальное идентично. Но, хотя различия ничтожны, они определяют наши отличия друг от друга, и сравнение между собой последовательностей этих оснований, или, как мы говорим, «букв», может дать очень много информации о происхождении каждого отдельного человека и его родственных связях.
Что такое гены?
Гены — это часть ДНК, кодирующая информацию о строении белков организма. Они составляют всего несколько процентов от общей последовательности ДНК. Кроме того, в молекуле ДНК есть так называемые регуляторные области, которые определяют, когда и в каком количестве будет синтезироваться тот или иной белок. Кроме того, достаточно большая часть ДНК представлена так называемыми «некодирующими областями». Данные о последовательности ДНК каждого человека являются приватной информацией. Однако для получения наиболее развернутой информации о вашем происхождении и истории рода хорошо иметь данные о последовательности всей вашей ДНК, говоря другими словами, всего генома.
Что такое митохондрии?
Митохондрии — так называемые «органеллы» клеток, которые отвечают за клеточное дыхание и обеспечивают клетки энергией, необходимой для их жизнедеятельности. Они содержат свою собственную ДНК. Это такая небольшая кольцевая молекула, которая состоит только из 16 000 пар азотистых оснований. Митохондрий в клетке много, поэтому и таких одинаковых молекул ДНК в каждой клетке очень много. Митохондрии в основном передаются от матерей к детям, поэтому благодаря им мы можем проследить материнскую линию человека на много поколений назад.
Что такое ядерная ДНК?
Ядерная ДНК — это, собственно, вся остальная, кроме митохондриальной, часть нашей ДНК, которая находится в специальной части клетки — ядре. Это очень большая молекула, она образована тремя миллиардами пар азотистых оснований. Изучение ядерной ДНК, безусловно, дает гораздо больше информации. Но, естественно, изучить последовательность такой длины гораздо сложнее и дороже. Кроме того, не надо забывать, что ядро в клетке одно, а митохондрий очень много. Поэтому если речь идет об «ископаемой» ДНК, то сохраняется в первую очередь
митохондриальная ДНК — ее больше и она короче.
Что такое аутосомы?
ДНК в ядре организована в хромосомы. У человека их 23 пары. В паре хромосом одна наследуется от отца, другая от матери. В случае 22 пар от отца и от матери наследуются одинаковые хромосомы, которые отличаются друг от друга по последовательности входящих в их состав азотистых оснований в среднем на 0,1%. Они называются аутосомами. Самые простые и дешевые генетические тесты основываются на аутосомных ДНК. Они могут дать информацию о братьях и сестрах, о родителях, двоюродных и троюродных братьях и сестрах вплоть до седьмого колена. Но совпадение можно определить, только если другие люди тоже прошли тест. Однако есть еще хромосомы, наличие которых определяет пол у человека. Это так называемые Х- и Y-хромосомы.
Что такое Х‐хромосома?
Это одна из двух половых хромосом. У женщины есть только две Х-хромосомы, она передает своему ребенку X-хромосому. А у мужчин (и это, собственно, определяет их принадлежность к мужскому полу) есть Х-хромосома от матери и Y-хромосома
от отца. Если он передаст свою Х-хромосому будущему ребенку, то носитель двух X-хромосом будет девочкой, а вот если он передаст Y-хромосому, то получится мальчик.
Что такое Y‐хромосома?
Y-хромосома — это хромосома, которая всегда передается от отца к сыну. Сравнивая последовательности азотистых оснований в Y-хромосоме, можно проследить отцовскую линию мальчика. Подробные тесты Y-хромосом дают гораздо больше информации, чем анализ митохондрий, и позволяют получить намного больше знаний и о древности, и о современности.
Что такое гаплогруппа?
Гаплогруппа — это группа схожих последовательностей ДНК, имеющих общего предка, у которого произошла мутация, унаследованная всеми потомками. Иначе говоря, все, кто входит в гаплогруппу, принадлежат к одной ветви генеалогического древа.
Что такое STR?
Сокращение от английского «short tandem repeats». Это место, где ДНК-молекулу как бы «заедает», и короткая последовательность оснований повторяется несколько раз. Число повторов передается по наследству и у разных людей различается. Последнее делает STR удобным инструментом для идентификации личности по ДНК и установления родства. Начиная с 1980-х годов STR используют при расследовании уголовных дел; сейчас методика применяется также в составлении родословных, особенно для сравнения Y-хромосом. Поскольку между STR и наследственными качествами нет видимой связи, обращение к STR обычно не вызывает споров. Коммерческие тесты Y-хромосом — Y-DNA37, Y-DNA67 и Y-DNA111 — подсчи-
тывают число повторов в 37, 67 и, соответственно, 111 местах вдоль Y-хромосомы. Чем выше цифра, тем больше точность и, следовательно, тем ближе к современности может подойти генеалог. Компромиссным вариантом с точки зрения цены может быть анализ среднего количества STR, дополненный тестом на так называемые «снипы» — SNP.
Что такое SNP?
SNP (аббревиатура от английского «single nucleotide polymorphism») — различие между двумя последовательностями в один нуклеотид (одно азотистое основание). Число таких SNP, или, как их в просторечии называют, «снипов», определяет различие между двумя последовательностями ДНК. Вместо исследования всей ДНК можно провести анализ какого-то количества таких отличий, так называемый SNP-анализ, это проще и дешевле. Снипы уже давно применяются в медицин-
ских исследованиях, а теперь перешли и в арсенал генеалогов. SNP-тестов тысячи, и прежде чем делать заказ, стоит посоветоваться со специалистом, чтобы определить, какой тест наиболее релевантен в каждом отдельном случае.
Что такое HVR1 и HVR2?
Сокращения для «hypervariable region» 1 и 2. Это два небольших участка наших митохондрий, где мутации происходят чаще, чем в остальной ДНК. Исследуя эти участки, можно определить, в какую митохондриальную гаплогруппу входит человек. Но этот анализ дает очень приблизительную информацию и только о происхождении человека по материнской линии много тысяч лет назад. Чтобы получить данные о более близком к нашему времени родстве, требуется более полный и подробный ДНК-анализ митохондрий.
Что такое CRS и rCRS?
Сокращения для Cambridge Reference Sequence, используется для сравнения митохондриальных ДНК. При этом исследуют, какие мутации отличаются от первой секвенированной митохондриальной ДНК (первое секвенирование произошло в 1970–е годы в Кембридже). Усовершенствованный вариант называется rCRS — revised Cambridge Reference System.
Что такое RSRS?
Сокращенное Revised Sapiens Reference Sequence; это новый способ сравнения митохондриальных ДНК. Применяется с 2012 года. При сравнении исходят из последовательности, которую должна была иметь, по расчетам ученых, наша общая прародительница, «митохондриальная Ева».
Что такое мутации?
Мутации — это случайные изменения в молекуле ДНК, когда определенные единицы — азотистые основания — заменяются, исчезают или добавляются. В каждом новом поколении людей происходит около тридцати новых мутаций. Чем старше отец, тем больше мутаций будет у ребенка. В митохондриях одна мутация в одной родственной линии происходит в среднем раз в две тысячи лет.
Что означают цифры и буквы в результатах анализа моей митохондриальной ДНК?
Все это обозначения разных типов мутаций. «C40624T», например, означает, что азотистое основание цитозин © заменилось тимином (Т) в позиции 40624. Если в начале или в конце стоят А, Т или G, это означает, что эти основания тоже сменились другими, по сравнению с референсной системой (см. выше, CRS и rCRS).
Иногда после букв и цифр стоит восклицательный знак: «C40624T!». Это обратная мутация. Значит, в исходной версии у митохондриальной Евы или в Кембриджской референсной последовательности в этой позиции стояло именно Т. В более крупной гаплогруппе — «толстой ветке» родословного древа — это основание заменилось другим. Но именно та веточка, в которую входит исследованная проба, потом мутировала обратно, в исходное Т.
Иногда на бланке с результатами анализа можно увидеть, например, «315,1» или «315+С». Это означает, что дополнительное азотистое основание — в данном случае С — добавилось после позиции 315. Антонимичным написанием будет, например, «315D». Здесь D означает delеtion: азотистое основание в данной позиции выпало.
Встречаются и другие обозначения различных частных видов мутаций.
12 декабря в Культурном центре ЗИЛ пройдет лекция Карин Бойс и генерального директора компании Genotek Валерия Ильинского «Что может рассказать о нас генетика?». Мероприятие проводится при поддержке Посольства и Генерального консульства Швеции, а также Шведского национального совета по вопросам культуры.