«Адам» и «Ева» — виртуальные точки, с которых человечество ведет родословную

ТехИнсайдерНаука

Дочери Евы: генеалогию человечества по женской линии можно проследить до самой праматери

По меткам, оставленным случайными мутациями на митохондриальной ДНК, и мужчины и женщины могут проследить свою родословную по женской линии вплоть до самой «праматери» – Евы.

Александр Чубенко

8c1831bd4cb2828d804c90b4ff3a57ee_ce_986x526x0x134.jpg

Прежде всего стоит заметить, что «Y-хромосомный Адам» и «митохондриальная Ева» — не супружеская пара, от которых произошло современное человечество. Они даже не были первыми людьми современного типа, «Адам» жил на десятки тысяч лет позже «Евы». Почему же именно от них мы ведем свою родословную? Примерно по той же причине, по которой генеалогические древа дворянских родов начинаются с самых дальних предков, которых можно разглядеть во тьме веков. «Адам» и «Ева» — не реальные люди, а виртуальные точки, с которых начинается ветвление молекулярно-генеалогического древа человечества.

Предыстория

В молекулярной генеалогии, как и в обычной, происхождение целых народов и отдельных людей прослеживается отдельно по отцовской и материнской линиям.

3d048adecb07db93559e262cca3216a1.jpg

Если мужчина — носитель Y-хромосомы — не оставит потомков мужского пола, ветвь генеалогического древа по мужской линии обрывается. Наследование по женской линии, через митохондриальную ДНК (мтДНК), обрывается на каждом мальчике: полученные от матери митохондрии, дающие энергию для вращения хвостика сперматозоида, если и попадают в яйцеклетку, то по каким-то причинам разрушаются. И мужчины и женщины получают митохондрии из цитоплазмы материнской яйцеклетки, женщины передают ее своим дочерям, те — своим… Женская линия полностью обрывается в случае, если у женщины не будет дочерей. Так что даже при стабильной численности популяции, когда в среднем у каждой пары двое детей доживают до репродуктивного возраста, из-за случайных комбинаций пола потомков (два мальчика, две девочки или мальчик и девочка) в каждом поколении прервется четверть прямых линий половых маркеров, в следующем — еще четверть…

Теоретически через несколько десятков поколений число прародительских мтДНК и Y-хромосом уменьшится до исчезающее малой величины. Практически в популяции сохраняются маркеры тех родов, в которых такие обрывы не произошли — по чистой случайности или из-за редких положительных мутаций. Генетическое разнообразие дополнительно уменьшается, когда после засухи, наводнения, голодной зимы и т. д. от целого племени остается только горстка выживших. Увеличиваться разнообразие наследственных маркеров и генома популяции в целом может и за счет принятых в племя чужаков, и за счет случайных мутаций, особенно тогда, когда популяция растет, — но потом снова случаются голод, вoйна, извержение вулкана или наступление ледника. Наверняка у Адама были братья и дяди по отцовской линии, а у Евы — сестры и тетки, но рассмотреть их следы по половым маркерам невозможно.

Африканское происхождение Евы вычислили еще в 1980-х годах. Адама — на 10 лет позже: число нуклеотидных пар в Y-хромосоме в тысячи раз больше, чем в мтДНК, и анализировать их последовательности намного сложнее. В обоих случаях по распределению мутаций-маркеров в пробах ДНК представителей племен, которые, по этнографическим данным, являются прямыми потомками первых поселенцев на данной территории, общие для всех современных народов маркеры нашли только в Африке. Оставшиеся на прародине человечества племена за тысячи лет приобрели свои маркеры, а наследники тех, кто разными путями расселился по свету, — свои. По частоте встречаемости этих меток в разных регионах планеты можно восстановить пути древних миграций и по Африке, и по всему миру. А знание вероятности появления случайных мутаций позволило рассчитать время жизни наших общих прямых предков по женской и мужской линиям — 150−200 тысяч и 60−80 тысяч лет назад соответственно — очень приблизительно и с огромными доверительными интервалами.

b7a76444d8e1e7ffef1f5c2f91424036.jpg
По женской линии человечество можно отследить дальше, чем по мужской, – примерно на 150–160 тысяч лет назад. Именно тогда в Африке жила праматерь всех ныне живущих людей – “митохондриальная” Ева. С нее началось ветвление генеалогического древа человечества.

От сотворения мира

Миллиарды лет назад митохондрии были бактериями, которые поселились в клетках примитивных эукариотических (имеющих клеточное ядро с линейными хромосомами) организмов и взяли на себя работу по производству тепла и энергии для хозяина. За время совместной жизни часть своих генов они растеряли за ненадобностью при жизни на всем готовом, часть — передали в ядерные хромосомы, и сейчас двойное кольцо мтДНК человека состоит всего из 16 569 пар нуклеотидных оснований. Большую часть митохондриального генома занимают 37 генов. Из-за высокой концентрации свободных радикалов кислорода (побочных продуктов окисления глюкозы) и слабости механизма восстановления ошибок при копировании ДНК мутации в мтДНК происходят на порядок чаще, чем в ядерных хромосомах. Замена, выпадение или добавка одного нуклеотида здесь происходят примерно один раз в 100 поколений — около 2500 лет. Мутации в митохондриальных генах — нарушения в работе клеточных энергостанций — очень часто бывают причиной наследственных болезней.

Тандемных повторов, которые используют в мужской ДНК-генеалогии, в мтДНК нет, и бессмысленных последовательностей очень мало: гены расположены вплотную друг к другу, разделяясь вставками из нескольких нуклеотидов. Для молекулярно-генетических исследований пригодна главным образом так называемая петля смещения — некодирующий участок размером 1143 пары нуклеотидов. Зато и мутации в нем происходят (вернее, сохраняются, так как практически не влияют на работу митохондрий) еще чаще, около одного раза в 1000 лет. Этот гипервариабельный участок мтДНК делят на два отрезка, лежащих по сторонам от нулевой точки, с которой начинается расхождение двойной спирали мтДНК при ее копировании. На отрезке от 16 001-го до 16 569-го нуклеотида находится «область низкого разрешения», HVR1 (hypervariable region 1), по которой можно определить гаплогруппу и, если повезет, получить немного дополнительной информации. Отклонения от стандарта в области высокого разрешения (HVR2), в 1−575-х нуклеотидах, используют для детального анализа. Правда, для индивидуальной родословной проследить родство по материнской линии удается не так точно, как по отцовской.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Январское извержение вулкана Тонга запустило цунами высотой 90 метров Январское извержение вулкана Тонга запустило цунами высотой 90 метров

Высота цунами, вызванного извержением вулкана, составляла 90 метров

N+1
Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг

Cтоит ли этот заработок бессонной ночи и большой материальной ответственности

VC.RU
Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров

Открытие новых радиотранзиентов поможет больше узнать об их происхождении

ТехИнсайдер
Ученые: некоторые виды стресса могут улучшить работу мозга и снизить риск психических заболеваний Ученые: некоторые виды стресса могут улучшить работу мозга и снизить риск психических заболеваний

Стресс может быть полезен для мозга и вашего будущего

Inc.
Почему во время путча по телевизору показывали «Лебединое озеро» Почему во время путча по телевизору показывали «Лебединое озеро»

Как знаменитый балет стал символом путча и государственного переворота

Maxim
Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется Как включить клавиатуру на ноутбуке: все проще, чем кажется

Рассказываем о том, как включить клавиатуру на ноутбуке несколькими способами

CHIP
Электрон попал внутрь полости октафторкубана Электрон попал внутрь полости октафторкубана

Химики из Японии впервые синтезировали полностью фторированный аналог кубана

N+1
«У чёрта на куличках» — это где? Даем геолокацию «куличек», где обитал тот самый чëрт «У чёрта на куличках» — это где? Даем геолокацию «куличек», где обитал тот самый чëрт

«У черта на куличках» есть реальная историческая основа, и даже конкретное место

ТехИнсайдер
Растянутая футболка или стильный халат: зачем нужно красиво одеваться дома? Растянутая футболка или стильный халат: зачем нужно красиво одеваться дома?

Почему мы на улице и мы дома — два разных человека?

Psychologies
Что опаснее для ребенка: игра Among Us, новое видео А4 или онлайн-груминг? Что опаснее для ребенка: игра Among Us, новое видео А4 или онлайн-груминг?

Многие родители сражаются не с теми врагами в интернете

Psychologies
У большинства линий индуцированных стволовых клеток нашлись повреждения в ДНК У большинства линий индуцированных стволовых клеток нашлись повреждения в ДНК

У стволовых клеток есть мутации, способные помешать клеточной терапии

N+1
«Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов «Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов

«Яндекс» создал и протестировал двух промышленных роботов

Forbes
Позитивный пиар при небольших инвестициях: почему бренды поддерживают женский спорт Позитивный пиар при небольших инвестициях: почему бренды поддерживают женский спорт

Женский спорт созрел для серьезной монетизации

Forbes
«Я люблю вас сильно-сильно»: история маньяка Вячеслава Соловьева, который убил даже жену и дочь «Я люблю вас сильно-сильно»: история маньяка Вячеслава Соловьева, который убил даже жену и дочь

Вячеслав Соловьев без малейших колебаний убивал тех, кто его раздражал

VOICE
Ресторатор Борис Зарьков — о японской муке, машине и The World's 50 Best Ресторатор Борис Зарьков — о японской муке, машине и The World's 50 Best

Ресторатором Борисом Зарьковым — о насмотренности, любви к Японии и планах

РБК
Самые короткие и захватывающие детективные сериалы — посмотри за вечер или за выходные! Самые короткие и захватывающие детективные сериалы — посмотри за вечер или за выходные!

Собрали остросюжетные шоу в формате мини-сериалов

VOICE
7 романов и циклов космической фантастики, которые буквально просятся на экраны 7 романов и циклов космической фантастики, которые буквально просятся на экраны

Фантастические циклы, которые перенесут тебя на просторы космоса

ТехИнсайдер
«Хочу быть вместе с ней»: каким был Михаил Горбачев в мемуарах своей жены Раисы «Хочу быть вместе с ней»: каким был Михаил Горбачев в мемуарах своей жены Раисы

В день смерти Михаила Горбачева Forbes Woman обратился к мемуарам его жены Раисы

Forbes
Что запускать и где взять деньги: венчурный гид по Латинской Америке Что запускать и где взять деньги: венчурный гид по Латинской Америке

Как устроен венчурный рынок в Латинской Америке

Forbes
Какими бывают токсичные отцы Какими бывают токсичные отцы

Основные особенности характера токсичных отцов

Psychologies
Что вы знаете о Лермонтове? 7 неожиданных фактов из жизни русского поэта Что вы знаете о Лермонтове? 7 неожиданных фактов из жизни русского поэта

7 неочевидных фактов о самом романтичном поэте своего времени

ТехИнсайдер
Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски? Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски?

Что делать, если ваша работа связана с сидячим образом жизни?

ТехИнсайдер
Былое и думы вымышленного предпринимателя: почему бизнес-романы так популярны Былое и думы вымышленного предпринимателя: почему бизнес-романы так популярны

Так называемые бизнес-романы — истории успешного бизнеса, чаще всего вымышленные

Forbes
Чем страдал Ван Гог, от чего, скорее всего, умер и как это сказалось на его картинах Чем страдал Ван Гог, от чего, скорее всего, умер и как это сказалось на его картинах

Какая история стояла за картиной «Прогулка заключенных» Ван Гога?

Правила жизни
Слизь так важна для жизни, что разные виды самостоятельно получали ее в ходе эволюции снова и снова Слизь так важна для жизни, что разные виды самостоятельно получали ее в ходе эволюции снова и снова

Слизь появлялась на мировом эволюционном древе ни один и не два раза

ТехИнсайдер
Все как в космосе: ученые воспроизведут столкновение нейтронных звезд в ускорителе Все как в космосе: ученые воспроизведут столкновение нейтронных звезд в ускорителе

Эксперимент на установке BM@N для изучения столкновения нейтронных звезд

ТехИнсайдер
Хлебное место Хлебное место

Экспедиция на «буханке» в деревню, которой нет

Автопилот
Отсеквенирован геном «бессмертной» медузы Отсеквенирован геном «бессмертной» медузы

Ученые составили список генов, которые отвечают за «бессмертие» медузы

N+1
Стесняюсь спросить: почему женщинам бывает тяжело достичь оргазма с партнером? Стесняюсь спросить: почему женщинам бывает тяжело достичь оргазма с партнером?

Что делать, если оргазм не наступает без подручных средств?

Правила жизни
Открыть в приложении