«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

Возобновляемый ресурс: как отработанное ядерное топливо может залить мир энергией Возобновляемый ресурс: как отработанное ядерное топливо может залить мир энергией

Могут ли отходы от ядерного топлива стать ценнейшей энергией?

Forbes
5 практик, которые помогают контролировать мысли и эмоции (даже чужие) 5 практик, которые помогают контролировать мысли и эмоции (даже чужие)

Как эмоциональный интеллект помогает концентрироваться на важных для вас вещах

Inc.
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
Игорь Мухин — о кинематографичности городов, деньгах и документальности Игорь Мухин — о кинематографичности городов, деньгах и документальности

Фотограф Игорь Мухин — о городах и их людях, агрессии и факторах случайности

РБК
Боязнь пропустить интересное: 8 признаков зависимости от смартфона Боязнь пропустить интересное: 8 признаков зависимости от смартфона

Проверьте, не попали ли вы в цифровую кабалу

Psychologies
Рушим мифы об эндоскопическом омоложении: убедись во всем на звездных примерах! Рушим мифы об эндоскопическом омоложении: убедись во всем на звездных примерах!

Разберем популярные мифы об эндоскопическом омоложении на звездных примерах

VOICE
Как сохранить желание: интервью с сексологом Как сохранить желание: интервью с сексологом

Можно ли сохранять сексуальный аппетит на протяжении долгого времени?

Psychologies
Что крадут наши эмоции: 7 фактов Что крадут наши эмоции: 7 фактов

Факты о негативном влиянии эмоций на нашу жизнь

Psychologies
«Вещная жизнь: материальность позднего социализма». «Вещная жизнь: материальность позднего социализма».

Отрывок из книги «Вещная жизнь» — о том, как железо в СССР было связано с силой

N+1
Ученые измерили скорость воды в акведуках древнего Рима. Им помогли ископаемые бактерии Ученые измерили скорость воды в акведуках древнего Рима. Им помогли ископаемые бактерии

Как расходовалась вода в акведуке и какова была степень его загрузки?

ТехИнсайдер
Инструмент мечты или экзистенциальная угроза: сможет ли нейросеть заменить художника Инструмент мечты или экзистенциальная угроза: сможет ли нейросеть заменить художника

Человек vs машина: кто способен лучше рисовать картины?

Forbes
«А судьи кто?»: как искусственный интеллект помогает человеку в суде «А судьи кто?»: как искусственный интеллект помогает человеку в суде

Способны ли роботы заменить судью и насколько это этично?

ТехИнсайдер

Страхи в постели часто вообще никак не связаны с реальным положением дел

VOICE
Куриные кости и раковины улиток помогли уточнить время разрушения Скифополя Куриные кости и раковины улиток помогли уточнить время разрушения Скифополя

Археологи проанализировали находки, сделанные во время раскопок Телль-Ицтаба

N+1
Одна вокруг света: путешествие через вулкан Тунупа и розовый фламинго, дитя заката Одна вокруг света: путешествие через вулкан Тунупа и розовый фламинго, дитя заката

История о трудной дороге и бескрайних залежах соли, в которых отражается небо

Forbes
7 советов, которые помогут похудеть после 40 лет 7 советов, которые помогут похудеть после 40 лет

Кто сказал, что красивая фигура после 40 лет – сложно?

ТехИнсайдер
Обезболивающие препараты могут усугубить болезнь: новые доказательства Обезболивающие препараты могут усугубить болезнь: новые доказательства

Снимая воспаление, эти лекарства провоцируют превращение боли в хроническую

Psychologies
Избыточная мужественность: почему слишком много тестостерона — это плохо Избыточная мужественность: почему слишком много тестостерона — это плохо

Разбираемся, как распознать опасно высокий уровень тестостерона

Maxim
Краткая история телерекламы в СССР в забавных примерах Краткая история телерекламы в СССР в забавных примерах

Советские власти считали, что реклама — тлен

Maxim
Возьмем себя в руки Возьмем себя в руки

Мастер-класс «эрогенной анатомии»

Psychologies
Как тебя могут обмануть на автомойке Как тебя могут обмануть на автомойке

Слишком рачительные автовладельцы весь год ездят на грязных машинах

Maxim
Квантовые блуждания атомов помогли искать с оракулом Квантовые блуждания атомов помогли искать с оракулом

Экспериментально реализовали квантовые блуждания нейтральных атомов стронция-88

N+1
Форсаж американского истребителя F-15: диски Маха в небесах Форсаж американского истребителя F-15: диски Маха в небесах

Как из турбореактивных двигателей истребителя F-15 Eagle выходят диски Маха

ТехИнсайдер
7 причин влюбиться в интроверта 7 причин влюбиться в интроверта

Почему вам стоит построить отношения с интровертом

Psychologies
«Джеймс Уэбб» обнаружил кандидата в древнейшую известную галактику «Джеймс Уэбб» обнаружил кандидата в древнейшую известную галактику

Астрономы обнаружили очередного кандидата в древнейшую галактику

N+1
«Советская Атлантида»: как сохраняют память об ушедших под воду городах «Советская Атлантида»: как сохраняют память об ушедших под воду городах

Как потомки жителей затопленных городов и деревень восстанавливают память о них

Forbes
«Боли больше нет»: каким показан грядущий мир в триллере «Преступления будущего» «Боли больше нет»: каким показан грядущий мир в триллере «Преступления будущего»

«Преступления будущего» — триллер о безрадостном будущем человечества

Forbes
Леонид Федун покидает «Спартак»: он владел клубом 18 лет Леонид Федун покидает «Спартак»: он владел клубом 18 лет

Жизнь «Спартака» при Федуне получилась скомканной

Maxim
Защита от остеопороза Защита от остеопороза

Остеопороз – сложное и серьезное заболевание. Как его предотвратить?

Лиза
Генетики нашли сходство в ДНК у неродственных двойников Генетики нашли сходство в ДНК у неродственных двойников

Так ли похожи неродственные двойники?

N+1
Открыть в приложении