Опубликовано в журнале Урал, номер 11, 2014
Все люди разные. Причем разные они не только потому,
что одни почему-то лучше разбираются в истории, а другие — в математике, и у
каждого свои таланты и предпочтения. Люди разные, так сказать, физически.
Причем степень различия (родства) тоже различна. Например, для русского
человека немец, родившийся на севере Европы, в Гамбурге, гораздо ближе, чем
бушмен, родившийся в Юго-Западной Африке, в Намибии. И эту степень близости
можно довольно точно измерить — по совпадениям и различиям в ДНК человека, этой
информационной строке, которая содержит всю информацию о его физическом
прошлом. Этнические различия — это не «социальный конструкт» (или, точнее, — не
только «социальный конструкт»), они имеют вполне конкретную физическую природу.
Наше ДНК — это письмо из далекого прошлого, которое
каждый из нас носит в каждой клетке своего тела. Это письмо пришло в нам из тех времен, когда все люди
были очень близки и было их совсем мало. Жили они в Восточной Африке. И среди
них ели, пили, зачинали и рожали детей «Адам» и «Ева».
«Ева»
и «Адам»
Основными методами популяционной генетики — науки,
которая занимается, в частности, установлением общих предков живущих сегодня
людей и построением карты расселения народов по всей территории Земли, являются
анализ митохондриальной ДНК (мтДНК)
и анализ Y-хромосомы. Почему именно эти сравнительно небольшие фрагменты генома
оказались так полезны для восстановления истории человечества?
Митохондрия — это органелла, которая отвечает за
обеспечение клетки энергией. Количество митохондрий в клетках различно, в
некоторых случаях оно достигает двух тысяч. Вероятно, митохондрия когда-то была
самостоятельным одноклеточным организмом, но в результате симбиоза оказалась
поглощена эукариотическими клетками (это клетки с
ядром, которые образуют, в частности, организм человека). У митохондрии есть
собственная совсем небольшая ДНК (мтДНК) — всего
несколько сотен нуклеотидов. По сравнению с целым геномом (около 3 миллиардов
нуклеотидов) — это капля в море. Но этот крохотный набор очень важен.
Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, ДНК отца
и матери перемешиваются (рекомбинируют), и ребенок
получает половину ДНК от каждого из родителей. Но это касается только ядерной
ДНК, а вот митохондрия материнской клетки наследуется целиком — то есть
передается всем потомкам неизменной.
Но дело в том, что она неизменной не остается. В силу
спонтанных мутаций мтДНК тоже меняется (мутирует). И
мутации на мтДНК четко видны — они не зависят от рекомбинаций,
которые радикально меняют ядерные ДНК. Поскольку мы можем оценить время, за
которое мутации происходят (об этом мы еще поговорим), мы можем не только
отследить всех потомков одной женщины, но даже понять, когда произошла мутация.
МтДНК
хранит дерево мутаций — устойчивые генетические маркеры (гаплогруппы),
которые повторяются у всех потомков. Дерево образуется так: маркеры возникают
во время мутаций и накапливаются в мтДНК. Мы можем
проследить отношение родства различных популяций по количеству совпадающих
маркеров — чем больше маркеров совпадает, тем ближе родство. Если маркеры после
определенной мутации не совпадают, мы можем сказать, когда популяции разошлись.
По разным оценкам, которые по мере накопления
генетического материала постоянно уточняются, генетики пришли к выводу, что мтДНК, которая содержит маркер, входящий во все мтДНК всех живущих сегодня на Земле людей, принадлежала
женщине, жившей около 120–150 тысяч лет назад в Восточной Африке.
По мере того как народы расселялись по Земле, возникали
все новые и новые маркеры. И по ним мы видим сегодня, как происходило
расселение.
Второй уровень в митохондриальном
дереве образовали маркеры, обозначаемые L0, L1, L3, L4, L5, L6. Самый важный
маркер — L3, его содержит мтДНК всего человечества,
вышедшего за пределы Африки. На следующем уровне находятся маркеры M и N,
которые наследуют L3. Носители маркера M в основном живут в Индии, а вот
носители N распространены по всему миру, в том числе этот маркер содержится в мтДНК жителей Европы, Океании, Азии, американских индейцев
и даже африканцев (вероятно, часть людей, поначалу ушедших из Африки, вернулась
обратно и поселилась в районе Африканского рога). М и N тоже делятся. И,
рассматривая, как накапливаются маркеры, мы видим историю человечества.
Если есть Ева, то должен быть и Адам. Главная ценность
мтДНК, как мы уже говорили, состоит в том, что она
нетронутой передается от матери ко всем потомкам, и мы можем увидеть, как в ней
накапливаются и сохраняются мутации. Y-хромосома играет сходную роль. Она при
оплодотворении тоже не участвует в рекомбинации, а в неизменном виде передается
от отца к сыну, и это позволяет отслеживать потомков по мужской линии (в
отличие от мтДНК, которая передается потомкам обоих
полов). Y-хромосома также накапливает и сохраняет генетические маркеры.
Y-хромосома содержит несколько миллионов нуклеотидов,
и, конечно, разнообразие маркеров здесь гораздо больше, и, значит, установить
наследование можно гораздо точнее. По современным оценкам, Y-хромосомный Адам,
возможно, несколько «моложе» митохондриальной Евы —
ему около ста тысяч лет. Жил он тоже в Восточной Африке.
В своей книге генетик Уэллс Спенсер
приводит много любопытных результатов, полученных при анализе маркеров
Y-хромосомы1. Около 50 тысяч лет назад потомки «Адама» и «Евы» вышли
из Восточной Африки и расселились по Земле. Маркеры показывают много
неожиданного: например, сначала была заселена Австралия, а только потом Европа.
Несмотря на то, что самый короткий путь в Европу из Африки лежит через Балканы,
заселение Европы началось через степи Центральной Азии. Предки коренных
американцев пришли в Америку через Берингов пролив, который, вероятно, пересох
во время последнего ледникового периода — примерно 15 тысяч лет назад. Их было
несколько сот человек. Они шли вдоль Скалистых гор, по тонкой полоске земли —
справа поднимались неприступные скалы, а слева лежали бесконечные ледяные поля.
Они шли, может быть, не один год. Они умирали. И вдруг перед ними открылась
необозримая богатейшая прерия. И те несколько сотен человек, которые все-таки
дошли, расселились по всему континенту — до самой Огненной Земли. А поскольку
все они были близкие родственники, теперь у всех коренных жителей Америки одна
группа крови.
Спенсер показывает, как по
маркерам на Y-хромосоме можно проследить, когда расходились генетические ветви
разных рас и народов. Генетический код можно рассматривать как строку символов,
например БОБР. Мутация — это замена одной буквы на другую. Мутации происходят
спонтанно, и время одной такой мутации есть величина более-менее постоянная.
Чтобы оценить время, которое прошло от формирования одного маркера до другого,
ученые принимают «принцип экономии»: преобразование одной строки в другую
происходит максимально коротким путем. То есть если сначала был БОБР, а потом
стал БАБР, была затрачена ровно одна мутация. На самом деле это ведь ниоткуда
не следует. Мутации могли происходить, например, так: БОБР — БОКР — БАКР —
БАБР. Но мы принимаем принцип экономии и более длинные пути заранее отметаем.
Самый близкий общий предок
И митохондриальная Ева, и
Y-хромосомный Адам как бы задают максимально удаленную во времени границу, где
мы точно находим наших генетических предков. Но, вероятно, общий предок (не
носитель общего фрагмента генома, а реальный человек) всех людей, живущих
сегодня на Земле, жил гораздо позднее, может быть, всего лишь 5 тысяч лет
назад.
Мы все представляем себе, что такое генеалогическое
дерево. У человека есть отец и мать — родителей двое. У человека есть две
бабушки и два деда. И так далее. То есть количество прямых предков человека,
вообще говоря, увеличивается экспоненциально: углубляясь в прошлое на одно
поколение, мы увеличиваем количество прямых предков в два раза. Таким образом,
за 30 поколений в генеалогическом дереве любого ныне живущего человека мы насчитываем
230 прямых предков, то есть более миллиарда. Но 30 поколений назад — это
примерно время так называемого Высокого средневековья: XI–XIII века. Тогда
население Земли было гораздо меньше миллиарда. (Вообще, население Земли
достигло миллиарда человек только в начале XIX века.) В XIII веке оно не
превышало 300 миллионов, причем в следующем веке оно резко сократилось из-за
пандемии черной чумы. И никак не может быть у ныне живущего человека миллиард
прямых предков в 30-м поколении.
Что это значит? А это просто значит, что среди наших
предков очень много совпадений. Наше генеалогическое дерево вовсе не дерево, а
сеть, которая все больше и больше «стягивается» по мере того, как мы
погружаемся в прошлое.
Представим себе такую ситуацию:
есть две семьи, в каждой есть сын и дочь. Сын из первой семьи женился на дочери
из второй, и сын из второй семьи женился на дочери из первой. У их детей, как и
положено, две бабушки и два дедушки, но у них всего четверо прямых предков в
третьем поколении, а не восемь, как бывает чаще всего. Бабушки и дедушки у
внуков из разных семей совпали.
Вот это и называется сетью — в дереве все вершины
разные, в сети они совпадают. И чем дальше мы уходим в прошлое, тем таких
совпадающих вершин становится все больше и больше, поскольку население Земли по
мере погружения в прошлое быстро сокращается.
Сегодня построены довольно подробные математические
модели, которые позволяют оценить, в каком поколении найдется общий прямой
предок всех ныне живущих людей, то есть когда, по крайней мере, по одной
вершине все генеалогические сети всех людей пересекутся2.
По разным оценкам, этот общий прямой предок всех живущих жил от 2 до 5 тысяч
лет назад.
Если мы продолжим погружение в прошлое, то мы
обнаружим так называемую точку предковой идентичности (IAS — Identical Ancestor Point), то есть такой момент времени, когда жили все прямые
предки живущих сегодня людей (жили и другие люди, но потомства они не
оставили). По существующим сегодня оценкам, эта точка находится не позднее чем 15 тысяч лет назад.
Конечно, люди 15 тысяч лет назад были разбросаны по
всей Земле, и частота контактов, например, жителей Огненной Земли и Передней
Азии была исчезающе мала. Но тем не менее это очень
похоже на правду. Хотя мы пока не можем сказать ни того, где же жили эти наши
прямые предки, ни даже дать более-менее точную оценку того, сколько же их было.
Здесь нужно отметить такой
момент: прямой предок необязательно передает потомку свой генетический
материал. При рекомбинации и мутациях весь генетический след прямого предка
может быть потерян, а вот маркеры, переданные митохондриальной
«Евой» и Y-хромосомным «Адамом», сохранятся непременно.
Генографический проект
В 2005 году стартовал масштабный Генографический
проект (The Genographic Project — GP3), профинансированный Национальным
географическим обществом США и корпорацией IBM. В рамках проекта происходит
сбор генетического материала в самых разных регионах Земли, причем предпочтение
отдается коренным народам, населяющим данный регион. На сегодня — почти десять
лет спустя после старта проекта — собрано 600 тысяч образцов ДНК. Постоянно
работают 11 центров GP, разбросанных по всему миру. Материал собирают довольно
простым способом: человеку, который соглашается на участие в эксперименте, дают
специальную палочку, которую он должен подержать во рту. Оказывается, что в
слюне содержится вполне достаточное количество генетического материала.
Генетики анализируют полученные мтДНК
и Y-хромосомы и строят карту заселения Земли. Ученые выделили 9 источниковых популяций. Это своего рода базис, на основании
которого строится генетическая карта каждого географического региона (таких
регионов 43). Базис составляют следующие источниковые
популяции: Северо-Восточная Азия (Northeast Asian), Средиземноморье (Mediterranean),
Южная Африка (Southern African),
Юго-Западная Азия (Southwest Asian),
Океания (Oceanian), Юго-Восточная Азия (Southeast Asian), Северная Европа
(Northern European), Суб-Сахарная Африка (Sub-Saharan African) и коренное население Америки (Native
American). А генетический состав географических
регионов как бы составляется из источниковых
компонент.
Рассмотрим один из таких географических регионов — «Russians». В его генетическом составе 4 источниковых
компоненты: 4% — Северо-Восточная Азия, 25% — Средиземноморье, 18% —
Юго-Западная (Передняя) Азия, 51% — Северная Европа. (Сумма не равна 100%,
поскольку есть и другие генетические включения, но, если они менее 2%, генетики
считают их недостаточно достоверными.)
Вот как характеризуют регион «Russians»
авторы проекта GP: «Состав популяции основан на образцах, собранных у русских,
живущих в России. Доминирует северо-европейский компонент (51%), отражающий
раннее заселение Европы охотниками-собирателями, которые пришли сюда более чем
35 тысяч лет назад (согласно карте миграции, которая приведена на сайте4, эти охотники-собиратели пришли в Европу из
Средней и Центральной Азии. — В.Г.).
25%-й компонент — из Средиземноморья и 18%-й из Юго-Западной Азии появились
позднее, с распространением сельского хозяйства и резким ростом рождаемости в
Передней Азии около 10 тысяч лет назад. Сегодня североевропейские народы
сохраняют связь и с ранними европейцами, и с более поздними выходцами из
Передней Азии. 4%-й компонент Северо-Восточной Азии отражает смешивание с
коренными сибирскими популяциями, в том числе с народом саами с Крайнего Севера
России и Скандинавии»5.
То есть наиболее близкие русским народы живут в
Англии, Дании, Финляндии и Германии. Именно там наиболее часто встречается
североевропейский генетический компонент. И народы, живущие на Сардинии, в
Италии, Греции, Ливане, Египте и Тунисе — именно там в
наиболее чистом виде зарегистрирован средиземноморский генетический компонент.
Новости геногеографии
The Genographic Project постоянно
публикует сообщения о новых находках. Так последняя на сегодня новость на
сайте: «Генографический проект представляет древнюю
родословную Новой Зеландии — последние в мире заселенные острова»6.
В сообщении говорится о том, что острова Новой Зеландии были, вероятно,
последним местом в мире, которое заселил человек (прежде считалось, что таким
местом была Огненная Земля на крайнем юге Южной Америки). Заселение Новой
Зеландии произошло всего 800 лет назад, около 1250 года, с островов Океании.
Другая новость касается событий и вовсе
150-тысячелетней давности. Генетики GP пришли к выводу, что около 150 тысяч лет
назад популяция, жившая в Восточной Африке, разделилась. Одна группа ушла на
юг, а другая осталась на месте традиционного обитания. К этому разделению людей
вынудили многолетние засухи. Наиболее чистую линию «южных людей» генетики нашли
у койсанских народов, которые и сегодня живут на
юго-западе африканского континента. Вполне вероятно, что в течение 100 тысяч
лет эволюция на юге и на востоке Африки шла независимо, и человечество вообще
могло разделиться на два разных вида. Этого не случилось. Около 50 тысяч лет
назад часть «южных людей» двинулась на север, и после их объединения с
восточными людьми началось расселение Homo Sapiens по всему миру. Но часть осталась на юге.
Выводы генетиков GP были подвергнуты критике. В
частности, сомнение вызвали сроки разделения восточных и южных людей. Некоторые
ученые считают, что сначала могли возникнуть генетические различия, а потом
произошло разделение. То есть южная группа образовалась уже в процессе
глобального расселения 50 тысяч лет назад.
Неожиданное подтверждение своих результатов генетики
из GP получили от лингвистов. Лингвисты достаточно давно пытаются
реконструировать праязык, на котором говорили люди около 50 тысяч лет назад. В
целом картина вполне подтверждается: да, такой праязык существовал, и в
процессе расселения человечества по всей планете из праязыка развились все
остальные.
Но до сих пор загадкой для лингвистов остаются койсанские языки, распространенные на юго-западе Африки.
Эти языки уникальны: в них в качестве значащих фонем используются так
называемые «кликающие» согласные. Кроме койсанских
языков такие фонемы встречаются в языках банту, но, как считают ученые, в этих
языках кликающие являются заимствованными из койсанских.
Если мы сопоставим данные генетического исследования и
данные лингвистов, то можем высказать правдоподобную гипотезу: койсанские племена ушли на юг около 150 тысяч лет назад и
эволюционировали отдельно от остального человечества. Вероятно, живущие сегодня
на юго-западе Африки племена сохранили не только уникальные маркеры мтДНК, но и язык, который гораздо древнее, чем тот праязык,
что сегодня реконструируют лингвисты. То есть в койсанских
языках, как в лингвистическом заповеднике, сохранились следы древнейшего на
Земле языка.
Но есть у одного австралийского племени язык — не
разговорный, а ритуальный, используемый только для общения с богами, — в
котором тоже есть кликающие согласные. Как возник этот язык? Возможно, на этот
вопрос ответят генетики из GP.
Конец генетической истории
Мутации происходят постоянно, но далеко не все они
имеют шанс закрепиться в ДНК и стать маркером. Как правило, это происходило
тогда, когда популяция проходила через «бутылочное горло».
Наиболее часто это случалось при дальних миграциях.
Уходят всегда немногие. И вот если среди этих немногих происходит случайная
мутация, у нее есть высокие шансы закрепиться — в небольшой популяции мутация
теряет характер случайности. При небольшом количестве носителей одни варианты
гена становятся значительно более частотными, чем другие. Если мигранты не
погибнут, а, наоборот, найдут некоторый вариант земли обетованной, мутация
будет сохранена и станет генетическим маркером. Это и есть так называемый
«генетический дрейф».
Но в больших, равномерно перемешанных популяциях
вероятность той или иной мутации становится неразличимо малой (поскольку все
мутации равновероятны), и очень мало шансов на закрепление генетического
маркера.
А ведь сегодня мы как раз и живем в ситуации всеобщего
перемешивания, то есть образования новых маркеров ждать, видимо, не стоит. Но
ведь это значит, что история человечества, записанная на мтДНК
и Y-хромосоме, видимо, подходит к концу.
Уэллс Спенсер пишет, что мы
сегодня можем проследить родословную любого человека и сказать, куда его предки
пошли из Африки и когда пришли в Европу, но это уже мало о чем говорит.
Потомственный австралийский абориген (это мы можем установить по маркерам) мог
родиться в Нью-Йорке, родным языком у него вполне мог оказаться английский, и
вообще, он довольно смутно представляет себе, где находится Австралия, и больше
всего любит бейсбол.
Человечество превращается (уже практически
превратилось) в гигантский плавильный котел — огромная, равномерно перемешанная
популяция со случайным скрещиванием. К чему это приводит? Во-первых, к тому,
что, по-видимому, достаточно скоро (в исторических масштабах времени)
этнические генетические различия сотрутся. (В определенном смысле мы
возвращаемся в ту африканскую деревню, в которой жила митохондриальная
«Ева».) Во-вторых, пока они не стерлись, надо спасать, что еще можно спасти, —
языки и культуры. Хотя и нельзя не отдавать себе отчета, что это спасение может
привести к неким заспиртованным музейным формам, что требование стандартного
комфорта — это такой каток, перед которым этническое разнообразие вряд ли
устоит.
1 Уэллс Спенсер. Генетическая одиссея человека. Пер. с англ.
С. Ковальчук. М.: «Альпина нон—фикшн», 2013.
2 Douglas L.T. Rohde. On
the Common Ancestors of All Living Humans. Massachusetts
Institute of Technology. November 11, 2003.
3 The Genographic
Project. https://genographic.nationalgeographic.com.
4 The Human Journey:
Migration Routes. https://genographic.nationalgeographic.com/human-journey.
5 Your Regional Ancestry: Reference
Populations. https://genographic.nationalgeographic.com/reference-populations.
6 «The Genographic
Project unveils the ancient ancestry of New Zealand, the world’s last settled
islands».