Первая женщина на Земле? Кто такая митохондриальная Ева

Наследование по женской линии

Но начнём с того, что вспомним, где в наших клетках хранится генетическая информация. Большая часть ДНК находится в ядре. Это смешение генов, полученных от матери и отца, определяет большинство наследственных признаков. Но существует и другая, гораздо меньшая по размеру молекула ДНК — митохондриальная. Как ясно из названия, она хранится в митохондриях — своеобразных энергетических станциях клетки, которые обеспечивают её энергией в виде плазмид — замкнутых в кольцо молекул ДНК. Особенность митохондриальной ДНК заключается в способе наследования. Почти всегда ребёнок получает её от матери. Митохондрии сперматозоида во время оплодотворения в формировании эмбриона обычно не участвуют. Получается своеобразная генетическая нить, которая связывает дочь с матерью, бабушкой, прабабушкой и тысячами поколений женщин в прошлом. Именно эта особенность позволила генетикам заглянуть в далёкую историю человеческой популяции.

Изображение: © Валентина Межецкая / «Сириус(Журнал»

В середине 1980-х годов молекулярная генетика стремительно развивалась. Учёные получили возможность сравнивать последовательности ДНК людей из разных регионов мира и оценивать степень их родства. Одним из ключевых исследований стала работа американских учёных Ребекки Канн, Марка Стоункинга и Аллана Уилсона. Они проанализировали митохондриальную ДНК представителей разных популяций и построили своеобразное генетическое дерево человечества. Результаты оказались неожиданными. Все изученные линии митохондриальной ДНК сходились к одной женщине, которая жила в Африке приблизительно 200 тысяч лет назад. Генетики назвали её удачливой матерью (Lucky mother), а журналисты впоследствии окрестили митохондриальной Евой. Это был яркий медийный образ, который быстро привлёк внимание публики, но название оказалось одновременно удачным и проблемным. Оно помогло популяризировать открытие, при этом породив множество мифов.

Адам и Ева

Услышав о митохондриальной Еве, многие представляют себе первую женщину на Земле, от которой произошли все люди. На самом же деле около 200 тысяч лет назад, когда жила митохондриальная Ева, существовали тысячи людей. Почему же тогда её называют прародительницей?

Дело в том, что большинство женских линий со временем прерываются. Например, если у женщины рождаются только сыновья, её митохондриальная ДНК не будет передана следующему поколению. Если у потомков не окажется дочерей, линия также исчезнет. На протяжении десятков тысяч лет огромное количество женских линий постепенно обрывалось. Линия митохондриальной Евы оказалась единственной, которая непрерывно сохранилась до наших дней среди всех ныне живущих людей. Это не значит, что остальные женщины её эпохи не оставили потомства. Многие из них имеют миллионы современных потомков, чья наследственность передалась через обычную ядерную ДНК. Просто их митохондриальные линии со временем исчезли.

Рождение только сыновей лишало женщину возможности передать свою митохондриальную ДНК по наследству Изображение: © Qwen / промт Валентина Межецкая / «Сириус(Журнал»

Y-хромосомный Адам

После открытия митохондриальной Евы учёные попытались провести аналогичный анализ мужских линий наследования. Оказалось, что Y-хромосома передаётся почти исключительно от отца к сыну и тоже позволяет проследить историю человечества в глубоком прошлом. Анализ показал существование общего мужского предка, которого условно назвали Y-хромосомным Адамом. Однако ещё один популярный миф состоит в том, что Адам и Ева были супругами. На самом же деле они жили в разное время — по современным оценкам, их разделяли десятки тысяч лет. Они никогда не встречались и не принадлежали к одной семье.

Исследование митохондриальной ДНК стало одним из важных аргументов в пользу гипотезы африканского происхождения современного человека. Сегодня данные археологии, палеонтологии и генетики указывают на то, что вид Homo sapiens сформировался в Африке примерно 300 тысяч лет назад. Позже отдельные группы людей начали расселяться по другим континентам.

Генетические данные постоянно расширяют наше представление о древних людях. Если раньше учёные представляли происхождение человека как историю одной небольшой популяции, то теперь всё больше данных свидетельствует о существовании нескольких взаимосвязанных групп людей, населявших разные районы Африки и регулярно обменивавшихся генами.

Древние вирусы в геноме

Сегодня генетические методы применяются для изучения миграций древних народов, происхождения языковых групп, распространения болезней. Работа в этом направлении активно ведётся в Научном центре генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус» под руководством академика РАН Евгения Рогаева. Одно из направлений — генетический анализ костных останков для исследования причин эпидемий в древних популяциях. Поиск древних патогенов — крайне нетривиальная задача. Даже при жизни человека в его организме может быть настолько мало вирусной или бактериальной ДНК, что её не удаётся обнаружить. В разы сложнее провести идентификацию древних инфекционных агентов. В первую очередь — из-за постмортальных реакций, губительных как для генетического материала человека, так и для патогенов. Вот почему в распоряжение генетиков попадают лишь очень короткие фрагменты ДНК инфекционных агентов. Но даже по таким «молекулярным обломкам» можно узнать, какие инфекции вспыхивали на изучаемой территории, как это было связано с миграциями и чем древние патогены отличаются от современных штаммов. 

Палеогенетик за работой Фото: © Марина Гашева

«При отборе потенциальных образцов помогают археологи и антропологи. Первые анализируют захоронения и изучают необычные случаи, вторые по морфологии костей могут найти инфицирование. Обычно речь идёт о захоронениях после эпидемий или о богатых погребениях, которые не были разграблены из-за страха заражения. С помощью метода обогащения можно извлечь участки вирусов, которые нас интересуют. Но базово всё строится на тотальном извлечении всей древней ДНК из пробы: человеческой, бактериальной, вирусной. Затем проводим полногеномное секвенирование пробы, а далее — чистый биоинформатический анализ», — объясняет аспирантка направления «Генетика» Университета «Сириус» Марина Гашева.

Работа с древними патогенами помогает не только понять, как возникали многие пандемии, например, те, что опустошали Европу в средние века, но и то, как устроены современные вирусы. Так, исследования древних предшественников коронавирусов показали, что человеческая популяция около 20 тысяч лет назад пережила крупную эпидемию коронавируса, следы которой остались в геномах людей из Восточной Азии.

Другое важное направление исследований — паразитарные заболевания. Паразиты были с человеком на протяжении всей его истории. Их разнообразие тесно связано с климатом, рационом питания людей и бытовыми условиями. В этой связи один из источников информации — это грунт, собранный в области таза погребённых в древних захоронениях. В нём нередко сохраняются яйца гельминтов, благодаря которым можно выяснить, чем именно питались люди тысячи лет назад и какие нормы гигиены (или их отсутствие) были для них характерны.

#ДНК #неандертальцы #денисовцы #йети

Как историческая генетика раскрывает тайны прошлого

Читать