Судим о прошлом по митохондриям

Тот факт, что наследование митохондрий у человека происходит строго по материнской линии, делает их изучение привлекательным способом познания человеческой эволюции.

В статье, упомянутой в начале главы, авторы сообщали о тщательном сравнении митохондриальной ДНК, взятой у 147 людей из пяти различных географических популяций: африканской, азиатской, австралийской, кавказской и новогвинейской. Они искали различия у митохондриальных ДНК, находящиеся в пределах 9% от общей величины генома митохондрий.

По теории, гласившей, что две последовательности, мало отличающиеся друг от друга, должны были расходиться позже, чем две последовательности, сильно отличающиеся друг от друга, исследователи сгруппировали последовательности по степени вариации между ними. В конце концов они получили две группы: последовательности из Африки и все остальные.

Это показывало, что самые старые последовательности получены из Африки, в то время как другие были не африканскими и имели недавнее и различное происхождение.

Используя для оценки скорость накопления митохондриальных мутаций, составляющую от 2 до 4% на миллион лет, Уилсон с соавторами заключили, что митохондриальные ДНК, которые они изучали, произошли от митохондриальной ДНК одной женщины, жившей около 200 тыс. лет назад, вероятно, в Африке.

Более недавние исследования Дугласа Уолласа (Douglas Wallce) из университета Эмери в Атланте позволили полагать, что у этой «африканской Евы» было 18 потомков, каждый с определенным митохондриальным геномом, которые расселились по всем регионам земного шара.

Со временем митохондриальная ДНК послужила основой для других прозрений ученых в области человеческой истории. Например, в 1997 году группа исследователей под руководством Сванте Пяябо (Svante Paabo), молекулярного антрополога, сообщила, что ей удалось выделить достаточно неповрежденного генетического материала из скелета неандертальца (379 пар оснований митохондриальной ДНК), чтобы сделать заключение: Homo sapiens — не потомок неандертальцев, а скорее, их двоюродный брат.

Группа Пяябо пришла к такому выводу, потому что нашла 27 различий между ДНК неандертальца и ДНК человека, в то время как нити митохондриальной ДНК различных людей имели всего восемь индивидуальных различий. Полученный результат заставляет полагать, что неандерталец и человек разошлись 500 тыс. лет назад (более поздние исследования Уильяма Гудвина (William Goodwin) из университета Глазго подтвердили находку Пяябо).

Митохондриальная ДНК оказалась пригодной и для исследования более близких к нам отрезков времени. Брайан Сайке (Bryan Sykes), генетик из института молекулярной медицины Оксфордского университета, использовал митохондриальную ДНК для изучения вариаций и миграций человека. Он проследил родословную современных европейцев до семи предков-женщин (Сайке даже основал компанию, которая может по желанию индивидуумов, присылающих образцы своей ДНК, установить их родственные связи с одной из этих «семи дочерей Евы»).

Еще один инструмент из ящика эволюционных генетических инструментов

Митохондриальная ДНК — это не единственная ДНК, которая может использоваться генетиками для изучения эволюции и миграции человека. Как митохондриальная ДНК пролила свет на наследование генов по материнской линии, так Y-хромосома проясняет передачу генов по отцовской линии. Это возможно благодаря тому, что Y-хромосома делает человека мужчиной.

Исследования Дэвида Пейджа (David Page) и Брюса Лана (Bruce Latin) из Чикагского университета показали, что Y-хромосома появилась в результате мутации около 300 млн лет назад (у наших предков-рептилий пол определялся не генами, а такими условиями внешней среды, как температура).

За миллионы лет последующие мутации перестроили и укоротили гены Y-хромосомы до такой степени, что она больше не смогла обмениваться генами с Х-хромосомой во время мейоза, хотя обе они составляют пару 23 человеческих хромосом.

Это означает, что единственным источником генетической изменчивости хромосомы стали мутации. Сравнивая специфические, наиболее подверженные изменениям фрагменты Y-хромосомы у мужчин из различных географических регионов, можно составить историческую картину, соответствующую «митохондриальной».

Геномы у митохондрий и хлоропластов, конечно, меньше любых ядерных геномов у эукариот или бактериальных геномов. Но они, безусловно, не самые маленькие из геномов, известных в природе.

Самые маленькие геномы у вирусов, с которыми вы познакомитесь в следующей главе.


Оставить комментарий

Ваш комментарий