На заре человечества. Неизвестная история наших предков - Николас Уэйд Страница 19

В отличие от большинства хромосомных пар, X и Y не обмениваются сегментами ДНК при смене поколений (только самыми периферийными). Таким образом, самый важный ген Y-хромосомы, тот, который программирует мужской пол особи, не переходит в X-хромосому. Поэтому Y-хромосома передается от отца к сыну, от поколения к поколению, практически неизменной. Митохондриальная ДНК избегает перетасовок другим способом. Митохондрии – орган живой клетки, производящий химическую энергию, – это бывшие бактерии, когда-то захваченные клетками. Они живут в цитоплазме клетки, вне ядра, содержащего хромосомы. При слиянии яйцеклетки и сперматозоида все митохондрии сперматозоида разрушаются, и у оплодотворенной яйцеклетки остаются только материнские. Благодаря такому порядку митохондрии наследуются ребенком от матери неизменными (а митохондрии отца потомству не передаются) ^{64}.

Вдобавок к их особому статусу Y-хромосома и митохондриальная ДНК обладают удивительным и оригинальным свойством единичности. Все мужчины в современном мире носят одну и ту же Y-хромосому, и равно у мужчин и у женщин одинаковые митохондрии. Все нынешние Y-хромосомы происходят от одного и того же и единственного источника – Y-хромосомы одной мужской особи, принадлежавшей популяции родоначальников человечества или жившей незадолго до ее формирования. То же самое можно сказать про митохондриальную ДНК: у всех людей она одинаковая, потому что все это – копии с одного оригинала, митохондриальной ДНК, принадлежавшей одной женской особи.

Трудно удержаться от сравнения: Y-хромосома Адама и митохондриальная ДНК Евы. В популяции прародителей, конечно, было много Адамов и много Ев, примерно по 2500 каждых, если подсчеты генетиков верны. И как же получилось, что лишь один мужчина передал всему человечеству свою Y-хромосому и лишь одна женщина – свои митохондрии?

Любопытный факт: единственная версия гена, особенно в небольших популяциях, может вытеснить все другие существующие версии этого гена за несколько поколений в результате хаотичного процесса, так называемого дрейфа генов. Поясним на примере фамилий, передаваемых точно как Y-хромосома, от отца к сыну. Предположим, на некоем острове живет сто семей, у каждой своя фамилия. В первом поколении во многих семьях родятся только девочки или вообще не будет детей. Так что за одну смену поколений все их фамилии (так же, как и Y-хромосомы) просто исчезнут. Если считать, что новые мужчины на остров не приезжают, такой же отсев неминуемо будет повторяться в каждом поколении, пока не останется только одна фамилия (и Y-хромосома).

Y-хромосома есть только у мужчин. Часть мужчин в каждом поколении остаются бездетными или производят только дочерей, из-за этого число Y-хромосом в популяции снижается, пока, наконец, не останется единственная. Именно поэтому все мужчины на свете носят Y-хромосому, унаследованную от одного человека – Y-хромосомного Адама из популяции прародителей человечества. То же самое можно сказать о митохондриальной Еве.

Источник: 5W Infographic.

Так и произошло с человеческой Y-хромосомой. Каждая из существующих сегодня – копия с одного и того же оригинала, принадлежавшего человеку из популяции прародителей. Y-хромосомы остальных Адамов просто исчезли одна за другой, когда их носители умирали, не оставив мужского потомства.

Но, несмотря на то что все Y-хромосомы скопированы с одного оригинала, они не идентичны. Со сменой поколений в хромосомах накапливаются мутации: единицы ДНК одного из четырех типов меняются на блоки другого типа. Мутации безвредны, но генетикам они оказывают бесценную услугу, помогая распределить носителей мужской хромосомы по разным генеалогическим линиям. Механизм таков, что, если в Y-хромосоме мужчины происходит новая мутация, ее унаследуют все его сыновья, но больше никто. Если у одного из сыновей будет следующая мутация, его потомки станут носителями уже двух.

Таким образом, каждая новая мутация – это развилка на родословном древе: линии носителей и неносителей мутации расходятся, образуя новые ветви.

Изучая наиболее информативные мутации Y-хромосомы, генетики могут распределить всех мужчин на планете по линиям родословного древа. А поскольку Y-хромосома только одна, все эти линии или ветви в конце сходятся в один ствол, к Y-хромосоме первого Адама.

Несмотря на то, что Y-хромосома у всех мужчин одна, мутации постепенно накапливаются и в ней. Это позволяет разделить мужчин на разные генеалогические линии по набору мутаций, который они приобрели. Поскольку мутации накапливались в то время, когда прародители человечества расселялись по Земле, каждая ветвь Y-хромосомного древа занимает свой участок географической карты.

У всех мужчин за пределами черной Африки в Y-хромосоме есть мутация M168. А мужчины с мутацией M173, предположительно, были первыми современными людьми, прибывшими 45 000 лет назад в Европу и создавшими ориньякскую культуру. Сменившую ее 28 000 лет назад граветтскую культуру, по мнению ученых, принесли обладатели мутации MI70. Мутация M242 возникла прямо перед тем, как люди прошли Берингийским перешейком из Сибири в Америку.

Источник: 5W Infographic.

Мутации накапливаются в Y-хромосоме довольно равномерно, что дает ученым возможность датировать каждое новое ответвление древа, подсчитав число мутаций в линии. Наука способна не только датировать каждую линию, но и устанавливать ее географическое происхождение. Дело в том, что, когда случались определенные мутации, человеческие популяции расселялись по земле, но в то время люди в основном жили и рожали детей в тех же местах, где появились на свет сами. Так что генетика может наложить древо Y-хромосомы на карту мира, соотнеся каждую из его ветвей с какой-то географической областью.

Особенно помогает описать популяцию прародителей ветвь мужчин, покинувших Африку. У всех мужчин за пределами африканского континента и лишь у немногих в самой Африке Y-хромосома отмечена так называемой мутацией M168. Значит, современные люди покинули Африку вскоре после того, как эта мутация появилась. А появилась она, по недавней оценке, сделанной методом подсчета мутаций, 44 000 лет назад ^{65}. Однако генетическая датировка всегда допускает целый спектр погрешностей. В данном случае, считает Питер Андерхилл и его коллеги из Стэнфордского университета, исход мог произойти в период от 89 000 до 39 000 лет назад. Корень родословного древа Y-хромосомы датируется моментом 59 000 лет назад, хотя и здесь остается широкий диапазон возможностей: от 140 000 до 40 000 лет назад. Вместе с тем 59 000 лет назад представляется довольно обоснованной датировкой момента, когда по земле ходил Y-хромосомный Адам. Эта датировка хорошо согласуется со временем жизни популяции прародителей – 50 000 лет назад, потому что гены обычно имеют чуть более давнее происхождение, чем популяции.