Чтение онлайн

В ЧЁМ ЖЕ ОШИБКА?

И эту злую шутку сыграло с нами игнорирование структуры популяций. Несомненно, в генофонде и изолов, и мигров записана их история. Но эти записи, переписываемые в каждом поколении, могут искажаться. У популяции есть генетическая память. Но подразделённые мигры имитируют чужую память, а панмиксные изолы свою память утратили.

В древних китайских хрониках о варварах говорилось, что они не помнят прошлого, не думают о будущем. И применительно к генофонду, его «цивилизованность» (твёрдая генетическая память) или «варварство» (её отсутствие) оказываются тесно связанными с подразделённостью популяции, её структурой.

СКАЗОЧНЫЕ УРОКИ

Эта сказка показывает, что для интерпретации результатов изучения мтДНК недостаточно представления о том, что разнообразие гаплотипов в популяции, благодаря мутациям, увеличивается с ходом времени. Для правильной интерпретации необходимо также знать: какова структура популяции? является ли популяция коренной? а если смешанной и пришлой, то где и как она формировалась? могла ли сохраниться генетическая память?

§ 5. Прокрустово равенство: сколько «русских» гаплотипов у соседей по Европе?

Миновав Элевсин и приближаясь уже к долине реки Кефиса в Аттике, Тесей пришёл к разбойнику Дамасту, которого называли обыкновенно Прокрустом… Прокруст, легендарный разбойник, имел ложе, в которое укладывал свои жертвы: если их рост был меньше длины ложа, он их растягивал, если больше — отрубал лишнее. Мифы и легенды Древней Греции, Греческие крылатые выражения

Дальше им пришлось миновать пролив, по одну сторону которого подстерегала корабли ужасная Харибда, а по другую — чудовищная Сцилла. Харибда выглядела подобно водовороту, втягивавшему в пасть воду вместе с кораблями. Сцилла же была некогда прекрасной девой, и злая Кирка, завидуя ей, превратила её в страшилище с шестью собачьими головами и двенадцатью ногами. Одиссей направил корабль мимо последней, решив пожертвовать шестью спутниками, так как понимал, что Харибда проглотит корабль целиком. Мифы Древней Греции

ЧТО ТАКОЕ ГАПЛОТИПЫ?

Мы понимаем под гаплотипом вариант мтДНК, который можно отличить от других таких же вариантов — неважно, различаются они по ГВС1 или же по ПДРФ маркёрам кодирующей части. Среди изученных нами 650 индивидуумов из исторического ареала русского народа выявлено 283 различных гаплотипа. Если добавить к ним все опубликованные и архивные данные по русским, то общая выборка составит 1584 образцов, а число гаплотипов в ней — 628. Это одна из самых больших выборок по мтДНК среди всех народов мира.

ВОЗМОЖНОСТИ ГАПЛОТИПОВ

Огромное разнообразие гаплотипов придаёт сравнению популяций потенциально большую разрешающую способность. Ведь мы можем обнаружить как гаплотипы, общие между двумя популяциями, так и те гаплотипы, которые присутствуют только в одной из них. Можем рассмотреть, присутствует ли данный гапло-тип в смежных популяциях и в каких именно. И проведем мы такой анализ не по десятку признаков (как в случае аутосомных генов или гаплогрупп мтДНК), а по сотням разных признаков (гаплотипов мтДНК). Например, мы рассмотрим гаплотипы, встреченные у русских и у соседних народов. И те популяции, с которыми у русских выявится больше общих гаплотипов, сочтём наиболее родственными.

НЕНАСЫТНАЯ ХАРИБДА: А ВСЕ ЛИ ГАПЛОТИПЫ НАЙДЕНЫ?

Несомненно, в русском населении существует некое конечное число гаплотипов. И при достаточно большой выборке они могут быть описаны почти все. Вопрос лишь в том, насколько велика должна быть такая выборка?

Этот вопрос вызван отнюдь не праздным любопытством. Для описания митохондриального генофонда популяции хотелось бы знать, какие именно гаплотипы там существуют, иметь их перечень. Это особенно важно для сравнения популяций. Если мы не знаем полного перечня гаплотипов, существующих в двух популяциях, то любые различия могут быть вызваны тем, что в одну из выборок эти гаплотипы просто не попали, хотя в популяции они присутствуют! Иными словами, при сравнении популяций по редким признакам (например, гаплотипам мтДНК) особенно важно знать, в какой степени наша выборка описывает реальную популяцию. Этот вопрос критичен и для практических целей судебно-медицинского использования мтДНК: «если данный гаплотип в популяции не обнаружен — то какова вероятность, что он там все-таки есть?»

ЧЕМ БОЛЬШЕ ВЫБОРКА, ТЕМ БОЛЬШЕ ГАПЛОТИПОВ

Чтобы ответить на этот вопрос, мы изучили скорость накопления гаплотипов при увеличении объёма выборки. Как можно видеть на графике (рис. 6.2.3), число гаплотипов в русских популяциях возрастает с увеличением объёма выборки линейно. И мы должны констатировать, что признаков насыщения не обнаружено. Насыщение должно было бы проявиться в постепенном выходе кривой на плато или, по крайней мере, в замедлении роста числа гаплотипов при увеличении выборки.

Рис. 6.2.3. График зависимости числа встреченных гаплотипов мтДНК от объёма выборки

Такая «ненасытность» приводит к весьма важному выводу: реальное число разных линий мтДНК в больших и географически подразделённых популяциях очень велико. Даже при выборках в тысячу и более образцов, по-прежнему в популяции остается множество невыявленных гаплотипов. Эту особенность мтДНК всегда необходимо учитывать, сравнивая популяции по спектру гаплотипов. Ведь если какой-либо гаплотип встречен у русских, но не обнаружен в иной популяции, это отнюдь не означает реального различия этих популяций. В действительности гаплотип может быть в обеих популяциях, но выявим мы его только при увеличении выборки.

КАК ПОСТРОЕН ЭТОТ ГРАФИК. Из общего массива в 1600 образцов из русских популяций случайным образом выбиралось по 100 образцов, и подсчитывалось число гаплотипов. На следующем шаге добавлялось ещё 100 образцов, случайно выбранных из оставшихся 1500, и подсчитывалось число гаплотипов в этой увеличившейся выборке. Всего было сделано 16 таких шагов — пока реальные доступные данные (1600 образцов) не были исчерпаны.

Грубая аппроксимация показывает, что соотношение между общим объёмом выборки и числом различных линий (гаплотипов) составляет примерно 7:3. Иными словами, число гаплотипов составляет около 40 % от числа исследованных образцов русского народа. Мы проверили это соотношение по данным о другом хорошо изученном народе — немцам, где исследовано лишь немногим меньше образцов — 1396. Число разных гаплотипов в этой выборке немцев составило 553, то есть соотношение осталось тем же — 40 %. Конечно, это соотношение должно несколько меняться в зависимости от разрешающей способности филогенетического анализа, то есть нашей способности отличать друг от друга «похожие» гаплотипы. Это соотношение должно зависеть и от структуры популяции, от соотношения миграций и дрейфа генов. Например, для саамов (лопарей), которые служат классическим примером мощного дрейфа, доля разных гаплотипов составляет, по нашим расчётам, только 11 % от объёма выборки (63 гаплоти-па в общей выборке 559 человек, информация Банка данных World Mitochondrial, см. Приложение раздел 5.).

КАК СРАВНИТЬ ПОПУЛЯЦИИ?

Сравнивать частоты гаплотипов, по всей видимости, нецелесообразно — слишком низка частота практически любого гаплотипа. И двукратные различия в частотах (в какой-то популяции один, а где-то встретилось два человека с таким гаплотипом) будут вызваны лишь случайностями выборки. Лучше сравнивать на качественном уровне: не важно, у скольких индивидов встречен данный гаплотип — важно, что он обнаружен в популяции. Тогда зависимость от объёма выборки будет меньше.

РАСЧЁТ ИНДЕКСА СХОДСТВА. Для каждой пары сравниваемых популяций мы подсчитывали число общих филогенетических линий (гаплотипов) мтДНК. Индекс сходства оценили как соотношение (долю общих линий): в числителе — количество линий мтДНК, общих с русскими популяциями; в знаменателе — суммарное число линий мтДНК, обнаруженных в сравниваемой популяции.

Такой способ расчёта, на первый взгляд, решает проблему «нерепрезентативности» любых наших выборок (в том смысле, что в них представлены далеко не все гаплотипы, реально присутствующие в популяции). Решает за счет того, что мы подсчитываем не число, а долю гаплотипов, общих между двумя популяциями. Ведь все гаплотипы имеют одинаковую вероятность «потеряться» (присутствовать в популяции, но отсутствовать в выборке). И если для изучаемой популяции «А» общие гаплотипы обнаруживаются преимущественно с популяцией «В», и реже с популяцией «С», то это означает, что таково реальное соотношение митохондриальных генофондов этих популяций. При этом мы предполагаем, что при увеличении объёма выборок число общих гаплотипов должно увеличиться в каждой сравниваемой паре популяций, но само соотношение останется примерно тем же.