Генетики озадачены половым составом прародителей европейцев и азиатов. То ли из Африки вышло гораздо больше мужчин, чем женщин, то ли колонизаторы практиковали матриархат и многомужество, то ли мужчины жили гораздо дольше своих подруг. Авторы, получившие необычный результат, до конца не верят ни единому объяснению.
В наши дни учёные уже не сомневаются, что человеческая раса появилась в Африке. Отсюда человек разумный расселялся по всему миру, занимая континент за континентом и иногда встречаясь со своими далёкими собратьями, вышедшими из Африки на сотни тысяч лет раньше. Так случилось в Европе, где люди современного типа около 30 тысяч лет назад вытеснили неандертальцев. Возможно, нечто подобное происходило и в Азии – например, в Индонезии, где «хоббиты» острова Флорес жили всего 20 тысяч лет назад, когда уже почти вся Земля, кроме разве что Америки, была заселена человеком разумным.
В течение веков последовательность заселения нашей планеты расами и народами пытались восстановить историки и антропологи. В последние годы помощь им предлагают генетики. Сравнивая хромосомы представителей разных народов, учёные теперь могут восстановить родственные связи между ними и попытаться вычислить(исходя из оценок скорости накопления мутаций в геноме), когда произошло разделение между народами, потомки которых известны теперь как, скажем, шведы и китайцы.
Дрейф по X-хромосоме быстрееГенетический дрейф – явление чисто случайное, и подчиняется законам теории вероятности. Можно подсчитать, что генетический дрейф в ДНК аутосом должен идти на 25% медленнее, чем на X-хромосоме.
При образовании гамет – яйцеклеток и сперматозоидов – парные хромосомы расходятся в разные гаметы случайным образом, и мать вполне может передать ребёнку 15-ю хромосому от его дедушки, а 22-ю – от бабушки. Более того, даже одна хромосома может нести на себе гены от двух предков благодаря явлению кроссинговера, когда парные хромосомы при делении клетки обмениваются похожими на концах участками. Однако далеко не каждая яйцеклетка, и очень-очень немногие из сперматозоидов положат начало новой жизни, передав гены по наследству. А потому фактор случайности может коренным образом изменить частоту появления генов среди потомков в сравнении с предками.
Чем меньше индивидуальных хромосом участвуют в этом процессе, тем больше конечная популяция подвержена«фактору случайности», и генетический состав маленьких популяций за счёт дрейфа меняется куда быстрее, чем в больших. А вот хромосом у нас два типа – половые хромосомы X и Y, последняя из которых в количестве 1 штука имеется только у мужчин, и аутосомы, которых у мужчин и женщин поровну. В популяции, где мужчин и женщин поровну, на каждые 100 аутосом каждого типа приходится лишь 75 X-хромосом.
Исходя из такого анализа, учёные полагают, что большинство(а может быть, и 100%) живущих сейчас за пределами Африки, являются потомками группы людей, покинувших континент около 60 тысяч лет назад(плюс/минус 20 тысяч лет). Сколько времени продолжался этот исход – установить сложнее, однако ясно, что начало многим миллиардам неафриканцев положили совсем немного людей. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на генетическое разнообразие – обилие разных вариантов генов в составе той или иной популяции. Среди негров оно в разы больше, чем вычисленное для всех других рас и народов вместе взятых.
Если приглядеться к генетическому составу рас и народов, можно обнаружить и куда более тонкие эффекты. Например, попробовать разобраться, сколько среди«колонизаторов», отправившихся в далёкий путь из Африки, было мужчин, а сколько женщин.
И получается, что мужчин было в несколько раз больше.
Впрочем, это лишь самая простая интерпретация данных.
Чтобы оценить соотношение мужчин и женщин в популяции основателей неафриканского населения, учёные попытались оценить количество у них женских X-хромосом по отношению к аутосомам – остальным, парным, неполовым хромосомам. Поскольку у мужчин X-хромосом не две, а только одна, то в сумме у любых мужчины и женщины всего 3 X-хромосомы, в то время как, например, первых или 15-х хромосом – 4 штуки. Точно так же и в любой популяции с равным половым составом – где поровну мужчин и женщин – аутосом будет на 33%(в 4/3 раза) больше, чем X-хромосом.
Только вот как выяснить, сколько каких хромосом было у людей, которые умерли 60 тысяч лет назад?
Надо посмотреть на ДНК их потомков, и при том не одного, а большого числа. И сравнить, как со временем менялся генофонд в целом, а именно, как менялись в популяции относительные частоты разнообразных вариантов последовательности ДНК(аллелей генов). При этом речь идёт не столько о возникновении новой мутации(появлении нового аллеля), сколько о том, насколько менялась доля обладателей того или иного аллеля в исследуемой группе людей.
Причина таких изменений – так называемый генетический дрейф.
Это чисто вероятностное явление, и его скорость обратно пропорциональна количеству хромосом в популяции.
Поэтому если бы среди покинувших Африку колонизаторов было поровну мужчин и женщин, то генофонд, связанный с X-хромосомой, менялся бы на 33% быстрее, чем аутосомный генофонд.
Американские генетики под руководством Алона Кейнана и Давида Райха из недавно созданного Гарвардом и MIT Института имени Броадов попытались измерить эти скорости. Для этого они сравнили три популяции –«западноафриканцев»,«восточноазиатов» и«североевропейцев». Данные об относительных частотах тысяч различных вариаций ДНК для них были собраны в рамках международного проекта«HapMap». Западную Африку в ней представляют жители Нигера народности йоруба, Восточную Азию – пополам японцы и китайцы хань,«Северную Европу» – американцы соответствующего происхождения.
Предполагается, что первые являются потомками людей, оставшихся в Африке, а вторые и третьи – потомками тех самых«колонизаторов», что ушли с чёрного континента. Сравнивая вариации в сотне тысяч позиций ДНК, можно статистически разделить вариации – выяснить, какие возникли тогда, когда все люди стали африканцами, какие – во время«исхода», а какие – уже после такового, когда ушедшие разделились на европейцев и азиатов.
Как показало сравнение, X-хромосомы«колонизаторов» менялись не на 33%, а на все 60-70% быстрее, чем аутосомы.
При прочих равных условиях это значит, что мужчин среди них было в 3, а то и в 5 раз больше, чем женщин!
Соответствующая работа принята к публикации в Nature Genetics.
Что мужчин в дальнем походе было больше, вряд ли шокирует антропологов. Изучая сохранившиеся до наших дней сообщества охотников и собирателей, эти учёные давно пришли к выводу, что именно мужчины являются движущей силой миграции на большие расстояния, в то время как женщины ответственны за небольшие переселения. Однако масштабы несоответствия – в 3–5 – раз и тот факт, что выходцы из Африки шли не в соседние сёла, а«в пустоту», где им не с кем было продолжать свой род, заставил Кейнана и Райха подумать об альтернативных объяснениях.
Например, численность женской популяции могла неправильно отпечататься в генах, если мужчины по каким-то причинам оставляли потомство лишь с малой долей своих спутниц.
Такое поведение практикуется у многих собачьих и даже некоторых обезьян, где доминантная самка не позволяет другим членам стаи спариваться с многочисленными самцами. Но неужели так же вели себя люди? Маловероятно, указывают авторы, поскольку те же антропологические исследования свидетельствуют скорее о распространении многожёнства, чем матриархата и многомужества среди охотничьих племён.
Возможно, мужчины дольше жили? Ведь генетический дрейф определяет не время, а число сменившихся поколений. Если женщины сменялись чаще мужчин, то нам покажется, что скорость дрейфа у них выше. И опять Кейнан и Райх с коллегами считают, что такое объяснение также противоречит антропологическим наблюдениям.
Наконец, не исключено, что мы вообще зря подсчитываем скорость дрейфа? Может быть, генофонд менялся не из-за дрейфа, а под влиянием естественного отбора? В конце концов, при выходе из Африки очень сильно изменились внешние условия. Может быть, какие-то связанные с X-хромосомой гены, от которых в Африке было ни тепло ни холодно, на Ближнем Востоке вдруг оказались критически важными для выживания? Опять-таки маловероятно, пишут авторы. Во-первых, непонятно, почему только на X-хромосоме. Во-вторых, никаких отличий в скорости изменения генофонда между кодирующими и некодирующими участками хромосом учёным найти не удалось.
В конечном итоге ускоренный генетический дрейф по X-хромосоме остаётся загадкой, признают учёные.
Кстати, при дальнейшем расселении – в ходе колонизации Европы и Азии – никаких аномалий дрейфа не было, и работа Кейнана и Райха показывает отношение числа X-хромосом к аутосомам на уровне 3/4(в пределах погрешностей). Чем так отличался африканский исход? Ответа на этот вопрос пока нет, но не исключено, что все мы, за исключением африканцев, дети очень небольшого числа женщин и гораздо большего числа мужчин.
