Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов - Луис Кинтана-Мурси

Открытые позже другие группы крови (MNS, система Льюиса, или резус-фактор) широко использовались в исследованиях популяций на протяжении XX века. Например, оказалось, что антиген A наиболее распространен в Северной и Центральной Европе, однако присутствует (хоть и в меньшей степени) и в Африке, и у австралийских аборигенов, как и в некоторых популяциях коренного населения Северной Америки. Что касается антигена B, его самое широкое распространение обнаружено в Азии, и затем в Центральной Африке. Наконец, группа O наблюдается преимущественно в Северной Америке, где также распространена группа A, и в Южной Америке, где она встречается у почти 100 % аборигенов-индейцев.

Методы, основанные на анализе крови, и похожие иммунологические методы позднее использовали для выявления специфических мутаций иммуноглобулинов и человеческих лейкоцитарных антигенов, или системы HLA (аббревиатура от английского названия Human Leukocyte Antigens; иначе говоря, главный комплекс гистосовместимости, который представляет собой совокупность молекул на поверхности клеток, позволяющую иммунной системе различать чужеродные антигены). Появление электрофореза белков позволило распознавать новые полиморфизмы: этот метод заключается в разделении белков в электрическом поле соответственно их размеру и заряду. На основе накопленных данных, получаемых от так называемых «классических» генетических маркеров, и их анализа в рамках популяционной и эволюционной генетики в 1994 году было опубликовано исследование «The History and Geography of Human Genes» («История и география человеческих генов»), авторами которого являются Лука Кавалли-Сфорца, Паоло Меноцци и Альберто Пьяцца. В этой книге – настоящей библии генетики человеческих популяций – учтено все, что было известно к тому времени о классических маркерах, и, благодаря изучению сотен популяций во всем мире, авторы смогли лучше объяснить распределение генетического разнообразия человека и его историю.

В 1980-е годы начались исследования генетики популяций с использованием ДНК: особое внимание уделялось митохондриальной ДНК и Y-хромосоме, позволяющим проникнуть в прошлое популяций за счет реконструкции линий их наследования от матери и отца соответственно. В 1990-е годы растет число исследований двух этих составляющих генома, которые всегда наследуются только от одного из родителей, а также начинается использование микросателлитов в качестве молекулярных маркеров. С наступлением XXI века исследования ДНК человеческих популяций принимают новый размах: в науке, которая по-прежнему называется генетикой, выделяется новое направление – геномика. Дан старт таким международным проектам, как «HapMap», «1 000 Genomes», «Exome Variant Server», «GnomAD» или «Simons Genome Diversity Project», направленным на изучение генетического разнообразия популяций людей во всем мире.

Здесь я хотел бы отдельно отметить один очень важный проект, который родился во Франции, в Фонде Жана Доссе – Центре изучения полиморфизма человека[42], и произвел переворот в своей области: это проект «HGDP», от английского «Human Genome Diversity Project» («Проект разнообразия генома человека»). Проект был начат Жаном Доссе – врачом и гениальным иммунологом, получившим в 1980 году Нобелевскую премию за свое открытие в 1958 году главного комплекса гистосовместимости, который теперь используется для определения совместимости при пересадке органов. Именно при поддержке Жана Доссе американский педиатр и член этого Фонда Говард Канн в сотрудничестве с Лукой Кавалли-Сфорца из Стэнфордского университета начали панельное[43] исследование более 1000 иммортализованных[44] клеточных линий, полученных из образцов 54 различных популяций людей. В центре внимания было географическое распространение популяций, их принадлежность к определенной языковой группе и культурные особенности. За последние двадцать пять лет Фонд Жана Доссе – Центр изучения полиморфизма человека, недооцененный на национальном уровне, приобрел признание во всем мире. В этих панельных исследованиях использовались данные о различных народах, что позволило вывести анализ генетического разнообразия людей на новый уровень.

Различные международные исследования в области геномики позволили нам лучше понять демографическую историю людей: каким образом наши предки смешивались с другими видами людей – такими, как неандертальцы или денисовцы, и как именно влиял естественный отбор на наш геном. Кроме того, эти работы предоставили нам бесценные сведения для понимания связи болезней с отдельными мутациями у пациентов и генетических основ варьирующихся морфологических и физиологических характеристик человека – таких, как рост или склонность к диабету второго типа. Что же мы узнали о различиях и сходствах между человеческими популяциями?

Благодаря работам в рамках этих проектов мы теперь знаем, что в истории человечества происходили резкие сокращения популяции (эффект бутылочного горлышка), но вместе с тем наблюдался и значительный рост населения. Мы можем утверждать, что подавляющее большинство генетических вариантов, наблюдаемых в человеческих популяциях, являются редкими. Распространенными считаются варианты, встречающиеся с частотой более 5 %. Варианты с низкой распространенностью составляют 1–5 %, а редкие – менее чем 1 %. Наконец, существуют крайне редкие варианты: они встречаются менее чем у 0,01 % членов полуляции или даже описаны у единственного индивида (называемого «singleton»). Несмотря на то что большинство вариантов на уровне популяций относят к крайне редким, на уровне индивида бо́льшая часть выявленных вариантов являются частыми (более 95 %). Это объясняется тем, что значительная часть генетических вариантов, которые отличают отдельных людей, возникла из-за древних мутаций, произошедших на заре истории человечества. В те времена эффективный размер популяции людей был мал – и теперь эти мутации присутствуют, хоть и с меняющейся частотой, в большинстве человеческих популяций.

Сейчас нам также известно, что большинство генетических вариантов человека относятся к различиям внутри одной популяции, а не между разными популяциями. К такому заключению пришел в 1972 году Ричард Левонтин[45], использовав небольшое количество классических маркеров. Это наблюдение, имевшее первостепенное значение для опровержения биологических основ расизма, уверенно подтвердили более поздние исследования, которые рассмотрели множество человеческих популяций и использовали геномные данные – целые геномы. Вне зависимости от типа полиморфизмов и числа изученных популяций в среднем 85 % генетической изменчивости наблюдается в пределах одной популяции, и только 15 % характеризуют различия между популяциями.

Одно из недавних исследований, опубликованное в марте 2020 года в журнале Science[46], анализирует результаты высокоточного секвенирования геномов из выборки, использовавшейся в панельных исследованиях в рамках проекта «HGDP», о котором говорилось выше. Авторы смогли идентифицировать почти 70 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), около 9 миллионов инсерций и делеций и около 40 000 вариаций числа копий (CNV). И снова большая генетическая изменчивость наблюдалась преимущественно в пределах популяций человека, тогда как между популяциями различия были крайне малы, скорее напоминая шаг между соседними делениями на шкале генетического разнообразия… В таком случае, почему разные человеческие популяции имеют совсем небольшое генетическое разнообразие несмотря на широкое географическое распространение, тогда как прочие виды – такие, как серый волк (Canis lupus) из Евразии или газель Гранта (Nanger granti) из Восточной Африки с меньшими ареалами, тем