Реферат: Геногеография — путь в наше прошлое

Никита Максимов

„Мы стоим у края необъятного моря. Тысячи различных драгоценных или вредных веществ — генов — растворены в этом море… И это море волнуется. Неслышными взрывами ежеминутно взрываются в них мутации, давая нам новые ценности или отравляя это море новыми ядами. Медленно расползаются диффузионными процессами эти гены, захватывая всё новые и новые зоны. Сложными потоками переливаются, смешиваясь и крутясь, разноцветные струи, рождая новые комбинации генов, часто не ведомые человеку… Имя этому морю — генофонд. Познать, понять и овладеть его взволнованной многосложной жизнью — наша благородная задача!“ Так написал в 1928 году Александр Сергеевич Серебровский. Гены и история человечества — проблема, которая волнует учёных и в наши дни.

Понятие геногеографии было введено Александром Сергеевичем Серебровским в 1928 году. Юрий Григорьевич Рычков был одним из самых талантливых учёных, работавших в этой области. Его сын, Сергей Рычков вместе с сотрудниками лаборатории геногеографии Института общей генетики РАН продолжают его работы. И главное в них — с помощью особых математических методов перевести данные об анализе ДНК на географическую основу. То есть показать, каким образом по современной генетической карте человечества можно прочитать сюжеты из его истории. Публикуемая ниже статья основана на беседах с кандидатом биологических наук, заведующим лабораторией геногеографии Института общей генетики РАН Сергеем Юрьевичем Рычковым.

„География по отношению к человеку есть не что иное, как История в пространстве, подобно тому как История является географией во времени“.

Элизе Реклю

„Геногеография“ обозначает новую научную область на пересечении проблем генетики, географии, эволюции и истории.

В центре пересечения — ген. Ген — элементарная молекулярная структура, способная воспроизводиться в неограниченном числе поколений, чем она и обеспечивает себе вечность, перед которой само историческое время оказывается мгновением. Возникнув на заре жизни и передаваясь от человека к человеку, от народа к народу, распространяясь по странам и континентам, вместе с их носителями претерпевая многочисленные изменения в структуре и численности, гены дошли до нас из глубин времени как главный свидетель состоявшегося прошлого человека и залог его предстоящего будущего.

Человеческие гены открываются исследователю в результате трудоёмких лабораторных экспериментов, к которым добавляются трудности массового определения разнообразных генов в различных территориальных и этнических группах населения. Накопленный обширный материал по генетике народонаселения даёт возможность увидеть не только картины изменчивости отдельных этнических групп, но и процессы, происходившие в генофонде, под влиянием которых сформировалась наблюдаемая сегодня картина. Используя различные методы, можно спуститься на любой уровень по шкале времени и увидеть следы древних процессов, запечатлённые в генофонде современного населения. Генофонд народонаселения как пространство всех генов, всех людей является содержательным информационным полем: оно несёт информацию о всех событиях, которые оказались значимыми в рамках исторического процесса.

Используемые сегодня методы изучения генофонда — результат многолетней работы, проводимой коллективом под руководством доктора биологических наук, профессора Ю.Г. Рычкова. Им разработаны основополагающие принципы картирования и проведена большая работа по изучению генофонда народонаселения Северной Евразии. Результаты этой работы, изложенные в пятитомной серии „Геногеография народонаселения Северной Евразии“, выходят сейчас в издательстве „Наука“. Этим исследованием охвачены данные о сотнях генов, исследованных в тысячах популяций человека со всей территории Евразии и, в частности, бывшего СССР. Понятно, что проанализировать такие объёмы исходных данных возможно только с использованием современных компьютерных технологий. Созданный коллективом лаборатории под руководством Ю.Г. Рычкова программный комплекс картирования и анализа карт численных признаков в совокупности с банками данных о генетическом полиморфизме является тем самым инструментом, с помощью которого ведётся изучение процессов, протекавших и протекающих в генофонде современного народонаселения.

Проведённые исследования показали, что генофонд населения бывшего СССР благодаря уникальному положению — на стыке Европы и Азии — обладает генетическим разнообразием, сравнимым с общемировым уровнем. Ведущим фактором такого разнообразия является этнос. Именно этническое разнообразие — разнообразие племён и народов, возникавших в пределах бывшего СССР на протяжении всех прошедших тысячелетий, — и стало причиной наблюдаемого сейчас уровня генетического разнообразия.

В процессе своей эволюции под воздействием ряда процессов популяции стремятся генетически обособиться от других, приобрести свою генетическую индивидуальность. Однако надо заметить, что человек как биологический вид эволюционно молод и ни одна его популяция не имела запаса времени, чтобы полностью обособиться от других, учитывая противодействующие этому общественные процессы, толкающие популяции к взаимодействию, а тем самым и к обменам генами и как следствие этого — к приобретению общих генетических черт.

Как уже отмечалось выше, тотальный генофонд хранит в себе следы всех когда-либо проходивших в нём процессов. Так, например, известно, что в Западной Европе преобладает ген А системы АВО групп крови человека, а в Южной и Восточной Азии ген А и ген В представлены приблизительно одинаково, по 20 процентов. Но многие ли знают, что это вызвано историческими событиями — длившимися многие века в Европе эпидемиями оспы (против которой группа с геном А более устойчива) и чумы в Азии (против чумы более устойчива группа с геном В).

В эпоху великого переселения народов перемещение множества людей центральноазиатского и южносибирского происхождения привело к широкому переносу генов из азиатского генофонда в генофонд населения Европы. Последствия этих миграционных процессов древности до сих пор запечатлены в сегодняшней географии распространения генов в Европе. Вот один лишь пример тех давних событий — известные факты резус-несовместимости матери и плода, конфликта генетической природы. Доминантный ген резус-системы, по всей вероятности, так широко распространился в Европе именно благодаря вторжению пришельцев из Азии, где население почти однородно по этому гену. В то же время у басков, осколков древнейшего населения Европы, наблюдается почти полная однородность по рецессивному гену резус-системы.

Картина распределения факторов резус-плюс и резус-минус отражена на специальных картах. Несколько слов о методике построения таких карт.

Что может влиять на частоты генов? Один из наиболее мощных факторов изменения распределения частот признаков — миграции. Другие факторы — смешение этносов, воздействие природной среды и т. д.

Основой служит карта географического распространения отдельного признака, частота которого в популяции может быть выражена численно.

Для построения обобщённой карты используется вся совокупность карт отдельных признаков (100 — 200), и для них вычисляется общее направление изменения частот генов или их вариантов. Результатом такого анализа является ряд карт, где первая карта показывает общее для большинства карт направление изменения признака (первая главная компонента), то есть след некоего фактора, оказавший наибольшее влияние на формирование наблюдаемой картины, вторая — след второго фактора и так далее. Сами факторы по условию анализа не известны.

На первой карте представлено распределение первого главного фактора. Этот фактор в лаборатории геногеографии традиционно трактуется как культурный — отражающий процесс взаимодействия культур между монголоидами и европеоидами в первую очередь, но и различных культур внутри той или иной расы.

Внимательно взглянув на эту карту, можно обнаружить поразительные вещи. Во-первых, Сибирь. Четыре ядра, хорошо соответствующие, по мнению учёных, ядрам формирования вторичных монголоидных рас. Однако надо учесть, что так как фактор, отражённый на главных компонентах, нам не известен, то это только предположение, правда, имеющее вполне определённую степень достоверности.

Во-вторых, Балканы. Здесь мы видим сгущение признаков, характерных для европеоидного генома. Фактор, под воздействием которого находится 25 процентов признаков, имеет наибольшую силу воздействия в этом регионе. Учёные не считают, что вообще корректно говорить о каком-то центре формирования европеоидного генофонда, но то, что Балканы сыграли значительную роль в этом процессе, несомненно. Особая роль Балканского узла в истории Европы, как свидетельствует геногеография, определялась тысячелетия назад и определила собой историческую географию обоих европейских генофондов — восточного и западного.

Ну и поразительна встреча двух культур на Урале.

Разные генофонды (в рамках генофонда Евразии) к западу и к востоку от Урала в первую очередь обусловлены тем, что к западу и к востоку от Урала обитают разные расы — европеоиды и монголоиды.

А генофонд коренного населения обширного района между Волгой и Обью имеет совершенно иную судьбу. Он являет промежуточные черты, сложившиеся в ходе тысячелетнего обмена генетическим материалом между европейской и азиатской частями древнего населения. Различий между монголоидами и европеоидами много, и они в значительной мере изучены специалистами из разных областей наук, а наибольший интерес представляет население самого Урала как населения, находящегося на стыке разных рас.

В лаборатории геногеографии изучается распространение генов у современных людей, а также ДНК из митохондрий, выделенной из костных останков древних людей. Надёжные результаты можно получить до глубины в десять тысяч лет.

Какой уровень точности анализа древней митохондриальной ДНК? Например, можно ли различить людей различных рас, имея цепочки их нуклеотидов? Этого сделать нельзя. Одни и те же маркёры будут встречены, например, и у европеоидов, и негроидов, хотя и с разной частотой. Мы можем с некоторой долей вероятности утверждать, что если популяция обладает семидесятипроцентной частотой маркёра Х и десятипроцентной Y, она скорее всего монголоидная. А вот если наоборот, то она скорее всего европеоидная.

Возникает вопрос: может быть, дело в малом количестве маркёров? Различий, конечно, можно было бы найти больше. Однако есть опасность уйти от популяции, потерять её генетическое лицо и спуститься на уровень индивидуальных различий, где каждый человек неповторим. В этом случае проблема поиска различий так и не будет решена, поскольку понятие „популяция“ на этом уровне не существует.

Но я хотел бы продемонстрировать вам и вторую карту. Она показывает влияние природы, болезней на распределение генов. И если влияние фактора, показанного на первой карте, распространялось с запада на восток, то второй уже имеет широтное направление.

Природа воздействует на человека через его устойчивость к заболеваниям. Одни болезни характерны для одних природных зон и условий, другие для других. Живя в этих зонах, человек приспосабливается к их условиям, вырабатывает защитные механизмы. При изменении условий наиболее приспособленные к бывшим условиям люди вымрут, а из тех, кто был не в достаточной мере приспособлен к бывшим условиям, природа отберёт тех, кто лучше приспособлен к новым, ведь недостаточная приспособленность к существующим условиям означает лучшую приспособленность к другим. Поэтому природная зональность по оси „юг — север“ отражена в генофонде как результат постоянно текущего процесса приспосабливаемости.

Проникновение вглубь истории позволило генетикам создать своего рода генохронологию и сделать некоторые выводы, важные для истории и антропологии. В настоящее время они, используя комплекс описанных выше методов, сделали вывод о том, что население Восточной Сибири подошло к эпохе неолита, будучи дифференцированным на две большие общности, положившие начало арктической и континентальной группам сибирских монголоидов, а формирование наблюдаемой сегодня этнической структуры началось в позднем неолите.

Генохронология работает параллельно с радиоуглеродным методом. Однако радиоуглеродный метод ничего не говорит о том, что позже сталось с людьми, оставившими стоянки, из которых были взяты уголья для анализа. А генетический метод говорит: те люди выжили и оставили потомство, ведь большинство их генов дошло до нашей современности.

И ещё пример из более близкой области — истории восточных славян. Вопрос: может ли исторический процесс иметь чёткое географическое отражение в пространстве? В случае с восточными славянами — да.

Построенные под руководством Ю.Г. Рычкова геногеографические карты показывают, как славянское население в IX -XI веках смещалось на восток и северо-восток и одновременно сместилась граница, отделяющая их от других народов. Это очень хорошо видно на геногеографической „карте ветров“, которая демонстрирует, как давление генов с запада и юга приводило к их продвижению на восток и северо-восток.

В результате событий, происходивших в течение трёх столетий, образовалась полоса, идущая с севера на юг. Полоса эта в ширину занимает пространство примерно от Новгорода до Костромы, а в длину — от Новгорода до Орла и Курска. Именно в этой полосе находятся районы, где наиболее выражены особенности антропологического типа русских в современном населении.

Завершая свои размышления, хотел бы обратить внимание читателя на одно обстоятельство. Речь пойдёт о явлениях, показанных всё на тех же двух картах. Одна тенденция распределения генов действует по оси „запад — восток“. Множество аргументов свидетельствует о том, что источником этой тенденции является общественно-историческая среда: великие и малые переселения, растянувшиеся на столетия миграции, постепенное просачивание в инородную среду. Как утверждают историки культуры, это — главная географическая особенность исторического процесса в пределах нашей страны. В общем виде, напомню, она показана на первой карте.

Вторая тенденция действует по оси „юг — север“. Она отражает процесс приспособления популяций к условиям обитания по мере их постепенного продвижения на север в течение столетий. Она свидетельствует, что генофонд человека (как и сам человек) подчиняется в своём развитии тем же природным закономерностям, которым подчинены все формы жизни в географическом пространстве. Впрочем, и на второй карте исторические процессы, несомненно, присутствуют, так как приспособление к новым условиям в процессе миграции — процесс не только генетико-биохимико-физиологический, но и исторический, и культурный.

Геногеография в дальнейшем, безусловно, сможет увеличить свой вклад в знание и понимание различных исторических обстоятельств и фрагментов этнической истории.