Фрэнк Райан - Таинственный геном человека

Джеффрис сделал открытие случайно, изучая различия в последовательностях ДНК между членами семьи одного из сотрудников его лаборатории. Он обратил внимание на странно выглядящие последовательности ДНК из повторяющихся участков генома — длинные вирусные последовательности, разбросанные по хромосомам. То тут, то там ему встречались области ДНК, содержащие повторы одной и той же группы нуклеотидов. Такие повторы были нередки в геноме в целом, но их расположение в хромосомах и фактическое количество варьировались в зависимости от человека.

Если бы мы решили посетить такую последовательность на нашем волшебном поезде, то сделали бы остановку около освещенного участка пути и обратили внимание на четыре шпалы, с которых он начинается. Например, это могут быть Т, Ц, А и Г. Двигаясь вдоль полотна, мы увидим, что последовательность ТЦАГ повторяется, например, еще три раза. Поскольку эти повторы возникают парами, они называются тандемными. Джеффрис отметил, что они не играют роли в трансляции ДНК в белок, или, если говорить более современным языком, в геномной (генетической или эпигенетической) регуляции. Такие последовательности должны были игнорироваться естественным отбором, так как они не играют роли в выживании особи или ее способности к воспроизводству. Если исследовать геномы множества людей в одной популяции на предмет тандемных повторов, можно заметить, что они будут существенно различаться. Среди братьев и сестер (кроме однояйцовых близнецов) сходство больше, но даже у них будут присутствовать различия, вызванные половой гомологической рекомбинацией. Говоря об этой ситуации, ученые используют понятие «переменное количество тандемных повторов», или VNTR.

Затем Джеффрис разработал простую методику, основанную на количестве повторов в десяти различных локациях VNTR, разбросанных по хромосомам. Почему именно в десяти? В данном случае мы можем использовать тот же простой математический принцип, что и ранее при определении количества нуклеотидов, которые должны присутствовать в пересекающихся областях фрагментов хромосом для их точного соединения. Десяти локусов, в которых может встречаться от 1 до 4 повторов, более чем достаточно для точного установления личности. Затем Джеффрис добавил простой генетический тест, чтобы определить, являлся ли носитель генетической информации мужчиной или женщиной. Как и следовало ожидать, эффективность генетического скрининга существенно повысилась за счет ПЦР, ведь теперь для выявления совпадения требовалось лишь небольшое количество материала, содержащего ДНК. Так криминалисты получили поразительно точный инструмент для установления личности, основанный на геномной уникальности каждого человека. Теперь необходимые доказательства можно получить из мазка крови, капли другой органической жидкости, одного волоса или клеток кожи, то есть из различных материалов, которые часто находятся на месте преступления. Оставалось лишь доказать на практике, что новая генетическая методика может быть такой же эффективной, как и традиционная дактилоскопия.

Одним из первых дел, в которых применялась генетическая дактилоскопия, был поиск человека, изнасиловавшего и убившего двух девочек-подростков в графстве Лестершир. Методика Джеффриса помогла не только найти настоящего убийцу, но и оправдать мужчину, которого считали главным подозреваемым. С тех пор ее взяли на вооружение все криминологические лаборатории мира, и сегодня она используется как для раскрытия преступлений, так и для ответа на множество запросов об установлении родства. Не следует путать генетическую дактилоскопию и полное секвенирование генома человека. Секвенирование все еще остается сложной задачей, пускай сегодня ее и облегчают высокопроизводительные компьютерные технологии. Полное секвенирование генома проводится все чаще и чаще для различных целей, и это лишь подчеркивает, насколько уникален каждый человек и как его индивидуальность выходит за рамки тандемных повторов.

Одна вставка эндогенного ретровируса (локус) имеет длину примерно 10 тысяч нуклеотидов. Люди, происходящие из Африки или с Ближнего Востока, с большей вероятностью будут иметь в своих геномах локусы HERV-113 и HERV-115, чем выходцы из Западной Европы или Азии. В то же время в геномах западных европейцев будут присутствовать следы неандертальской ДНК, которая будет реже встречаться у выходцев из Африки южнее Сахары. Сколько информации о происхождении и миграциях человека, которую мы ранее считали утраченной или скрытой в окаменелостях, может дать изучение этих различий? Мы лишь начинаем исследовать последствия двух крупных волн гибридизации. При этом подобные различия не подтверждают точку зрения расистов, но указывают на то, о чем говорили еще ранние генетики, в частности Луиджи Лука Кавалли-Сфорца, — на наше единство не как вида, но как человеческой семьи.