Митохондриальная ева: былли учеловечества общий предок?

      Комментарии к записи Митохондриальная ева: былли учеловечества общий предок? отключены

Митохондриальная ева: былли учеловечества общий предок?

    Откуда берутся митохондриальные Евы? Схема демонстрирует, как в следствии генетического дрейфа разнообразие мтДНК в популяции в итоге приходит к одному-единственному варианту, носителем которого становятся все самки. Данный процесс стохастический, основанный на случайностях, но финал его неизбежен.
    Генографическая карта показывает, какими дорогами перемещалось человечество по миру, выйдя в один раз со своей африканской прародины. Эти науки говорят о том, что предками всех людей, заселивших Евразию, Австралию и обе Америки, были всего пара тысяч африканцев.

Последний неспециализированный предок человечества, тот, с кем любой обитатель Земли — от австралийского аборигена до гренландского эскимоса — связан прямым родством. Интуиция подсказывает, что данный отечественный неспециализированный пращур обитал на Земле в какие-то фантастически древние времена, быть может, миллион лет назад. Но в действительности это не верно, что подтверждается не самыми сложными расчетами.

Все скоро породнились Представим себе, что имеется некая популяция с постоянной численностью, где много поколений число особей не изменяется. И представим себе, что много поколений брачные пары в популяции образуются случайным образом, другими словами в ней не существует изолированных подгрупп. Любой самец имеет равные шансы составить несколько с любой самкой и напротив.

Такая популяция именуется панмиктической и являет собой обширно применяемую в биологии совершенную модель, сродни совершенному газу либо полностью тёмному телу в физике.

В панмиктической популяции любая пара своих родителей будет оставлять какое-то количество потомков (к примеру, от 0 до 4), но в следствии выживает количество особей, которое совершенно верно соответствует численности родительского поколения. Другими словами любая пара своих родителей покинет в среднем двух выживших детей. Это же возможно сообщить и про каждую отдельную особь из поколения «0»: в поколении «1» у нее будет в среднем по два потомка.

Значит, в поколении «2» у данной же особи окажется четыре внука, в поколении «3» — восемь правнуков и т. д. , пока потомки данной особи не начнут скрещиваться между собой, число их будет расти как 2 в степени N, где N — число поколений. Другими словами весьма скоро, а также по окончании начала родственных скрещиваний скорость не очень сильно упадет. И вот в один раз придет поколение, любой представитель которого будет связан прямым родством с одной из особей поколения «0».

В то время, когда это случится? Подсчитано, что первый неспециализированный предок из поколения «0» появится для поколения, номер которого ориентировочно возможно вычислить при помощи математического выражения log2P (где P — численность популяции). Попросту говоря, большое количество поколений для этого не потребуется.

Для численности 1000 особей это будет приблизительно 10-е поколение.

По прошествии еще приблизительно стольких же поколений уже все особи из поколения «0» станут или неспециализированными предками всех сейчас живущих участников популяции, или по большому счету не будут иметь живущих потомков (за счет прерванных линий). Для популяции в 100 000 особей момент появления первого неспециализированного предка наступает приблизительно через 17 поколений, а через 30 либо чуть больше все особи поколения «0» станут неспециализированными предками всей живущей популяции, не считая тех, кто по большому счету не имеет живых потомков.

Все мы Чингисовичи и Рюриковичи

Из данной нехитрой математики направляться вывод: за последним неспециализированным предком как всего человечества, так и его больших групп через чур на большом растоянии в прошлое ходить не нужно. Вполне возможно все сейчас живущее население Евразии — это потомки любого человека, что жил 1000 лет назад и имел большое количество детей либо внуков. К примеру, бессчётный род Рюриковичей расцвел приблизительно 1000 лет назад, из чего возможно заключить, что на данный момент все русские фактически точно являются прямыми потомками Рюриковичей.

Кроме того в случае если учесть, что вступление участников этого рода в брак было ограничено социальными барьерами, минимального протекания через эти преграды хватало, дабы модель сработала и гены русского княжеско-царского рода добрались до каждого из нас.

Было Батыево проникновение и нашествие на Русь монголов? Значит, возможно смело утверждать, что все русские являются потомками каких-то монголов а также лично Чингисхана (о нем чуть ниже). Но как такое возможно? — возразит кто-то. — Так как в русском генофонде монгольских генов нет!

Да, но это вовсе не обосновывает отсутствие монгольских предков.

Вся популяция может складываться из потомков какого-либо одного человека, но не нести в собственном геноме его участков ДНК. Дело в том, что при геометрическом росте количества потомков часть генов предка в той же геометрической прогрессии будет убывать. Поколений через 35 вполне возможно у данного конкретного потомка не будет уже ни одного унаследованного от предка нуклеотида.

Часть оставшихся от предка генов вычисляется в этом случае как 1 дробить на 2 в степени 35. В случае если учесть, что нуклеотидов у нас около шести миллиардов, получается, что эта часть составит меньше одного нуклеотида.

Сообщалось, что сейчас среди аборигенов Зеленого континента уже нереально отыскать чистый австралийский геном. У всех имеется европейская примесь, не смотря на то, что совсем неясно, откуда она взялась у племен, живущих изолированно в пустынях. Ясно, что это след какого-либо очень редкого контакта, но сейчас все коренные австралийцы — мало белые.

Настоящий геном австралийского аборигена удалось прочесть только сравнительно не так давно, но для этого было нужно применять пример волос аборигена, собранный каким-то антропологом более 100 лет назад.

Случайная Ева

Итак, последний неспециализированный предок человечества значительно ближе к нам, чем возможно было бы поразмыслить. Совсем другое дело, в случае если мы будем искать не просто последнего неспециализированного предка, а последнего неспециализированного предка по какому-то конкретному гену либо по конкретному кусочку генома, скажем, по митохондриальной ДНК либо Y-хромосоме. Как мы знаем, эти две части отечественного генома увлекательны тем, что одна из них (мтДНК) передается строго по материнской линии, а вторая (Y-хромосома) — строго по мужской.

Все другие участки генома мы приобретаем и от отца, и от матери.

Последний неспециализированный предок по прямой материнской линии, что традиционно именуется «митохондриальной Евой», находится в прошлом значительно дальше, чем легко последний неспециализированный предок. Дело в том, что количество потомков некой дамы по прямой женской линии не владеет свойством возрастать в геометрической прогрессии в каждом поколении, а ведет себя совсем в противном случае.

Оно изменяется по закону случайных блужданий — за счет генетического дрейфа. В каждом поколении оно может возрастать на какую-то случайную величину и на какую-то случайную величину уменьшаться, и никакой «памяти» данный процесс не имеет. Но мы все равно имеем дело с математически просчитываемой обстановкой, финал которой возможно угадать.

Допустим, имеется поколение «0», и в нем 20 дам, любая из которых имеет собственный вариант мтДНК.

В новом поколении любая из этих дам создаёт на свет некое количество (к примеру, от 0 до 4) дочерей (сыновьями в этом случае возможно пренебречь). Из общего количества дочерей в поколении остаются опять 20. И каким-то дамам поколения «0» не повезло: они дочерей не родили либо их дочери не выжили.

Так, в поколении «1» разнообразие мтДНК пара уменьшилось. Так происходит от поколения к поколению: неспешно в популяции остается меньше вариаций мтДНК.

И не смотря на то, что частота каждого из 20 гаплотипов колеблется по закону блужданий, приблизительно к 30-му поколению из исходных вариантов остается один. Сейчас дама, которая внесла в поколение «0» данный вариант мтДНК, делается митохондриальной Евой всей живущей популяции. Это стохастический, основанный на случайностях процесс, но финал его неизбежен: все живущие дамы популяции будут прямыми потомками по женской линии одной-единственной дамы из поколения «0».

Из объяснения видно, что митохондриальная Ева ни за что не есть какой-то единственной дамой, которая существовала в далекие времена и от которой все случились. Нет, не считая нее жила целая популяция, и многие из дам поколения «0» также являются предками молодого поколения, но не по прямой женской линии, а уже через посредство сыновей, внуков, правнуков, другими словами предков мужского пола. Возраст у митохондриальной Евы принципиально больше, чем у легко последнего неспециализированного предка.

Ее отделяет от живущего поколения количество поколений, приблизительно равное количеству особей в популяции.

Действительно, стоит оговориться, что все эти выкладки имеют отношение к совершенной панмиктической популяции. В действительности миграции, изоляция части популяции на вторых островах и континентах — все это может оказывать влияние на процесс и повышать колличество поколений. Однако в настоящей истории полная изоляция в случае если и не редкость, то продолжительно по меркам антропогенеза в большинстве случаев не длится.

Население Америки 10−12 тысяч лет пребывало в практически полной изоляции от населения Евразии, но позже приплыл Колумб, и обмен генами продолжился.

Как отметиться в истории

Что касается Y-хромосомного Адама, то возможно ожидать, что, потому, что в различных культурах иногда появляется полигиния, гаремная совокупность, и вероятны ситуации, в то время, когда один мужчина может покинуть тысячи потомков, различные варианты Y-хромосомы будут вытеснять друг друга стремительнее, чем различные варианты мтДНК. И исходя из этого Y-хромосома может временами весьма скоро распространяться.

Занимательная научная работа была проделана в 2003 году, в то время, когда генетики проанализировали Y-хромосомы у большого количества популяций современных азиатов и нашли один ее вариант, появившийся около 1000 лет назад и находившийся у 8% мужчин в 16 популяциях. Общее колличество носителей гена образовывает приблизительно 16 млн человек. Как же имел возможность столь «юный» вариант Y-хромосомы так обширно распространиться?

Случайным дрейфом, колебаниями частот аллелей он таких показателей достигнуть не имел возможности. Следовательно, ему помог отбор, неслучайное, избирательное размножение носителей данной Y-хромосомы. По многим косвенным показателям возможно высказать предположение, что данный вариант появился или у самого Чингисхана, или у его ближайших предков по отцовской линии и распространился в следствии завоеваний.

Эту догадку подтверждает и совпадение границ ареала распространения данного варианта Y-хромосомы с контурами империи Чингисхана. Имеется и особые случаи, каковые подтверждают эту догадку. К примеру, в Пакистане живет маленькой народ, люди которого вычисляют себя потомками Чингисхана.

И как раз среди них найден большой процент «чингисхановского» варианта, при том что у окружающих племен таковой Y-хромосомы нет.

Так какое количество их было?

Но в случае если генетические изучения не подтверждают библейский миф

о происхождении всех людей от одной пары, то от какого именно количества особей случилось человечество? Тут вероятны лишь весьма приблизительные оценки, основанные на характере генетического полиморфизма современного человечества.

Дело в том, что «бутылочные горлышки» — периоды резкого сокращения численности — оставляют характерные следы в геноме, и возможно с известной долей возможности просчитать колебания численности предковой популяции в прошлом. Расчеты говорят о том, что предки всего внеафриканского человечества испытали «горло бутылки» 100 000 лет назад — это соответствует выходу из Африки маленькой группы «сапиенсов». Предки людей, заселивших позже всю Евразию, Австралию и обе Америки, имели начальную численность порядка нескольких тысяч.

Если бы популяция сократилась до одной пары особей, мы бы имели весьма резкое сгущение точек схождения по различным генам в данный гипотетический период в прошлом. Но ничего аналогичного не отмечается: эволюционные деревья, выстроенные по различным генам, уходят на большом растоянии в глубь времен а также за момент появления Homo sapiens. Это показывает, что численность отечественной предковой популяции ни при каких обстоятельствах не понижалась до экстремально низких значений.

Адамов и Ев было пара тысяч, а возможно, тысяч 10−20.

Точки схождения

Митохондриальную Еву и Y-хромосомного Адама корректнее именовать точками схождения. Это те точки на эволюционном дереве, где все ветви сходятся в один узел. Такая точка имеется у дерева, выстроенного по любому гену.

В случае если забрать какой-нибудь ген на аутосомах (неполовых хромосомах), точка схождения окажется, в большинстве случаев, еще древнее, чем митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам. МтДНК имеется у женщин и мужчин, причем лишь в одном варианте, а потомству передается лишь материнская мтДНК.

Y-хромосома имеется лишь у мужчин и также только одна. Ген, пребывающий на аутосоме, имеет в четыре раза громадную действенную численность, поскольку и у самок, и у самцов он существует в двух экземплярах (вариантах) и потомству передается от обоих своих родителей. Так, возможно ожидать, что последний неспециализированный предок (точка схождения) по любому аутосомному гену будет приблизительно в четыре раза глубже в прошлом, чем митохондриальная Ева.

По некоторым генам точка схождения может пребывать кроме того раньше, чем точка расхождения предков человека и шимпанзе. Значит, еще тогда существовало две вариации данного гена и оба перешли в популяцию Homo sapiens.

Все древнее и древнее

До недавних пор считалось, что и митохондриальная Ева, и Y-хромосомный Адам приблизительно «одновозрастны» и оба жили в Восточной Африке 180−190 тысяч лет назад. Быть может, эта оценка основывалась на неполном знании о генетическом разнообразии человечества. Достаточно отыскать в дебрях тропической Африки хоть одного человека с малоизвестным ранее вариантом мтДНК, и Ева сходу станет древнее.

Сравнительно не так давно у чернокожего обитателя США при анализе ДНК нашли малоизвестный ранее тип Y-хромосомы. А это значит, что «постареть» придется Y-хромосомному Адаму.

Статья «Адам, Ева и математика» размещена в издании «Популярная механика» (№127, май 2013).

Discovery. Настоящая Ева / 1 серия


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: