Генетика стремительно развивается. Ученые говорят, что перед ними открываются возможности, которые раньше воспринимались не иначе, как фантастические и абсолютно не реальные. Еще сравнительно недавно снимались фильмы о том, как в обществе будущего люди отправляются в специальные центры, чтобы выбирать внешность будущего ребенка. Сегодня исследователи говорят, что это возможно.
Василий Панкратов, научный сотрудник лаборатории нехромосомной наследственности Института генетики и цитологии НАН Беларуси. Фото Настасьи Ровдо.
Василий Панкратов работает научным сотрудником лаборатории нехромосомной наследственности Института генетики и цитологии НАН Беларуси. Совместно с коллегами он занимается популяционной генетикой человека, изучает с этой точки зрения группы людей. Население Минска, Минской области, Беларуси, Восточной Европы, Евразии или всего мира — это все популяции.
«Во-первых, нас интересует, насколько генетически различные популяции схожи или не схожи. К примеру, с кем генетически схожи белорусы: с русскими, поляками или еще с кем-то. Во-вторых, мы хотим понять, как генофонд, совокупность генетического материала, меняется во времени. Какие факторы на это влияют, какие закономерности здесь есть, — объясняет Василий Панкратов. — Таким образом мы сможем в какой-то степени изучать историю. К примеру, как образовалась та или иная этническая группа, как изменялась численность людей в популяции, какие специфические заболевания были ей свойственны».
С кем белорусы схожи генетически
Белорусы похожи на своих соседей, говорит ученый. Однако генофонд в Восточной Европе до такой степени перемешан, что сказать, с какими из соседей у нас схожесть наиболее выраженная, чрезвычайно сложно.
«Если мне дадут образец ДНК жителя Восточной Европы, то максимум, что можно сказать, — это что он с вероятностью 60% является белорусом и с вероятностью 40% — русским. А в большинстве случаев будет по 25 процентов, что он поляк, белорус, украинец или русский.
Может быть, точно определять этническое происхождение по ДНК станет возможным в будущем, когда мы будем располагать гораздо большей выборкой образцов, для которых проанализирована вся ДНК, а не только отдельные ее фрагменты, и мы сможем заметить даже мелкие различия».
Фото pi.tedcdn.com
Ранее в Институт генетики и цитологии мог обратиться любой желающий для того, чтобы узнать, кем были его предки. Однако к настоящему времени эту услугу перестали оказывать.
«Дело в том, что большинству жителей Беларуси после такого анализа скажут: «Вы типичный житель Беларуси». Или еще шире: «Вы типичный житель Восточной Европы, и ваши предки, скорее всего, несколько тысячелетий жили на этой территории». И для большинства это будет не то, чего они ждали, — говорит Василий Панкратов. — Как по мне, генетический анализ на определение происхождения имеет смысл тогда, когда есть, к примеру, семейная легенда.
Однажды к нам пришел человек, который исследовал архивы, изучал семейную историю, и хотел проверить гипотезу о том, что одна из его прабабушек была марийкой и происходила с Урала. Мы сделали анализ, и результаты соответствовали этой гипотезе. Его вариант «женской» ДНК, которая передается по прямой женской линии, более характерен для Сибири, чем для Беларуси. Это еще не доказательство, но это факт, который подкрепляет его гипотезу».
Фото pi.tedcdn.com
Еще год тому назад Василий Панкратов, работая над диссертацией, исследовал генофонд белорусских татар. Выяснилось, что у белорусских татар треть составляют варианты ДНК, которые встречаются в настоящее время в Сибири, Монголии, на Алтае, в Средней Азии. Несмотря на то, что татары длительное время проживают на территории Беларуси, они до сих пор сохранили генетический след своих предков. Более того, их «материнская» ДНК, то есть передающаяся от матери, имеет около 30 процентов общего с азиатскими популяциями.
«Это значит, что мужчины-воины татары, которые пришли на наши земли, не только брали белорусок в жены. Некоторые из них пришли со своими семьями. Более сложные анализы показали, что сначала происходило смешение между мигрантами азиатского происхождения с местным населением, а спустя какое-то время образовался определенный барьер — и они перестали смешиваться. Иначе говоря, с течением времени они, скорее всего, стали бы очень похожими на белорусов. И это соответствует тому, что мы знаем: Витовт сначала дал добро на браки между татарами и местными женщинами, а через какое-то время был введен запрет на межконфессиональные браки. Поскольку татары были мусульманами, то, соответственно, не могли сочетаться браком с местным населением. Именно ввиду этого барьера они и сохранили свою генетическую идентичность», — объясняет генетик.
Фото si.wsj.net
В настоящее время Василий Панкратов занимается новым проектом, который связан не с отбором материала, а с анализом накопленного, причем не только нашей страной, но и другими. Здесь фокус исследователей шире, они намерены выяснить, насколько генетическое прошлое жителей Восточной Европы отличается от Западной.
Ученые пытаются работать и с древней ДНК, которую можно выделять из останков — тех же костей или зубов.
«Наша страна климатически не очень благоприятна, поскольку останки лучше сохраняются либо на севере, в вечной мерзлоте, либо в пещерах с соответствующим микроклиматом. Тем не менее, положительные результаты имеются, — уверяет Василий Панкратов. — У нас есть археологические материалы, из которых удалось взять ДНК. Мы сможем выяснить конкретнее, как менялся генофонд во времени не через какие-то математические анализы и статистики, а сравнив то, что имеем сейчас, с тем, что было несколько столетий или тысячелетий назад».
Как меняется ДНК
Весь мир вокруг нас состоит из химических веществ. Они разные, поэтому и состоящие из них предметы, материалы разные. ДНК — тоже химическое вещество, причем с очень длинными молекулами. Часто говорят «цепочка ДНК», так как эти длинные молекулы состоят из маленьких «кирпичиков». Одна хромосома человека может быть длиной около 2 сантиметров, что для молекулы очень много. Эта одна хромосома может включать десятки миллионов «кирпичиков». А одна клетка человеческого организма содержит ДНК длиной около двух метров, при этом количество блоков-«кирпичиков» будет достигать 6 миллиардов.
ДНК отвечает за то, какие мы есть. Не на сто процентов, но в большой степени, отмечает генетик. Она определяет цвет глаз, волос, кожи, особенности здоровья, влияет на психические черты и даже склонности к той или иной деятельности. Например, математические или лингвистические способности в определенной степени зависят от ДНК.
«Когда мы говорим об изменении ДНК, используем слово «мутация». Большинство мутаций, которые происходят у людей, никак не влияет на здоровье или внешность. Кстати, их-то мы и используем для наших исследований, поскольку на них не влияет среда, в которой живут люди. Конечно, мутации бывают вредными, они происходят в тех частях ДНК, которые все-таки за что-то отвечают. И еще реже происходят полезные мутации», — говорит Василий Панкратов.
Фото cargocollective.com
Три полезные мутации
Несколько тысяч лет тому назад в Европе люди стали разводить коров и пить молоко, рассказывает генетик. Мы хорошо знаем, что обычно млекопитающие пьют молоко в детском возрасте, а потом утрачивают эту способность. Вопрос: как люди научились пить молоко? Когда возникла мутация, которая привела к тому, что способность усваивать молоко не пропала с возрастом? Ведь дальше, в результате естественного отбора, те, кто имел эту способность, с большей вероятностью выживали в сложных условиях, когда попросту нечего было есть.
«Мы знаем, что среди современных людей не все могут пить молоко, — говорит ученый. — Большинство европейцев может, а большинство азиатов — нет, поскольку у них из-за этого возникают проблемы с желудком. Можно сказать, что люди, которые сегодня не могут пить молоко, менее эволюционно продвинутые. В Азии же не было того животноводства, при котором бы получали молоко с целью потреблять его в пищу, поэтому, это свойство не являлось полезным. Там же, где начали разводить коров и потреблять молоко, способность усваивать молоко стала полезной и распространилась на всю популяцию».
Исследователь приводит и другой пример. Есть люди, генетически устойчивые к СПИДу. Это значит, что произошла мутация, благодаря которой вирус не может размножаться в клетках таких людей. Их в европейской популяции около одного процента.
«С точки зрения классической эволюционной теории мы понимаем почему. Не так уж много людей погибает от СПИДа. Если бы началась тотальная эпидемия, тогда бы эта мутация оказалась очень полезной. Люди, выжившие благодаря ей, передавали бы ее последующим поколениям. Все-таки ситуация со СПИДом в Европе не настолько острая, поэтому доля этой мутации невысока», — говорит ученый.
Или еще один пример.
«Если кто-то бывал в горах на большой высоте, тот знает, что большинству людей, особенно тем, кто привык жить внизу, находиться там сложно. Не хватает кислорода, трудно дышать, болит голова, тошнит. А вот, к примеру, тибетцы живут в горах долгое время, и выяснилось, что они приспособлены к этим условиям генетически, — объясняет Василий Панкратов. — У них есть мутации, которые позволяют им жить и комфортно себя чувствовать на большой высоте. Если белорусы поедут жить в Тибет, то, хотя они и приспособятся к низкой концентрации кислорода, но за счет большого количества эритроцитов в крови это повлечет негативные последствия. Ведь если красных клеток слишком много, возникает высокий риск того, что они застрянут в сосудах и спровоцируют инсульт или инфаркт».
Генетик отмечает, что мутации происходят все время. Каждый из нас отличается от родителей примерно на 60 букв. Правда, эти 60 букв — из шести миллиардов.
Генетика будущего
Исследователь говорит, что уже сейчас белорусские генетики, проанализировав только отдельные части ДНК, могут определить, какие лекарства могут навредить человеку. С учетом этого можно планировать лечение, причем не только подбирать правильные лекарства, но и определять правильную дозу.
Уже сейчас белорусские генетики могут сказать, является ли человек носителем тех или иных генетических заболеваний.
«Половину генетического материала мы получаем от матери и половину — от отца. То есть каждый ген, за что бы он ни отвечал, представлены двумя копиями — от матери и от отца. Некоторые люди получают одну нормальную копию, а другую — с вредной мутацией. Сами они здоровы, но являются носителями. И если два таких человека заведут ребенка, то он может родиться больным, — рассказывает Василий Панкратов. — Чаще всего к нам обращаются люди, у которых в семье бывали случаи генетического заболевания. Они хотят узнать, каков риск того, что ребенок родится больным».
Генетик отмечает, что сегодня можно проводить диагностику здоровья ребенка еще до его рождения, проверить, нет ли у него генетических заболеваний, еще когда женщина беременна. Делали это и раньше, но более сложными, неприятными и болезненными методами. Теперь же у беременной женщины берут кровь из вены, отделяют ДНК матери от ДНК ребенка и проводят анализ.
«Далее мы подходим к черте, когда наши возможности сталкиваются с вопросами этики. Например, мы выяснили, что и муж, и жена, являются носителями какого-то заболевания. Они понимают, что с вероятностью 25 процентов в них родится больной ребенок. Тем не менее они хотят ребенка, и хотят, чтобы он был здоровым. Теперь, с помощью достижений генетики и экстракорпорального оплодотворения, мы можем получить несколько эмбрионов, каждый из них проверить на наличие этого заболевания, выбрать здоровый эмбрион и подсадить его в матку. В результате женщина родит здорового ребенка», — рассказывает ученый.
А дальше начинается научная фантастика, которая, как уверяет исследователь, становится действительностью. Он приводит в пример фильм «Гатака», снятый в 1997 году, в котором рассказывается об обществе будущего, где еще до беременности родители идут в центр и заказывают ребенка, мол, «хочу высокого блондина с голубыми глазами» и далее в том же духе.
«Мы пока еще не знаем, каковы генетические основы всех признаков человека, но мы знаем много.
Технологии уже позволяют взять зиготу, одну клетку, из которой в дальнейшем образуется эмбрион, а потом и человек, и генетически изменить ее почти что как угодно, — утверждает Василий Панкратов. — Конечно, не получится создать супермена со стальной кожей, но в пределах тех признаков, которые встречаются у людей, можно сделать какие угодно изменения. Можем выбрать цвет глаз, волос, повлиять на рост человека, его склонности.
И прежде всего, можем избавить от заболеваний, которые либо полностью являются генетическими, либо имеют генетический компонент. При условии, что мы знаем, какой именно ген и в каком направлении мы хотим изменить, технически это вполне возможно. Ограничения преимущественно этические. И я думаю, мое поколение столкнется с тем, что придется решать, хотим ли мы этого».
Читайте также:
Генмодифицированные спортсмены? Редактирование ДНК? На что способна белорусская генетика
