Многонациональные исследования, проводимые генетиками Гарвардской медицинской школы и опубликованные 21 сентября в журнале Nature, также предполагают, что ни один ген не может объяснить значительный культурный и когнитивный прогресс в человеческом развитии, который произошел около 50 000 лет назад.Исследование представляет собой самый большой набор данных о высококачественных последовательностях генома малоизученных популяций, добавляя почти 6 миллионов пар оснований ДНК к «канонической» последовательности генома человека, опубликованной в 2001 году.
Эти данные идентифицируют миллионы ранее неизвестных популяционных мутаций, которые могут помочь ученым разработать точные диагностические тесты и методы лечения в их стремлении улучшить здоровье малообеспеченного населения мира.Большинство исследований популяционного секвенирования генома на сегодняшний день сосредоточено на небольшом числе больших популяций. В ходе исследования, проводимого под руководством HMS, для сравнения были секвенированы образцы из 142 небольших популяций, большинство из которых ранее не были изучены.«Как люди, мы не просто люди, которые живут в промышленно развитых странах, и мы не просто люди, которые живут в численно больших группах», — сказал Дэвид Райх, профессор генетики в HMS и старший автор исследования. «Если мы хотим понять, кто мы на самом деле, мы должны понимать, что некоторые из наиболее интересных аспектов человеческого разнообразия присутствуют только в недостаточно представленных небольших популяциях».
«Мы хотели выйти в мир и собрать как можно больше этнически, лингвистически и антропологически разнообразных образцов», — сказал Свапан Маллик, директор по биоинформатическим системам в лаборатории Райха и первый автор исследования.
Анализ команды уже дает ответы на вопросы о генетическом происхождении различных популяций, но, как отмечают исследователи, эти выводы являются лишь вехой на более длительном пути.«Конечно, в мире есть тысячи этнически отличных друг от друга групп населения, и необходимо сделать гораздо больше», — сказал Маллик.
Уточняющая историяРайх, Маллик и их международная группа коллег начали с выбора по два генома из 51 популяции, представленной в коллекции под названием «Проект разнообразия генома человека». Затем они собрали образцы от членов 91 другой группы, включая различные индейские, южноазиатские и африканские народы, ранее не включенные в полногеномные исследования, и отправили ДНК на секвенирование. Всего в рамках проекта проанализированы геномы 300 человек.
Ключевой вывод о том, что подавляющее большинство современных человеческих предков среди неафриканцев происходит от одной популяции, мигрировавшей из Африки, также подтверждается двумя другими исследованиями полногеномного секвенирования, одновременно появившимися в Nature. Один, возглавляемый эстонской группой, сосредоточился на 379 полногеномных последовательностях; другой, возглавляемый датской группой, проанализировал 108 австралийцев и новогвинейцев.Вместе эти три исследования сняли давний вопрос о том, происходят ли в значительной степени коренные народы Австралии, Новой Гвинеи и Андаманских островов от второй группы, которая ранее покинула Африку и огибала побережье Индийского океана.
Нет, говорят исследователи HMS.«Наша лучшая оценка доли предков из популяции, вышедшей рано, — равна нулю», — сказал Райх, который также является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза и ассоциированным членом Института Броуда. «Взятые вместе, все три исследования оставляют место для маневра максимум для двух процентов».Исследование под руководством HMS также показало, что общие предки современных людей начали различаться по крайней мере 200000 лет назад, задолго до того, как произошло расселение из Африки.«Было неясно, представляет ли группа, распространившаяся за пределы Африки, большую часть населения Африки», — сказал Маллик. «Это действительно показывает, что до расширения было много подструктур».
Дополнительное открытие, что одна только генетика не может объяснить ускорение культурного, экономического и интеллектуального прогресса за последние 50 000 лет, противоречит популярной гипотезе в этой области.«Кажется, не было одной или нескольких способствующих мутаций, которые внезапно появились у наших предков и позволили им мыслить совершенно иначе», — сказал Райх.Вместо этого, говорят исследователи, совокупность факторов, включая окружающую среду, образ жизни и, возможно, гены, ускорила произошедшие быстрые изменения.
«Генетики часто ищут примеры, объяснением которых является генетика. Здесь, как это ни парадоксально, генетические данные показывают, что четких генетических ответов не будет», — сказал Райх.Преодоление препятствий
Маллик и его коллеги преодолели значительные логистические трудности, связанные с обменом и обработкой огромного количества данных.Часто в исследованиях такого масштаба данные собираются во многих лабораториях, которые используют разные машины для секвенирования и разные экспериментальные протоколы.
Это может создавать так называемые эффекты пакетной обработки, которые затрудняют различение истинных различий между образцами. Текущее исследование свело к минимуму эффекты партии, отправив все образцы в один центр для одновременного секвенирования.Команда сделала большую часть набора данных общедоступной в 2014 году; несколько исследовательских групп уже использовали его в своих исследованиях.В некотором смысле, по словам авторов, полученные к настоящему времени результаты — лишь верхушка айсберга.
«Наша группа не может проанализировать даже малую часть того, что представляют собой данные», — сказал Маллик. «Наша цель — распространить данные и позволить людям использовать их для решения своих собственных вопросов».Первичное финансирование исследования, получившего название «Проект разнообразия генома Саймонса», было предоставлено Фондом Саймонса (SFARI 280376) и Национальным научным фондом (BCS-1032255).