Голубоглазая ошибка

Датские учёные установили ту самую «букву» ДНК, случайная замена которой привела к появлению на планете голубоглазых людей. У них действительно мог быть общий предок, но о том, где и когда он жил, эти результаты – вопреки поднятой в прессе шумихе – не говорят ни слова.

Если бы авторы Библии писали в стиле Гончарова, то они наверняка не забыли бы упомянуть, что у Адама были темные волосы и карие глаза. И если теологов этот вопрос вряд ли заинтересует, то антропологи склоняются к той точке зрения, что общий предок современного человека разумного, если, конечно, он был общим, выглядел именно так.

Чем же мы обязаны такому разнообразию окрасок радужки, настоящей палитре, варьирующей от серо-голубого до темно-коричневого?

Цвет радужной оболочки глаза, так же как и кожи, определяется отложением черного пигмента – меланина, только, в отличие от загара, его нельзя приобрести, проведя чуть больше времени на солнце. Он незначительно меняется в течение жизни – все дети рождаются с гораздо более светлым оттенком, окончательно цвет глаз формируется к концу второго года жизни, это связано с биохимическими превращениями пигмента уже в радужке. Но схема его распределения, так же, как и количество, определяются генетически.

По мере увеличения количества пигмента цвет глаз меняется от красного у альбиносов (при полном отсутствии меланина) через серый, голубой к коричневому. Кстати, и выражение «небесно-голубой» не лишено смысла: причина, по которой глаза с малым содержанием меланина кажутся голубыми, та же, по которой голубым кажется небо – имеет место «рассеяние Рэлея», которому более подвержен свет с короткой длиной волны. Только в случае с небом это рассеяние на молекулах воздуха, а в случае с глазами – на частичках пигмента, лишь частично заполняющих радужку.

Если насчет природы окраски ученые «договорились» ещё пятьдесят лет назад, то понимание генетического механизма, лежащего в основе этих изменений, постоянно меняется.

Это был один из первых признаков человека, для которого было установлено наследование по законам Менделя еще в конце XIX века. Схема достаточно проста: есть вариант гена, кодирующий максимальное количество пигмента, назовём его К (от «карий»), и другие варианты, по мере убывания количества пигмента – З и Г. Случай с альбинизмом, когда пигмента нет совсем, мы пока опустим; глаза альбиносов красные, так как через радужку видна кровь в сосудах глаза.

Подобные «варианты» называются аллелями, потому что располагаются в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом. Поскольку клетки нашего тела диплоидны, то есть содержат 23 пары гомологичных хромосом, то и каждый аллельный ген встречается в каждой клетке в двух вариантах, которые могут совпадать.

Например, если это К и К, глаза будут карими, З и Г – зелеными, а голубыми они будут только в том случае, если оба аллеля будут представлены одним вариантом – Г.

В генетике такой механизм взаимодействия называется доминированием, то есть более «темный» – доминантный ген всегда подавляет более «светлый» – рецессивный. Ведь даже одного «темного» аллеля хватит, чтобы выработать достаточное для коричневой окраски количество меланина.

Как и с цветом волос, и с другими наследуемыми по принципу доминантности признаками, логичным было предположение, что изначально все люди обладали самым «сильным» вариантом, в наших обозначениях их генотип выглядел бы как КК. Потом случайно возникла мутация – Г, то есть организм с генотипом КГ. Естественно, он никак не отличался от своих сородичей, а потому аллель Г потихоньку распространялся среди всей популяции, а если учесть многочисленные близкородственные скрещивания, то достаточно быстро стали рождаться мальчики и девочки с голубыми глазами, то есть генотипом ГГ.

Данная схема появления голубых глаз возникла не вчера и не месяц назад. Более того, уже два десятка лет существует гипотеза, что произошла эта мутация в неолите, не более 10 тысяч, но и не менее 6 тысяч лет назад, когда эта культура дошла до северо-запада Европы. Географические особенности расселения голубоглазых людей и исторические свидетельства указывают и на место её возникновения – земли в районе Чёрного моря, откуда люди расселялись на север и запад Европы. Тем не менее генетических подтверждений такой гипотезе до сих пор не было. Например, было непонятно, является ли мутация общей для всех голубоглазых людей, или она определяется разными дефектами, одинаково приводящими к нарушениям в накоплении меланина в радужке.

В любом случае, данную мутацию можно с определенными оговорками отнести к нейтральным, то есть не влияющим на здоровье и поведение, а следовательно – и на то, сколько потомков оставит её носитель. Поэтому её распространению ничто не мешало. «Оговорками» могут быть, например, эстетические предпочтения второй половины, определяемые скорей эпохой и культурой каждой нации.

Разумеется, знакомая со школы схема конца XIX – начала XX века за прошедшие с тех пор годы претерпела изменения.

Например, совсем недавно, в 2006 году было показано, что зелёный цвет глаз вызван ещё и химической модификацией экспрессии пигмента в глазах. С точки зрения содержания пигмента в радужке – и, соответственно, особенностей наследования – зелёные глаза мало отличаются от карих.

Кроме того, последние работы, опубликованные в начале года American Journal of Human Genetics, показывают, что гены, отвечающие за окраску, располагаются не в одном локусе, а занимают изрядную часть пятнадцатой хромосомы. И хотя ключевым в этом процессе и является ген HERC2, в котором уложены регуляторы других генов, в частности – OCA2, доказать отсутствие влияния со стороны ещё 11,7 кб ДНК ученым, как они не пытались, не удалось.

Отсюда следует, цвет глаз нельзя точно определить, исходя из законов Менделя о полном доминировании, когда один аллель полностью подавляет другой, – здесь принимают участие несколько генов, да и аллели взаимодействуют между собой. Сюда же можно добавить систему генов, отвечающую за распределение этого пигмента и, как следствие, за оттенки глаз.

Недавно появилось первое генетическое свидетельство в пользу гипотезы возникновения «голубоглазой» мутации у побережья Чёрного моря. Датские учёные обнаружили, что эта мутация действительно одинакова у абсолютного большинства всех людей с голубыми глазами. Правда, присутствует эта мутация всё же в нескольких вариантах, так что говорить о едином предке не приходится, но тем не менее значительная часть синеглазых могут быть родственниками.

Стоит отметить, что это наблюдение никоим образом не подтверждает гипотезу черноморского происхождения мутации. Однако она выбивает почву из-под ног противников этой гипотезы, надеявшихся найти союзников в лице генетиков.

Датские ученые проанализировали гены HERC2 и OCA2, ответственные за окраску радужки среди датчан, турок и иорданцев. Работа датчан опубликована в январском номере журнала Human Genetics. «Сузив» область поиска до 166 тысяч пар азотистых оснований, ученые пришли к выводу, что за «основной» цвет глаз ответственен интрон 86 гена HERC2, единственная замена нуклеотида в котором (точечная мутация – SNP, или снип) и привела к появлению светлых глаз.

В ДНК кареглазых людей в позиции rs12913832 на длинном сегменте 15-й хромосомы стоит аденин. Более того, участок генетического кода, соответствующий этой позиции, есть у огромного числа млекопитающих – от мышей и кошек до собак, коров и шимпанзе. А вот у голубоглазых Homo sapiens здесь появился гуанин. Буква А генетического кода поменялась на Г. Лабораторные исследования также показали, что такая замена значительно изменяет активность ферментов, влияющих на экспрессию меланина в радужной оболочке.

Дальнейший анализ выявил, что такая подмена присутствует в 15-х хромосомах голубоглазых людей в четырёх вариантах. Эти гаплотипы учёные незамысловато назвали h1, h2, h3 и h4. Первый тип встречается у 97% обследованных, и находили его не только в Дании, что вряд ли может быть удивительно, но и в таких неголубоглазых странах, как Иордания и Турция. Отличает этот тип от «кареглазых» гаплотипов изменение ещё в пяти позициях того же участка той же хромосомы, а значит, возник этот тип, скорее всего, одновременно с «голубой» мутацией. На остальные три варианта пришлись ещё 3% голубоглазых.

Сейчас учёные полагают, что гаплотипы h2, h3 и h4 могли возникнуть позднее, как результат более поздних мутаций h1. В этом случае речь действительно может идти об общем предке.

Тем не менее ни к месту, ни к времени его рождения эти выводы отношения не имеют.

Если время возникновения мутации ещё можно очень грубо оценить на основе частоты возникновения мутаций (как голубоглазой, так и тех, что отличают h1 от его «кузенов» h2–4), то для установления географических истоков генетическими методами требуются совсем другие входные данные – о распределении этой мутации по планете.

ТЕКСТ: Пётр Смирнов