Анатолий Клёсов
Профессор, президент Академии ДНК-генеалогии
ДНК-генеалогия представляет собой новое междисциплинарное направление в развитии естественных наук, которое способно существенным образом расширить познавательные возможности гуманитарных и в первую очередь исторических наук.
Она насчитывает уже 15 лет в своем становлении, начиная от появления названия и первых статей–очерков по новой теме. Конечно, для молодой науки это совсем ничего, и было бы ничего, если бы не бурное развитие за это время средств информации и коммуникации, появление автоматизированного поиска в базах данных, скоростных персональных и профессиональных компьютеров, сетевых научных журналов и прочих последствий интернета, который сам за это время интенсивно развивался.
НЕ ПУТАТЬ С ГЕНЕТИКОЙ
Что изучает ДНК-генеалогия, и почему она так важна для исторической науки
Увидев в названии новой дисциплины слово «ДНК», читатель может подумать, что речь идет о генетике. Безусловно, генетики изучают ДНК, но не только они. ДНК – это кислота и полимер, а химики работают с кислотами и полимерами, значит, изучают и ДНК, но инструментами другой науки – химии. Если генетика – это наука о генах и мутациях в них, то ДНК-генеалогия гены не изучает, а является разделом физической химии, входя в ее подраздел «химическая кинетика», который занимается скоростями химических и биологических реакций. И в этом качестве ДНК-генеалогия помогает решать исторические задачи. Подобные примеры междисциплинарного взаимодействия хорошо известны. Например, радиоуглеродный метод давно уже помогает археологам датировать находки, а за его разработку была присуждена Нобелевская премия по химии.
Результатом всего этого явилось то, что за указанные 15 лет создание методологии ДНК-генеалогии было практически завершено, новое научное направление отработано на тысячах конкретных примеров, вышло более двадцати книг в разных странах, в том числе в России, США, Сербии, Чехии и Словакии, обзоры в арабских странах. Выходят книги историков и специалистов по социологическим дисциплинам, авторы которых начинают с того, что без ДНК-генеалогии эти книги не могли бы появиться. Всё чаще становится понятным, какие выводы и концепции исторических наук, лингвистики, антропологии, этнографии, этнологии нуждаются в серьезном пересмотре с учетом новых данных.
ДНК-генеалогия изучает историю человеческих родов. Для нее род – это гаплогруппа, то есть совокупность гаплотипов, объединенная «групповой» необратимой мутацией, присущей потомкам одного «патриарха», как правило, тысячелетия назад. Каждая гаплогруппа имеет определенное обозначение. К примеру, среди этнических русских есть три основные гаплогруппы – R1a, I2a и N1a1, плюс десяток-полтора относительно малочисленных. Любой современный этнос представляет собой совокупность разных гаплогрупп.
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
Древних скандинавов на Русской равнине не было, показывает изучение ДНК-генеалогии
Не секрет, что исторические науки очень политизированы, как, впрочем, любые науки о человеке. Исторические науки далеко не всегда имеют дело с фактами, они в огромной степени строятся на интерпретациях, которые заполняют лакуны в фактических материалах. Например, князь Рюрик – это летописная фигура, все «знания» о нем построены (интерпретированы) на летописных источниках, написанных через столетия после его летописных же времен. То, что он якобы призван из Скандинавии, – это тоже интерпретация.
Началось с того, что Иоганн Шумахер, секретарь петербургской Академии наук, объявил: «Я же, основываясь на свидетельствах, сохраненных шведскими писателями, представляю себе, что русская нация ведет свое начало от скандинавских народов». Он «представляет»! Какие писатели, какие сохраненные свидетельства – не указывается, есть исключительно его мнение, и на основании этого мнения делается вывод.
ДНК-генеалогия в этом вопросе уже показала, что его «представление» было неверным. Ключевые (в данном контексте) мутации в ДНК у скандинавов и русских оказались разными, это разные ДНК-линии, разная наследственность. Более того, ДНК-генеалогические данные показывают, что древних скандинавов на Русской равнине практически не было. Их потомков сегодня очень много на Британских островах, но буквально единицы в России, на Украине, в Белоруссии и Литве. Согласны с этим генетики или нет – не имеет большого значения, поскольку ДНК-генеалогия использует совершенно иную методологию.
Гаплогруппа R1a распространена по всей Евразии, включая китайцев, индийцев, уйгуров, киргизов, таджиков, узбеков, пуштунов, арабов, шотландцев и десятки других народов. В ней насчитывается 740 ветвей, и каждая со своей историей, временем жизни общего предка и археологическими параллелями.
Историк Герман Артамонов, выступая в одной из передач, рассказывал, что хотел разобраться в ДНК-генеалогии. И для облегчения этой задачи, как он думал, начал с чтения «критиков». Каково же было его удивление, когда он вскоре обнаружил, что «критики» не критикуют и вообще не рассматривают мутации в ДНК и способы их количественного анализа, что есть суть ДНК-генеалогии. Они «критикуют» исторические выводы (!) ДНК-генеалогии, на что Герман Артамонов резонно заметил: уж это оставьте нам, историкам. И он совершенно прав, потому что ДНК-генеалогия предоставляет исторической науке новые независимые данные, которых раньше просто не было.
Мутации в Y-хромосоме ДНК каталогизированы, методы расчета многократно отработаны – здесь всё в порядке. Да еще бы было не в порядке – это профессиональная область, в которой автор этой статьи стал доктором наук в 30 лет и тогда же профессором и опубликовал немало учебников именно по этим методам расчетов в химической и биологической кинетике. Кстати, химическую кинетику в Средние века называли «математическая химия», и совершенно обоснованно.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИСТОРИЯ
Корни большинства этнических русских, украинцев и белорусов уходят на 5000 лет назад
ДНК-генеалогия основана на выявлении мутаций в Y-хромосоме или в митохондриальной ДНК и понимании закономерностей их возникновения, проведении расчетов числа мутаций, происходящих во времени, и выявлении закономерностей исторических процессов с участием носителей этих мутаций и их потомков, живущих в настоящее время. По сути, это молекулярная история.
ДНК-генеалогия строится на фундаментальном положении, что Y-хромосома, она же мужская половая хромосома, передается полностью от отца к сыну путем ее детального копирования. Y-хромосома состоит из 58 миллионов нуклеотидов в виде их непрерывной цепочки, а всего нуклеотидов там имеется четыре типа. Их называют аденин, гуанин, тимин и цитозин. Эти четыре нуклеотида составляют Y-хромосому в самых разнообразных сочетаниях и повторах. Правда, слова «передается полностью» не совсем точны: в среднем при копировании Y-хромосомы от отца к сыну происходит одна мутация (в 58 миллионах нуклеотидов) на поколение.
Иначе говоря, при переписывании Y-хромосомы биологической «копировальной системой» в среднем раз в поколение происходит одна необратимая мутация. Ее называют «снип-мутация» – от англоязычного сокращения SNP, то есть «однонуклеотидного полиморфизма». Таких мутаций у каждого человека многие десятки тысяч, идущих еще от древних приматов. Время от времени мутированные Y-хромосомы отделяются при передаче от отца сыновьям от «основной», немутированной в том месте цепочки поколений, так что между братьями образуется «развилка», и так образуются гаплогруппы. В каждой гаплогруппе есть свои характерные мутации, к которым в дальнейшем добавляются еще мутации, в среднем раз на поколение на всю Y-хромосому.
В итоге образуется что-то вроде дерева, в котором ветви расходятся с древнейших времен, от древнейших приматов, подразделяемых на рода и виды, а до того – от еще более древних существ, млекопитающих, хордовых и так далее. Никто, конечно, такого дерева в виде иллюстрации не строил, поскольку наука не знает почти ничего о мутациях в их древнейших ДНК, и пока такое дерево (в его графическом исполнении) не уходило в глубь тысячелетий дальше Homo sapiens и его ближайших родственников рода «Люди», то есть Homo, а именно: глубже 200–300 тысяч лет назад. Более того, ранее 100–150 тысяч лет назад это дерево имеет весьма приблизительный вид, но начиная с 60 тысяч лет назад и до нашего времени оно уже неплохо детализировано и содержит десятки тысяч снипов.
Эти снипы расходятся по немногим основным ветвям Y-хромосомы, которых еще 15–20 лет назад насчитывали пару десятков для всего человечества, а сейчас, после приведения в бóльший порядок классификации гаплогрупп, насчитывают уже 36. Ряд гаплогрупп считаются больше условностями, но это никому не мешает. Для примера: среди этнических русских основной гаплогруппой является R, ее доля среди всех составляет 57%, столько же насчитывают для доли ее нижестоящей линии R1, просто потому что свободной R уже не осталось. Такая Y-хромосома в людях мутировала за десятки тысяч лет, она просто «сидит» в классификации, а вот на одну ступень рангом ниже развилка расходится на гаплогруппы R1a и R1b. Их технически можно назвать субкладами, потому что они являются ветвями вышестоящей R1, но из-за значимости их называют тоже гаплогруппами.
Сейчас несложно рассчитать, когда образовались любые гаплогруппы, субклады, снипы, то есть индексированные мутации в Y-хромосоме. Например, гаплогруппа R1a образовалась 159 снип-мутаций назад (от нашего времени), и при расчетах число снип-мутаций определяют в большом «стандартном» фрагменте Y-хромосомы размером в 8,5 млн нуклеотидов, то есть примерно 15% от всей Y-хромосомы. Это число – 159 снип-мутаций – рассчитано как среднее для 100 произвольно взятых носителей гаплогруппы R1a. Поскольку мутации в таком фрагменте образуются в среднем раз в 144 года, как установлено эмпирически, то гаплогруппа R1a образовалась 159х144 = 23 000 лет назад (с небольшим округлением).
Гаплогруппа R1b образовалась 125 снип-мутаций, то есть примерно 18 000 лет назад. Гаплогруппа I2a-Y3120, южнославянская (дунайская) ветвь, 18 снип-мутаций, или примерно 2600 лет назад. Гаплогруппа N1a1, уральская ветвь, 102 снип-мутации, или примерно 15 000 лет назад.
Причины, по которым здесь выбраны последние четыре снип-мутации, просты. Гаплогруппа R1a – это основная по численности гаплогруппа этнических русских, ее доля там составляет в среднем 51%, а в южных областях – Курской, Белгородской, Орловской – доходит до 67%. Гаплогруппа R1b – основная в Западной и Восточной Европе, ее доля там составляет в среднем 60%, но доходит до 70–85% – на Британских островах, в Испании, у басков. Гаплогруппа I2a-Y3120 выражена на Балканах (в Боснии – до 70%) и в меньших количествах относительно недавно, уже в нашей эре, распространилась на восток и северо-восток – у украинцев, русских, белорусов, в количествах 10–20%.
Гаплогруппа N1a1 вышла с Урала на Русскую равнину примерно 3500 лет назад, ее носители прошли до Балтики несколькими миграционными направлениями и прибыли на территории будущих стран Балтии в конце прошлой эры, в будущую Финляндию – уже в начале нашей эры. ДНК-генеалогия показала, что раньше этих времен никаких «древних финских охотников и рыболовов» на Русской равнине не было, хотя об этом часто писали российские историки последние несколько столетий.
Итак, гаплогруппы – это важная классификация мужчин – носителей ДНК по основным ветвям Y-хромосомы, поскольку по передвижениям гаплогрупп по планете можно получать сведения о направлениях и датировках древних миграций. Ещё более точно эти сведения детализируются с использованием субкладов (подгрупп) гаплогрупп и конкретных снипов. И понятно почему – в древности основу каждого племени составляли группы родственников.
ОТ ГАПЛОГРУППЫ К ГАПЛОТИПУ
Обратимые мутации Y-хромосомы влияют на «завещание» предков
Мутации в Y-хромосоме не ограничиваются необратимыми мутациями, снипами. Там есть множество обратимых мутаций, которые называют «стиры» – от англоязычного сокращения STR, или «короткие тандемные повторы».
Дело в том, что в Y-хромосоме нашли повторяющиеся, или «тандемные» последовательности одинаковых «двоек», «троек», «четверок» нуклеотидов, причем число повторений варьируется в большинстве случаев от 6 до 45, так что не такие они и «короткие». Мутации там происходят не путем (ошибочной) замены нуклеотидов, как в снипах, а путем изменения числа повторов, обычно на один повтор. Например, было 16 повторов, а после копирования Y-хромосомы обнаружили, что у сына их стало не 16, как «завещали предки», а 15 или 17.
Иногда бывают проскоки на две единицы и даже на три, но на порядки реже. Эти повторы объединяют в один ряд, или в одну последовательность, которую называют гаплотипом, а участки в Y-хромосоме, в которых происходят повторы, называют маркерами. Если снип-мутации появляются в среднем с одинаковой частотой, или, иначе говоря, с одинаковой скоростью (напоминаем – раз в 144 года в стандартном фрагменте Y-хромосомы, или раз в поколение на всю Y-хромосому), то скорости стир-мутаций разные в каждом маркере. Сами числа повторов называют «аллели».
Когда биологическая система копирует эти повторы, или стиры, пролетая всю Y-хромосому, она тоже порой ошибается и либо пристраивает лишний повтор, либо, напротив, пропускает повтор, который «завещали» предки. Это происходит раз в 500–600 поколений, то есть раз в 12 500–15 000 лет, если считать по всем фрагментам в среднем.
Но биологическая система в среднем не считает, это мы для простоты усредняем, а вероятность (или частота) такого сбоя зависит от того, какой фрагмент (маркер) копируется. Есть «быстрые» по скорости копирования маркеры, там сбой происходит в среднем раз в 14 поколений, то есть раз в 350 лет, а есть «медленные», при копировании которых сбой происходит раз в 125 тысяч поколений, то есть раз в три миллиона лет с небольшим. Все это с примерами и расчетами обсуждается в учебнике автора «Практическая ДНК-генеалогия для всех» (М.: «Концептуал», 2018). Здесь мы приводим это для того, чтобы ввести читателя в суть основных понятий ДНК-генеалогии, для большей доступности материала.
Эти числа – раз в 14 поколений или раз в 125 тысяч поколений – имеют для многих читателей довольно абстрактный вид, пока они не осознают, что это на самом деле одна мутация на 14 рождений мальчиков или одна мутация на 125 тысяч рождений мальчиков. Иначе говоря, есть относительно «быстрые» мутации, а есть очень-очень «медленные».
Маркеры объединяют в одну последовательность чисел, которую называют гаплотипом. Понятно, что в Y-хромосоме эти маркеры разбросаны по самым разным участкам, мы их просто искусственно сводим вместе для простоты рассмотрения. На заре ДНК-генеалогии использовали 6- и 12-маркерные гаплотипы, потом 25- и 37-маркерные, затем 67-маркерные, и сейчас наиболее протяженными являются 111-маркерные и более гаплотипы. По оценкам, гаплотипы максимального размера будут 2500-маркерные, и сейчас уже доступны 500-маркерные, но их применение крайне ограничено, просто потому что они мало кому нужны для практических целей.
В ПОИСКЕ РОДСТВА
Как искать общих предков? Практический пример
Как известно, в мире есть масса «образованцев», по меткому хрестоматийному выражению, которые являются либо полными дилетантами, либо полупрофессионалами. Поскольку ДНК-генеалогия «на слуху» уже 15 лет, то некоторые считают, что всё в ней освоили и всё понимают, хотя нет ни того, ни другого. Поэтому оперируют заблуждениями, которые излагают с невероятной амбицией. Одно из таких заблуждений состоит в том, что гаплотипы уже не нужны, поскольку снипы якобы дают полную картину ДНК-генеалогии. Это имеет свои последствия среди полупрофессионалов, которые так и считают, что гаплотипы – это лишнее.
Но снипы и стиры в ДНК-генеалогии нужны именно вместе, они друг друга дополняют. Снипы без стиров – это чемодан без ручки, и это легко показать на примере. Недавно ко мне обратился читатель, который сообщил, что у него тот же снип, что и у меня, и спросил, что это означает и можем ли мы быть близкими родственниками. Чтобы быть предметным, скажу, что у нас обоих самый «глубокий» снип – это Y35265, последний из идентифицированных в цепочке восточно-карпатской ветви. Последовательность мутаций выглядит следующим образом:
R1a-Z645 – Z283 – Z282 – Z280 – CTS1211 – Y35 – CTS3402 – Y33 – CTS8816 – Y2902 – YP1447 – Y35272 – Y35265
Спора нет, цепочка снипов протяженная. Последний наш с собеседником снип образовался 13 снип-мутаций назад, то есть 1900 лет назад, на рубеже старой и новой эры. Ну и как, близкие мы с ним родственники? Сразу дам ответ: неизвестно, наш с ним общий предок мог жить в любое время от 1900 лет назад до совсем недавнего периода.
Иначе говоря, чтобы быть родственниками в пределах одной ДНК-генеалогической линии, иметь один и тот же снип – условие необходимое, но недостаточное, чтобы определить степень родства. Для этого нужны гаплотипы. Потому-то снипы – чемодан без ручки, а ручка – это гаплотипы, то есть стиры. Есть они в наличии вместе – тогда всё в порядке.
Когда сравнили наши с ним 111-маркерные гаплотипы, оказалось, что между ними 18 мутаций. Это много, поэтому для специалиста уже ясно, что не ближайшие родственники. А какие? Наш общий с ним предок жил 18/2/0,198 = 45 условных поколений назад, то есть примерно 1125 лет назад, в конце I тысячелетия нашей эры (0,198 – константа скорости мутации для 111-маркерных гаплотипов, условное поколение – это 25 лет). То есть наш общий с ним снип образовался 1900 лет назад, и спустя 800 лет после этого родился наш общий предок, понятно, что с тем же снипом и той же гаплогруппой. Это было давно, поэтому и фамилии наши разные. В простой формуле выше число мутаций делится на 2, потому что нас с коллегой двое.
Кстати, условное поколение принято в ДНК-генеалогии за 25 лет, и именно под эту величину вычислены константы скорости мутаций для всех 111 маркеров-стиров. Если кому-то это число лет в поколении не нравится и этот кто-то предложит свою продолжительность поколения, то нет проблем, скорость мутации пропорционально пересчитывается, и датировка общего предка будет ровно той же самой. Поэтому 25 лет – это условное поколение в ДНК-генеалогии. Может быть любым, разницы нет.
А вот и другой пример, когда и фамилии одинаковые, и снипы, и гаплотипы. В базе данных есть Клёсов Александр Иванович и Клёсов Константин Сергеевич, снипы у обоих Y35265, как и у меня, обоих знаю, встречался на слете Клёсовых в нашей фамильной деревне Клёсово Курской области. Тогда, при встрече, их гаплотипы и снипы мне были неизвестны, и вот недавно они их определили, как и гаплотипы в 67-маркерном формате. С первым у моего 67-маркерного гаплотипа разница всего в 4 мутации, со вторым – в 6 мутаций. Поскольку константа скорости мутации на 67-маркерных гаплотипах равна 0,12, то общий предок с первым жил 4/2/0,12 = 17 условных поколений (по 25 лет) назад, со вторым – 6/2/0,12 = 25 условных поколений назад, то есть 425–625 лет назад, примерно в 1400–1600 годах.
По архивным документам мой самый далекий известный предок родился в 1575 году. Так что в целом подходит, учитывая погрешности. И фамилии совпадают. Ясно, что все наши, курские. Надо сказать, что фамилии в те времена, 400–600 лет назад, были только у дворян и детей боярских, то есть у военно-боевого сословия. У подавляющей части населения фамилий тогда не было, они появились лишь в XIX веке.
Эти примеры показывают, что подходы ДНК-генеалогии работают и в частных случаях, когда сравнивают и количественно обрабатывают мутации всего у нескольких человек. Обычно задача там проста – выяснить, к одной и той же ДНК-генеалогической линии относятся эти двое или несколько человек и как давно жил их общий предок, то есть выяснить степень родства. Недостаток там – в невысокой точности расчетов, просто из-за малой статистики. Поэтому вопросы решаются, так сказать, концептуально, в принципе. Если люди относятся к разным гаплогруппам – точно не родственники, нечего и считать. Если к разным субкладам – то же самое, между ними, как правило, многие тысячелетия. Если одинаковые гаплогруппы, субклады и снипы и к ним прилагаются протяженные гаплотипы, то задача принципиально решаема, не с точностью до года, разумеется, для того нужны документальные, архивные данные, но опять же концептуально.
СОДРУЖЕСТВО НАУК
ДНК-генеалогия, как ответ на вопросы происхождения, миграций и связей между древними племенами и народами
Однажды к автору этой статьи обратились пятеро израильтян, предполагаемых прямых потомков знаменитого раввина Горовитца, который жил и работал в Праге с 1507 до 1572 года (то есть за 442–507 лет до обращения ко мне), и они представили свои 111-маркерные гаплотипы. Действительно, гаплотипы были почти идентичны у всех пятерых, за исключением небольшого числа мутаций, откуда было уже ясно, что это довольно близкие родственники. В такой ситуации легко определяется их предковый гаплотип – тот, от которого все пятеро имеют минимальное число отклонений, то есть мутаций.
Обычно, когда мутаций много, предковый гаплотип может иметь некоторые варианты, и тогда его называют «базовым гаплотипом», поскольку назвать «предковым» – это может быть ошибкой, хотя и небольшой. Но в данном случае предковый гаплотип выявлялся однозначно. В 111-маркерном варианте суммарное число мутаций от него у всех пятерых было равно 19, и тогда 19/5/0,198 = 19 условных поколений, или 475 лет до общего предка. Я не привожу здесь погрешности расчетов, чтобы не усложнять описание. В любом случае мы видим, что расчетная датировка хорошо согласуется с архивными данными, что и требовалось доказать.
Надо сказать, что проводить подобные расчеты просто, когда гаплотипов в серии мало, как и число мутаций между ними. Когда же гаплотипов десятки, сотни и тысячи, расчеты вручную очень трудоемки. Для этого был создан калькулятор Килина–Клёсова, фактически расчетная компьютерная программа. Он обрабатывает одновременно до 10 тысяч гаплотипов в 111-маркерном формате и, разумеется, любых более коротких. Время расчета занимает менее секунды, и датировка общего предка дается с погрешностью, рассчитанной за то же время. Этот калькулятор фактически снял расчетную проблему в ДНК-генеалогии, переведя ее в автоматический режим.
В общеисторическом контексте, основываясь на тех же принципах, ДНК-генеалогия занимается задачами происхождения, миграций и связей между древними племенами и народами. Для современных наук гуманитарного профиля это дает ценнейший материал, который мог бы развеять многие устоявшиеся мифы в области проблем этногенеза практически всех ныне живущих и когда-либо живших народов.
С точки зрения ДНК-генеалогии изучаются ранние жители Русской равнины – 5 тысяч лет назад они имели те же гаплогруппы, что и большинство современных русских, украинцев, белорусов. ДНК-генеалогические данные способны пролить свет на историю древних ариев, откуда они появились и куда делись, были ли общие предки у древних евреев и арабов, откуда появились жители Кавказа, кто такие кельты или этруски. Открытия древней истории, сделанные археологами, скупые строки из глиняных табличек и старинных фолиантов обогащаются новыми сюжетами, о которых рассказывает ДНК.
Поэтому ДНК-генеалогию и называют молекулярной историей. Она ни в коем случае не отменяет традиционные методы исследования, но придает им новое содержание, а нередко ставит под сомнение те интерпретации, которые дали своим находкам археологи, историки, антропологи, лингвисты. В науке это совершенно нормально. Более того, ДНК-генеалогия должна работать в содружестве с представителями других наук о человеке и таким путем достигать консенсуса в осмыслении результатов и выводов этих наук в совокупности.
Так развивается наука…
Комментарии (0)