Как подсчитать незаметные мутации

В субботу мы рассказали, как себя чувствуют живущие в Африке восточные горные гориллы, которых 30-40 лет назад было меньше 300 особей. Теоретически, такая низкая численность популяции должна приводить к постепенному вырождению из-за частых случаев близкородственного скрещивания, однако, на практике с гориллами этого не происходит.

Сегодня речь пойдет о гуттеритах – замкнутой религиозной общине, живущей небольшими группами в США и Канаде. Гуттериты обычно вступают в браки только между собой, их генеалогия с момента переезда в Новый Свет хорошо задокументирована, и за это они были выбраны учеными, которые решили выяснить, сколько мутаций, летальных или приводящих к невозможности иметь потомство в гомозиготном состоянии, присутствует у обычного здорового человека в гетерозиготном состоянии.

Многие мутации вызывают изменения генотипа только в том случае, если мутантными оказываются обе две копии этого гена. Если хотя бы одна их копий гена нормальная, то синтезируемого с нее белка часто бывает достаточно, чтобы фенотипических проявлений не было. А когда мутации оказываются в обеих копиях, нормально функционирующего белка не остается вовсе, и проблемы становятся заметны. Не все мутации приводят к одинаково драматическим последствиям, но, если речь идет об особенно важных белках, то возможны варианты. Во-первых, если у эмбриона есть мутации, несовместимые с жизнью, беременность может самопроизвольно прерваться. Именно поэтому в некоторых странах системы здравоохранения не рекомендуют прикладывать дополнительные усилия к сохранению беременности в первом триместре: если проблемы возникают, возможно, плод нежизнеспособен. Иногда ребенок все-таки рождается, но погибает в младенчестве. Кроме этого, для популяции очень опасны мутации, приводящие к бесплодию.

Чтобы выяснить, сколько в геноме человека таких молчащих до поры до времени мутаций, можно, конечно, прочитать целиком пару сотен человеческих геномов и заставить компьютерную программу поискать мутации. Но ближайшие 10-20 лет это все еще будет дорого (и неинтересно).

Авторы работы провели свое исследование на основе информации о рождениях и смертях в группе гуттеритов, проживающих в Южной Дакоте и насчитывающей около полутора тысяч человек. Эта группа 13 поколений назад состояла всего из 64 человек, и браки за пределами этой группы все эти годы оставались очень редким явлением.

Гуттериты – радикальное протестантское течение. Название их происходит от одного из руководителей – Якоба Гуттера, сожженного в 1538 году в Инсбруке по обвинению в ереси. Гуттериты появились в XVI веке во время расцвета европейской реформации на территории нынешней Чехии, и почти все время в той или иной степени подвергались притеснениям. Поскитавшись по задворкам Австрийской империи, они попали в Россию, но и там не смогли задержаться надолго. Почти все переселения гуттеритов, происходившие в последние 200 лет, связаны отнюдь не с отсутствием веротерпимости у окружающих, а с принципиальной пацифистской позицией самих гуттеритов. Из Российской империи они перебрались в Новый Свет после принятия закона о всеобщей воинской повинности. Сначала они обосновались в Дакоте и Монтане, но в Первую мировую войну их попытались призвать уже в армию США, и часть мигрировала в Канаду – в Манитобу и Альберту. Кроме полного отказа от службы в армии, гуттериты также отказались от частной собственности. Вплоть до начала XIX века, гуттеритам, считающим, что фотографирование нарушает заповедь «не сотвори себе кумира» удавалось добиться у канадских властей права не иметь фотографии в водительских правах.

До переселения в США гуттеритская община была довольно многочисленной и поддерживала тесные связи с менонитской общиной. Поэтому нет причин считать, что 64 основателя американской общины были в большей степени детьми близкородственных браков, чем обычные провинциальные европейцы. Зато после переселения вероятность перехода мутаций, если они у них были, из гетерозиготного состояния в гомозиготное резко возросла. Авторы работы исследовали историю рождения всех детей в этой общине, начиная с 1950 года, и сконструировали математическую модель, позволяющую, зная число детей с генетическими болезнями, вычислить среднее число мутаций в гетерозиготном состоянии у основателей.

Они получили среднее число мутаций у одного человека, равное 0,58. То есть потенциально опасная мутация в гетерозиготном состоянии была у каждого второго. Но это число нуждалось в корректировке из-за того, что, как мы уже говорили, часто эмбрионы с мутацией в гомозиготном состоянии погибают еще до рождения. Считается, что это происходит в каждом втором случае. Из этого следует, что у каждого человека в среднем есть одна-две опасные мутации в гетерозиготном состоянии.

На основании этих результатов после дополнительных расчетов авторы сделали вывод, что кузены, вступая в брак, имеют вероятность всего на 1,8% больше, чем обычные люди, родить ребенка с генетическим заболеванием. Противники запрета близкородственных браков считают, что эта небольшая величина поддерживает их точку зрения.

Все новости