Генетическое древо как фильм: Выход за рамки статичного портрета происхождения

Исследователи из Мичиганского университета разработали статистический метод, который можно использовать для широкого спектра задач: от отслеживания происхождения человека до моделирования распространения болезней и изучения расселения животных. Результаты опубликованы в журнале Science.

От снимка к фильму о предках

Одно из применений метода — создание более полной картины человеческого происхождения. Современные персональные генетические отчеты показывают лишь малую часть семейного древа, привязанную к конкретной точке в пространстве и времени. Например, если отчет говорит, что вы на 50% ирландец, это означает, что у вас много двоюродных братьев и сестер (со второго по четвертое колено), которые сейчас живут в Ирландии. Но на самом деле семейная история больше похожа на фильм, чем на снимок.

Новый метод, названный Gaia (geographic ancestry inference algorithm), позволяет создать «кинематографическую» версию происхождения, показывая, где жили предки и как перемещались по планете на протяжении веков.

Как работает метод Gaia

Метод использует современные генетические последовательности и делает простое предположение о том, как перемещаются индивиды: обычно они движутся локально. Это предположение комбинируется с данными о местоположении современных людей и графом рекомбинации предков (ancestral recombination graph). На основе этого вычисляются «наиболее экономные с точки зрения логики места расположения предков», и эта информация распространяется в прошлое.

Проблема статических ярлыков происхождения

Метод отвечает на призыв Национальной академии наук США отойти от расовых ярлыков в популяционной генетике. Социологические реалии расы неоспоримы, но расовые категории плохо предсказывают генетическое разнообразие.

• Ярлыки расы или национальности могут быть неточными: два человека с одним ярлыком могут быть генетически более или менее близки друг к другу.
• Генетический состав географического региона сильно меняется со временем. «Быть генетически ирландцем» имеет смысл только относительно конкретного временного горизонта. Поскольку современная человеческая линия возникла в Африке, на более глубокой временной шкале с тем же успехом можно сказать, что у человека 100% африканское происхождение.

«Эти расовые ярлыки игнорируют оба этих важных момента, что ведет к большой потере точности и создает реальную опасность использования науки в политических целях», — отмечает автор исследования Гидеон Брэдберд.

Широкое применение метода

Метод применим не только к человеческой генетике. Его можно использовать для:

• Изучения миграции организмов (например, колонизации островов Южного Тихого океана комарами или истории расселения гремучей змеи Massasauga).
• Определения временных рамок, когда происходили перемещения между популяциями.
• Помощи в определении времени и места возникновения заболеваний.

«Понятие происхождения не должно быть статичным. Оно динамично, интересно и понятнее как фильм, а не как картинка», — заключает Брэдберд.