Притчард написал STRUCTURE не только для того, чтобы определить, к какой популяции принадлежит тот или иной таитанский дрозд. Он хотел создать программу, которая будет автоматически сортировать особей любых видов на значимые группы. А главным образом исследователь хотел применить ее к Homo sapiens. В 1990-е гг. стало абсолютно ясно: для того чтобы находить гены, связанные с заболеваниями, надо составлять карту генетической структуры человечества.
Ученые начали поиск таких генов, выявляя часто встречающиеся аллели у людей с определенными заболеваниями. Однако этот подход мог приводить к ошибочным результатам – если не учитывалось происхождение этих людей. Подобная опасность получила название «эффект палочек для еды» – благодаря истории, придуманной в 1994 г. генетиками Эриком Лэндером и Николасом Шорком
[503].
Представьте себе, рассказывали Лэндер и Шорк, что некая исследовательская группа в Сан-Франциско решает выявить генетические причины того, почему некоторые пользуются палочками для еды, а некоторые нет. Ученые берут образцы крови у случайной выборки людей и анализируют их ДНК. И вот исследователи находят такой аллель гена иммунной системы, который чаще встречается у тех, кто использует палочки, нежели у тех, кто их не использует. Таким образом генетики приходят к выводу, что наличие этого аллеля повышает вероятность использования для еды палочек.
Они неправы. Этот аллель больше распространен среди любителей палочек по совершенно другой причине: он свойственен людям азиатского, а не европейского происхождения. Также и американцы азиатского происхождения с большей вероятностью будут использовать палочки для еды, чем выходцы из Европы. То есть иммунная система не имеет никакого отношения к этим палочкам.
Реальный пример такого эффекта палочек обнаружился еще в 1980-х гг. у индейского племени пима, проживающего в юго-западной части США. Эти индейцы ужасающе часто страдают от сахарного диабета II типа: заболевание поражает примерно половину взрослых членов сообщества. Диабет начал причинять серьезные неприятности индейцам пима только с начала XX в., после того как они потеряли свои земли и сложную систему земледелия. Довольно внезапно им пришлось начинать выживать на богатых углеводами продуктах, которые поставляло правительство. Такая диета у кого угодно увеличит риск возникновения сахарного диабета, но пима оказались особенно уязвимы. Генетики заподозрили, что этот высокий риск связан с теми аллелями, которые распространены именно у этого племени.
Одно из первых исследований ДНК народа пима возглавил сотрудник Национального института по изучению диабета, болезней почек и органов пищеварения Уильям Ноулер
[504]. Его работа содержала данные о 4920 людях, проживающих в резервации пима в Аризоне. Он выявил, что примерно у 6 % пима есть Gm-гаплотип, кодирующий один из типов антител. Этот гаплотип, по-видимому, защищает от диабета. Среди его носителей диабет встречался только у 8 %. У тех пима, кто не имел Gm-гаплотипа, диабетом страдали 29 %.
Ноулер мог остановиться на этом и праздновать победу. Но исследователь хорошо понимал, что у племени, которое он изучал, непростая история. Коренные индейцы прибыли в Западное полушарие примерно 15 000 лет тому назад. Народ пима осел на юго-западе континента, вероятно, 2000 лет назад, а 500 лет назад он вступил в контакт с людьми европейского происхождения: сначала с первыми испанскими мореплавателями, а затем с мексиканскими крестьянами. В середине XX в. индейцы пима и мексиканские мигранты вместе работали на хлопковых плантациях Аризоны. Некоторые пима создавали семьи с иноплеменниками
[505]. В итоге среди тех индейцев, которых исследовал Ноулер, некоторые были с заметной долей европейских предков.
Чтобы учесть в своих исследованиях происхождение индейцев, Ноулер разделил своих испытуемых на две группы: тех, у кого были европейские предки, и тех, у кого их не было. Когда он посмотрел на гаплотип Gm отдельно в каждой группе, все доказательства его защищающего влияния рассыпались. У чистокровных пима наличие Gm-гаплотипа не снижало риск возникновения диабета. Эффект не выявился и в том случае, когда Ноулер провел сравнение среди тех пима, у которых были европейские предки.
Исследователь понял, что с самого начала оказался одурачен гаплотипом Gm, потому что тот был более распространен среди пима с европейскими корнями. То есть он служил генетическим маркером происхождения, а не давал прямую защиту от диабета. Ноулер пришел к выводу, что европейские варианты каких-то генов должны снижать вероятность развития диабета на фоне диеты с высоким содержанием простых углеводов. Но на основе своих данных он не мог сказать, что это за гены. Он выяснил только, что гаплотип Gm там появился просто за компанию.
__________
Ноулеру удалось преодолеть эффект палочек, узнав у пима об их происхождении. И пима смогли предоставить исследователю достоверные сведения о своей родословной, поскольку их европейские предки жили относительно недавно. Ему повезло и в том, что он работал с небольшой замкнутой общиной. Преимуществ Ноулера лишены другие исследователи, изучающие более обширные человеческие популяции со смешанным происхождением и размытыми семейными воспоминаниями.
Притчард со своими коллегами, а также уже упоминавшийся Ноа Розенберг из Стэнфордского университета обнаружили, что с помощью программы STRUCTURE можно обойти эффект палочек даже в тех случаях, когда нет никакой информации о родословных. Генетики смогли выделить группы людей, основываясь только на анализе их ДНК. Чтобы приспособить STRUCTURE к этой задаче, следовало исходить из того, что люди отличаются от таитанских дроздов
[506]. Они живут не несколькими лесными популяциями в небольшой области Африки, а расселены по всему земному шару. Люди не живут в изоляции, а мигрируют на протяжении тысячелетий, так что у их потомков получается смешанная ДНК.
Ученые создали такую версию STRUCTURE, которая позволила им анализировать генетические вариации и сопоставлять ДНК каждого человека с одной или несколькими группами предков. Теперь у Притчарда с коллегами появилась возможность определять, какому количеству предковых групп лучше всего соответствует наблюдаемая генетическая изменчивость.
В 2002 г. Притчард и его коллеги применили STRUCTURE к людям. Они оценили генетическую изменчивость у 1056 человек со всей планеты
[507]. Их работа – так же как и другие исследования – показала, что подавляющее большинство генетической изменчивости приходится на индивидуальные различия. Генетические различия между основными группами составили всего 3–5 %. И все же с помощью STRUCTURE ученым удалось, используя эти отличия, распределить людей по генетическим группам. Например, когда исследователи дали программе задание разделить участников исследования на пять групп, она образовала группы практически в полном соответствии с тем континентом, где проживали исследуемые. Африканцы по большей части уходят корнями в одну группу, а население Евразии – в другую. Восточноазиатские народы образуют третью группу, жители тихоокеанских островов – четвертую, а народы Америки – пятую.
