Полевая генетика

Какие ассоциации у вас вызывают слова «исследование геномов»? Лаборатория в академическом институте, секвенатор нового поколения, много компьютеров, умные программы для анализа нуклеотидных последовательностей... Вряд ли вам придет в голову экспедиция в дальние края, где нет Интернета и даже телефонная связь не везде. Однако именно с экспедиций начинается популяционная генетика человека. Чтобы найти представителей коренных народов, в чьей ДНК записаны самые интересные главы истории человечества, нужно уехать далеко от Москвы.

Об экспедиционной работе генетиков журналу «Химия и жизнь» рассказывают Анастасия Агджоян, Роза Схаляхо и Марина Чухряева.

«Экспедиция — фундамент всех наших исследований».

Сначала общий вопрос: какова цель ваших экспедиций?

М.Ч. Основная цель наших исследований, экспедиционных и дальнейших лабораторных, — изучение генофондов разных коренных народов. В нашем случае это народы Северной Евразии, все, которые живут в России и сопредельных странах. Эти работы начаты уже давно нашим руководителем Еленой Владимировной Балановской — уже несколько десятилетий обследование коренных народов ведется с помощью методов генетики, на основе анализа генетических маркеров. Но сначала нужно определить, у кого их анализировать: чтобы корректно провести исследование, необходимо очень долго и тщательно выбирать регион.

Река Амур

Северная Евразия — это же громадная территория, от Мурманска до Камчатки...

А.А. Дело в том, что работы начались очень давно.

Р.С. Экспедиции нашего коллектива проводятся с 1998 года, причем все образцы, и в России, и в сопредельных странах, собраны по единой стратегии. Биобанк включает более 25 тысяч образцов ДНК из 273 популяций, представляющих 96 народов из 17 стран, и за год он пополняется в среднем 500—1000 образцами.

За счет таких экспедиционных поездок?

А.А. Да. За сезон бывает несколько экспедиций. Еще важно сказать, что во время планирования, до того, как куплены билеты, мы совещаемся с историками и этнографами — с теми, кто изучает историю народов, к которым мы собираемся ехать. Планируем конкретные маршруты, выбираем регионы, где еще проживает население, не затронутое последними миграциями. На обширной территории расселения какого-либо народа могут быть «островки», где его представители проживают компактно, а есть и такие места, где их очень мало. Понятно, что мы стараемся выезжать туда, где «островки».

Туда, где не было метисации с русскими?

А.А. Чтобы метисация не влияла на результаты — это достигается за счет методологии, разработанной Е.В.Балановской. У человека, желающего поучаствовать в нашем исследовании, оба родителя и все бабушки и дедушки должны принадлежать к народу, который мы изучаем, или к группе внутри народа, если мы изучаем группу.

Это надо выяснить, прежде чем брать у человека биоматериал на анализ?

Р.С. Конечно. Экспедиция — фундамент всех наших исследований. Если будут проблемы с образцами, то и дальше пойдут искажения результата. Поэтому мы очень серьезно относимся к организации экспедиции. Выбираем регион, затем пишем в администрацию этого региона — без разрешения руководящих органов исследования проводить нельзя. Потом вместе с коллегами, этнографами и лингвистами, определяем, кого именно изучать. Этнос часто бывает подразделенным, в нем можно выделить группы — по географическим, лингвистическим критериям, это мы учитываем для того, чтобы выбрать именно те группы, которые позволят нам охватить максимум разнообразия каждого генофонда.

Бурятия (2009) Внизу в центре: Ольга Балаганская, ИОГен, РАН

То есть вы идете вслед за лингвистами, за этнографами?

Р.С. Часто и вместе с ними. Вот последняя наша экспедиция, в Чувашию, — этот регион очень хорошо знают этнографы из Уфы, с ними мы работаем много лет. Ныне это центр антропологии и социальной культурологии Института социально-политических и правовых исследований Башкортостана под руководством Ю.М. Юсупова. В свою очередь, они обратились к чувашским этнографам, которые два-три дня определяли только маршрут экспедиции.

Когда была эта экспедиция?

Р.С. В январе-феврале.

А.А. Была метель, отменили самолеты, Роза махнула рукой, поехала на вокзал и взяла билет на поезд. (Смеются.) Вот эта экспедиция в Чувашии — пример того, что мы не работаем без разрешения властей. Года три-четыре назад мы уже пытались это организовать, но поддержки от Министерства здравоохранения почему-то не было — редчайший случай. А в этом году разрешение нам дали. Вообще, есть много мест, куда мы хотели бы поехать, и жаль, что не всегда это получается.

Чувашия (2016)

Куда, например?

А.А. Например, Дальний Восток. Мы туда ездим несколько последних лет, одна из недавних экспедиций была в Хабаровский край. Сибирь и Дальний Восток очень богаты коренными малочисленными народами, успешность экспедиции там часто определяется даже не количеством образцов, а их наличием — тем фактом, что какие-то группы обследованы.

А что за народы?

А.А. Летняя экспедиция была к эвенкам и якутам на севере Хабаровского края, в приграничной зоне с Якутией. Несколько веков назад там проходили пути, по которым продвигались группы якутов, и местные эвенки Приамурья взаимодействовали с ними. Вообще в Хабаровском крае народов много — ульчи, нивхи, орочи, удэгейцы, — но представителей этих народов уже осталось очень мало, и мы торопимся их исследовать. Нанайцы более многочисленны, внутри этого народа можно изучать разные подразделения, и получаются очень интересные результаты, зависящие от родовой структуры: у каждого родового объединения свои особенности, свой «генетический портрет». Эвенки — народ с широким ареалом, различные их группы нам интересны еще и потому, что за несколько лет до этого мы обследовали эвенков Забайкальского края. Есть и много других групп эвенков, которые, надеюсь, мы вскоре обследуем.

«Первая проблема — туда добраться, вторая — оттуда выбраться».

На Дальнем Востоке так много разных народов из-за географической изоляции?

А.А. Да, это обширные регионы, куда приходится приезжать не один раз. Несколько поселений исследуем во время одной экспедиции, через год или полгода возвращаемся туда, куда не успели в прошлый раз. Надо учитывать и сезонный фактор. К некоторым народам наши коллеги, которые работают в Хабаровском крае, могли добраться только зимой — по замерзшей речке.

Как по дороге?

А.А. Да, на снегоходах поехали наши коллеги, генетики и этнографы. А есть другие места, куда лучше добираться в летную погоду, по воздуху. Там, где мы были летом с Розой, на севере Хабаровского края, — к эвенкам и якутам Приамурья стоило ехать, пока речки судоходны, Амур не замерз, и можно в случае чего маршрут выстроить по Амуру. Летная погода там далеко не всегда, часто бывают туманы. Первая проблема — туда добраться, вторая — оттуда выбраться.

И как вы туда ехали?

А.А. Из Москвы самолетом в Хабаровск. А из Хабаровска — нам очень повезло, что местные власти помогли организовать билеты на маленький самолетик. Он из Хабаровска летел как раз в Чумикан — это центр Тугуро-Чумиканского района, где мы проводили об- следования. Альтернативный маршрут занял бы неделю. Пришлось бы сначала проехать часть пути на теплоходе по Амуру, потом подождать вертолета в Николаевске-на-Амуре и уже вертолетом, если будет хорошая погода, лететь в Чумикан. Спасибо авиакомпании в Хабаровске, Хабаровской епархии и чумиканской администрации, — нам удалось самолетами туда попасть и оттуда выбраться. Хотя выбраться — с третьей попытки, на пятый день. Несколько дней были жуткие туманы: не принимали рейсы из Хабаровска и не отправляли.

Вы были вдвоем?

А. А. Из Москвы летели вдвоем, а там нас ждала коллега-этнограф, как раз из тех, кто ездил по речке на снегоходах, — Евгения Николаевна Каменщикова. У нее разряд по туризму, она очень храбрый человек, водит группы детей в походы в промежутках между преподаванием в институте в Комсомольске-на-Амуре. А последние несколько лет выезжает в экспедиции вместе с коллегой-генетиком Юрием Васильевичем Богуновым, инициатором всех выездов в этом регионе с 2012 года. Хорошо было то, что до нас с Розой Евгения Николаевна с Юрием уже бывали в Чумикане. Обследовали население этого поселка, а более отдаленные, пару поселений, не успели. И туда мы направились в этот раз, с конца июня по июль.

И как там живут участники ваших исследований?

А.А. Мужественно. Жить им очень сложно.

Некомфортно, бедно, по нашим понятиям?

Р.С. Да. Электричество есть, телевидения нормального нет, связь не везде и не всякая. Телефонная — для разговоров, но никакой мобильный Интернет там невозможен.

А.А. Люди живут тайгой и речкой. Основной рацион — дичь, которую мужчины добывают в тайге, рыба из реки.

А школы, медицина?

А.А. Фельдшерско-акушерский пункт, первую помощь есть кому оказать...

Р.С. Но если с человеком что-то, не дай бог, случится серьезное, придется транспортировать.

Мне коллега задал вопрос: а зачем они ездят, неужели нельзя тамошних медиков попросить взять кровь?

Р.С. Они могут собрать кровь и передать в Москву, но что они передадут? Нужно же дать каждому человеку анкету, объяснить, для чего это делается, получить его согласие, а затем уже взять кровь.

«Когда все объясняешь, люди не отказываются».

Кстати, а как люди относились к вашим исследованиям?

М.Ч. С удивлением, кто-то с заинтересованностью, большей или меньшей. Кто-то — спокойно: нужно так нужно.

А какой объем крови вы берете?

А.А. Две пробирки венозной крови, 9 и 4,5 мл. Забор крови всегда проводит медсестра на местах — местному медицинскому персоналу люди больше доверяют, не боятся. Конечно, медсестрам, фельдшерам мы тоже объясняем, что и зачем. Они помогают еще в одном: в таких дальних поселениях медсестры и их помощники очень хорошо знают, кто кому родственник, кто не родственник. А нам для исследования нужны люди, не родственные между собой, мы пытаемся охватить представителей разных семей, а тех, кто находится в близком родстве, обычно не включаем. И вот эти женщины, которые половине деревни помогали при родах, обычно в курсе, кто у кого были предки, и могут подсказать нам.

Р.С. А если народ не идет на контакт, то местные фельдшеры и представители администраций могут людей попросить: они помогают населению и за счет этого имеют авторитет.

Бывало такое, что не шли на контакт?

Р.С. Обычно нет. Когда все объясняешь, люди не отказываются.

А.А. В любом случае, у нас все добровольно. Если человек отказывается, значит, отказывается, настаивать не будем.

М.Ч. У меня были такие случаи. Но мы собирали только слюну, и, наверное, из-за того, что не было ни врача, ни представителя администрации — при сборе слюны это необязательно, — недоверия было больше. И еще, человек понимает, что ему надо в пробирку плевать, и не один раз, а много, два миллилитра, — и начинает отказываться: сколько можно, я уже и так потрудился на славу. Приходилось объяснять, как это важно. Это было в Ярославской области.

Ярославская область. Анкетирование

А там какие этнические группы?

М.Ч. Русские — сицкари, кацкари. Культуру кацкарей сейчас активно воссоздают, но есть споры — существует ли такая субэтническая группа или это своего рода миф.

Расскажите какие-нибудь интересные истории, которые приключались в экспедициях. Что вам запомнилось?

М.Ч. Тогда как раз была эпидемия лихорадки Эбола, и люди боялись, что мы хотим проверить, не больны ли они. И еще мы обычно обследуем только мужчин — это тоже вызывало некоторое недоверие.

А почему только мужчин? Из-за Y-хромосомы?

А.А. Да. Именно у мужчин можно изучать и Y-, и Х-хромосому, и митохондриальную ДНК и весь остальной геном. У женщин все то же, кроме Y-хромосомы, и потом, гаплотипы Х-хромосомы у них не определишь. Поэтому мы стараемся привлекать в основном мужчин. Хотя это трудно — женщины соглашаются охотнее. Часто те женщины, которым хочется как-то поучаствовать, уговаривают мужей, братьев, сыновей.

Участники могут потом узнать результаты, выяснить что-то, например, о своем происхождении?

М.Ч. Мы даем участникам индивидуальный номер, чтобы они могли это сделать. Конечно, не все этим пользуются, но многие отправляют запрос, и мы отвечаем: к какой гаплогруппе они относятся, что означает этот результат.

Они могут делать какие-то запросы, связанные со здоровьем, с генами предрасположенности к заболеваниям?

М.Ч. Нет, нет, этим мы не занимаемся.

Мы изучаем так называемые маркеры нейтральной эволюции — гены, которые никак не влияют ни на здоровье, ни вообще на адаптацию, следовательно, не подвергаются действию отбора. Поэтому они помогают нам отслеживать другие факторы формирования популяции — миграции, дрейф генов.

Но и узнать, откуда пришли твои предки, тоже интересно.

Р.С. Да, и потом, они могут по этим результатам искать родственников. Мы рекомендуем сайты, где они могут продолжить свои изыскания.

Роза, а вам что запомнилось?

Р.С. Мне, наверное, больше всего запомнилась моя первая экспедиция. Мы ездили тогда почти месяц, я была единственная дама. И от института — я одна, там были этнографы из Уфы, о них говорила ранее. Ездили по Астраханской области, Ставропольскому краю. Но у них было несколько задач, помимо геногеографии, сбора биологических образцов, — в том числе они снимали фильм о ногайцах, вместе с ними отправилась съемочная группа. Мы приехали, местные общины собрались, мы им рассказали, для чего приехали и чего хотим...

Община — это тоже власть, с которой надо говорить?

Р.С. Старейшины у некоторых народов имеют большой авторитет. Это была ногайская община в Астраханской области. Мы обсудили все, и потом руководитель общественной организации Э.М.Идрисов вместе с нами везде ездил по области. В некоторых выездах участвовал и местный этнограф В.М.Викторин — специалист по тюркским народам Астраханской области и сопредельным территориям. Мы там собирали не только ногайцев с учетом их родовой структуры, но и астраханских татар. Известно, что астраханские популяции испытывали сильное влияние Казанского ханства, и можно было ожидать, что астраханские татары неотличимы от казанских. А уж отличить, кто татарин, а кто ногаец, после советской власти, когда всех записывали татарами, считалось практически невозможным. Но так как у нас был целый арсенал методов...

И собственно генетика?

Р.С. Генетика потом, в лаборатории, а тут работали этнографы, которые занимались именно этим вопросом. И мы собрали очень хорошую выборку по родовой структуре. Помню, мы в то время еще делали антропологические фотографии. А потом отправились в Ставропольский край. Меня тогда удивило, как добродушно нас встречали. Приходили сдавать кровь дедушки, которым давно за 80.

Им нравилось, что кто-то к ним проявляет интерес?

Р.С. Не столько к ним самим, сколько к народу. Есть многие народы, которые неравнодушны к своей истории.

«У гаплогруппы нет национальной принадлежности».

С политикой вы часто сталкиваетесь?

А.А. Мы всегда объясняем, что нас не интересует политика, выделение народов по генетическим признакам. Часто возникает представление, что мы изучаем «генофонд народа» — изучим и начнем диктовать, кто к какому народу принадлежит. Ничего такого быть не может. Мы изучаем генофонды популяций, просто эти популяции очерчиваем по признаку и этническому, и субэтническому, и по родовым группам, если они есть. Для этого нам нужно руководствоваться какими-то принципами, и один из наиболее под- ходящих — изучение генофонда народа, групп внутри народа. Даже когда у какого-то народа мы находим разные генетические источники происхождения, это ни в коем случае не означает, что народа нет, — это означает, что для данного народа характерно биоразнообразие. Например, русские. Все то, благодаря чему человек определяется как русский — самосознание, культура, язык, — это поле исследования других ученых, этнологов, этнографов. Мы же определяем только то, что составляет биологическую сущность группы. И пускай, например, северные русские ближе к прибалтийским и финским народам, а южно-центральные к украинцам и белорусам, восточным славянам, полякам, — это не имеет значения. Важно, что бабушки-дедушки обследуемого считали себя русскими. Только сами люди определяют, к какому народу они принадлежат, а вовсе не генетики или кто-то иной.

Но многие волнуются, что вот найдут «русскую гаплогруппу» и будут по ней определять, кто русский, кто нет...

А.А. Конечно, такого не будет! Прежде всего потому, что у гаплогруппы нет национальной принадлежности. Географическая, территориальная — да, но не национальная.

Вопрос частоты встречаемости того или иного варианта.

Р.С. Да, если мы заменим слово «гаплогруппа» словом «вариант», ничего, по сути, не изменится. У каждой гаплогруппы есть географический ареал, зона, где она встречается. Есть зоны, где ее больше, в других ее может быть меньше.

М.Ч. И направление наше называется «геногеография».

Р.С. Но очень важный момент во время экспедиций - как определить этническую принадлежность. Мы не спрашиваем человека: «Какой вы национальности?», в наших анкетах такого пункта нет. Мы узнаем, к какому этносу, субэтносу, роду принадлежат его предки по материнской и отцовской линиям. До третьего поколения — это как международный стандарт. Более далеких предков могут не помнить, но этого достаточно.

И когда человек говорит «я якут»...

А.А. Этого мы не записываем. Но когда он говорит: дедушка и бабушка были якутами, бабушкины родители были якутами, папа был якут — вот это мы пишем.

Р.С. И возможно, он считает и папу, и маму якутами, а на уровне бабушек и дедушек оказывается совершенно не якутом. Может быть, дедушка считал себя якутом, потому что вырос среди якутов, но генетически был русским. Если мама называла себя якутом, но ее родители, бабушка и дедушка потенциального участника, были русскими — этого участника мы не можем включить в исследование.

То есть вы берете образцы только у тех, у кого к коренному народу принадлежали оба родителя и бабушки-дедушки.

А.А. Да. Иногда мы собираем даже и с более строгим критерием, до субэтнической группы. Например, у крымских татар важно было узнать не только принадлежность человека к этому народу, но еще — из какой географической группы были его бабушки и дедушки. До депортации 1944 года крымские татары расселялись в трех географических зонах и формировали три группы: степную; в горах и предгорьях, так называемой средней полосе; южнобережную — на южном, юго-восточном берегу Крыма. И когда мы пытались реконструировать генофонд крымских татар, нам было важно знать, к какой группе себя относили бабушки и дедушки. Нам удалось привлечь к исследованию именно тех людей, у кого бабушки и дедушки принадлежали к одной субэтнической группе, и вдобавок не родственных между собой. К счастью, сбор образцов мы закончили в 2013 году. Там, конечно, тоже были разные опасения, это и неудивительно с учетом трагической истории крымских татар. Народ, который пережил депортацию, фашистскую оккупацию... Люди говорили: немцы у нас тоже брали кровь и нас измеряли, а вам зачем? Боялись: вдруг опять депортация? И приходилось объяснять, что мы не фашисты, что наша задача — изучить их историю с помощью генетики.

«Это драгоценный материал...»

А по количеству у вас какой критерий, сколько нужно представителей одной группы?

Р.С. В среднем 100 человек.

А.А. Если мы говорим о генах, полученных от обоих родителей, то необходимо 50—70 образцов, а в случае Y-хромосомы и митохондриальной ДНК — для статистики нужно не меньше 100.

Р.С. И если популяция подразделяется на группы, то выборка должна быть значительно больше, чтобы охватить все группы внутри этноса.

А затем что? Вот вы привозите образцы в Москву в сумке-холодильнике, и какова их дальнейшая судьба?

А.А. Часть хранится в виде ДНК, часть замораживается и тоже хранится в нашем биобанке, часть в виде сухих образцов — поэтому мы и берем достаточное количество крови, чтобы можно было ее сохранять в разных формах. Это драгоценный материал: многие малые народы, с которыми мы работаем, к сожалению, могут исчезнуть под давлением миграций.

Р.С. Конечно, мы не единственные, кто занимается геногеографией, есть несколько других коллективов, и в Москве, и в регионах. Но наш биобанк самый большой в России, и в мире, наверное, один из самых больших среди популяционных биобанков.

М.Ч. Что и неудивительно: наш регион обследования — вся Северная Евразия. Конечно, наш биобанк велик и по разнообразию популяций, и по количеству образцов.

Что ищут при секвенировании образцов ДНК? Какие-то определенные маркеры?

М.Ч. Все популяции исследуются по единой панели маркеров, чтобы можно было сравнивать их и между собой, и с мировыми данными, полученными по другим народам.

А если вдруг появится вопрос по какому-то другому маркеру, которого сейчас нет в панели, его можно будет посмотреть?

М.Ч. Да. Для этого и храним. Постоянно появляются новые маркеры, все устаревает очень быстро. Появляются новые методы, полногеномные системы.

Можно будет секвенировать весь геном каждого участника исследования?!

А.А. Еще не каждого, это очень дорого, но отдельных хромосом, их обширных участков. Например, секвенируется большой кусок Y-хромосомы у разных народов или групп, и по результатам строится дерево родства — филогенетическое дерево. По сходству и различию последовательностей смотрим, образцы каких народов группируются, какие находятся вне групп. Это уже следующий шаг исследований, когда полногеномное или полнохромосомное секвенирование совмещаются в том числе и с традиционными методами филогенетики, филогеографии.

Вы участвуете в каких-нибудь всероссийских, международных проектах?

А.А. Да, в проекте «Российские геномы».

Р.С. Наша лаборатория работала по проекту «Genographic», именно мы представляли в нем всю Северную Евразию. (Об этом проекте, в рамках которого изучали геномы коренных народов на всех континентах Земли, см. «Химию и жизнь», 2015, 4. — Примеч. ред.)

М.Ч. Сейчас идет его продолжение, «Genographic 2». Уже индоевропейские популяции изучаем.

А.А. Первая часть проекта «Genographic» закончилась в 2011 году, и по нему около шести лет работали 11 центров во всем мире, в том числе наш, под руководством Елены и Олега Балановских, — единственный на всю Россию и ближайшие страны СНГ, поэтому ареал был очень широким, много экспедиций, много лабораторной работы. А «Genographic 2» нацелен на более конкретные задачи, изучение индоевропейских народов, и он должен быть длительным.

А задачей первого проекта было оценить общемировое разнообразие?

А.А. Да, и каждый год представители этих 11 центров съезжались на конференции, обсуждали результаты. Было очень много публикаций, создали целый консорциум — это позволяло обследовать весь мир по единой методологии. Появилось финансирование для очень тяжелых, дорогостоящих экспедиций, это очень важно.

Какие ваши ближайшие планы? Хотя бы на текущий год.

Р.С. Дальний Восток.

А.А. Мы очень хотим попасть на Камчатку и в центр Сибири. Но такие регионы — самые сложные и с финансовой точки зрения.