Кому мешает ДНК-генеалогия? - Анатолий Клёсов

Вопрос 71: Как производят расчет времен до общего предка серии гаплотипов?

По определению, чтобы рассчитать время до общего предка серии гаплотипов, необходимо, чтобы данная серия происходила от одного общего предка. Другими словами, чтобы современные носители этих гаплотипов все происходили от одного общего предка, в отношении которого производятся расчеты. Это, казалось бы, совершенно очевидное правило, игнорировалось популяционными генетиками на протяжении последних 20 лет, то есть практически всегда.

Давайте посмотрим, к чему это приводило и продолжает приводить попгенетиков.

Начиная с 1997 года время от времени выходят статьи израильских (в основном) популяционных генетиков, которые раз за разом утверждают, что они идентифицировали предковый гаплотип прародителя «ветхозаветных первосвященников», коэнов, который по их расчетам по мутациям в гаплотипах жил по разным расчетам между 3000 и 2600 лет назад. Он якобы имел следующий 6-маркерный гаплотип (маркеры DYS19, DYS388, DYS390, DYS391, DYS392, DYS393), который получил название «модального гаплотипа коэнов» (МГК):

14 16 23 10 11 12

В статье[80] рассматривали 306 гаплотипов евреев из Израиля, Канады и Англии, и нашли 112 вариантов гаплотипов. Из них отобрали те, которые близки к «модальному гаплотипу коэнов», исключили из рассмотрения DYS388, и в оставленных 5-маркерных гаплотипах нашли, что среднее отклонение их от усеченного МГК равно 0.226 мутаций на маркер. Поскольку авторы принимали, что средняя скорость мутаций в этих 5-маркерных гаплотипах равна 0.0021 на маркер на поколение (продолжительность поколения не была определена), то общий предок всех отобранных гаплотипов жил, по мнению авторов, 0.226/0.0021 = 108 поколений назад. У авторов при этом делении получилось 106 поколений назад, но это уже несущественно. Авторы написали, что если брать 25 лет на поколение, то общий предок жил 106х25 = 2650 лет назад, а если брать 30 лет на поколение, то он жил 3180 лет назад. Можно было бы и не упоминать, но со средней скоростью мутаций на маркер в данных гаплотипах авторы тоже ошиблись, она равна 0.00171, а не 0.0021 мутаций на маркер, и общий предок тогда жил якобы 132 поколения, или 3300 лет назад (при 25 годах на поколение) или 3960 лет назад (при 30 годах на поколение). Действительно, можно было бы не упоминать, потому что основная ошибка авторов не в делениях одного на другое, а в том, что ими постулировалось, что все рассматриваемые гаплотипы происходят от одного общего предка, хотя это оказалось, как мы покажем ниже, не так. Авторы по сути просто усреднили «отклонения величины аллелей от средней», а там были гаплотипы по меньшей мере от двух разных предков, один из которых, самый основной по количеству гаплотипов в выборке, жил всего тысячу лет назад. Никаким «ветхозаветным священником» он не был. Авторы на самом деле рассматривали разные ДНК-генеалогические линии, усредняя их, как берут хрестоматийную «среднюю температуру по больнице». Так работает популяционная генетика.

Следующая статья по гаплотипам евреев[81] могла бы прояснить ситуацию, но для попгенетиков не прояснила. В статье были опубликованы 194 гаплотипа в 6-маркерном формате, из которых 91 гаплотип были идентичны друг другу, и соответствовали «модальному гаплотипу коэнов» (см. выше). Авторам должно было быть ясно, что когда половина гаплотипов представляют собой предковый гаплотип, то предок явно не древний, и не мог жить больше 3 тыс лет назад, раз половина гаплотипов не успела мутировать. Но ясно бывает тогда, когда есть соответствующие знания, «ощущение ситуации». У авторов этого, очевидно, не было. А в другой половине (точнее, в 103 гаплотипах из 194) имелось 263 мутаций от «модального гаплотипа коэнов». Если бездумно разделить общее число мутаций на общее число гаплотипов и на константу скорости мутации 0.0074 на 6-маркерный гаплотип на поколение, 263/194/0.0074, то получим 183 ^224 условных поколений (стрелка показывает поправку на возвратные мутации), или 5600±660 лет до общего предка «гаплотипов коэнов». Это неразумно высокая величина, намного превышающяя времени жизни библейского Аарона по любым библейским интерпретациям, который по толкованию Библии жил примерно 3600 лет назад, но это все «лирика». Проблема в том, что так вести расчеты, постулируя, что гаплотипы происходят от одного общего предка, вообще нельзя. Вот как выглядит ДНК-генеалогическое дерево этих 194 гаплотипов (рис 13.).

На дереве видны многочисленные ветви, в каждой из которых – свой общий предок. Нет и не может быть в такой ситуации некоего «одного общего предка», ветви нужно анализировать раздельно. Как было показано в наших работах, серия идентичных гаплотипов, идущих по кругу выше, имеют общего предка, который жил 1075±130 лет назад («академическая выборка») или 1050±190 лет назад («коммерческая выборка», то есть по коммерческим базам данных), что практически одно и то же, и разница между ними заметно проявляется уже в 67-маркерном формате гаплотипов.

Какой вывод из этого следует? Тот, что нельзя проводить расчеты по сериям гаплотипов «чохом», без разделения их на ветви. Нет ничего проще, чем выписать гаплотипы в серию, посчитать в них мутации от чего-то среднего, или от какого-то заранее заданного «предкового» гаплотипа, и разделить число мутаций на число гаплотипов и на скорость мутаций, которая нравится, или почему-то принимается. Какое-то число при этом всегда получится. Но это будет, как правило, мусор, с претензией на «научность». Популяционные генетики заполняют подобным мусором академические журналы на протяжении последних 20 лет. Никакого смысла в этих «расчетах» нет.

Рис. 13. Дерево 6-маркерных гаплотипов евреев гаплогруппы J, построено по данным Behar et al. (2003). В выборке – 194 гаплотипа.

Но как узнать, рассматриваемая серия гаплотипов «однородная», от одного общего предка, или разнородная, от разных общих предков, и дальнейшие расчеты в таком виде бессмысленны? Это – важный, и даже важнейший вопрос, который в ДНК-генеалогии решается двумя путями – графическим и аналитическим. Графический метод – это постройка дерева гаплотипов и его рассмотрение, симметричное ли дерево, или состоит из различных ветвей. Если симметричное (примеры даны ниже), то можно применять простые метода расчета, как линейный или с помощью калькулятора Килина-Клёсова. Если дерево состоит из четко разделяющихся ветвей, как на рис. 13, то расчеты (линейный или калькуляторный) следует проводить по каждой ветви раздельно.

Аналитический метод – это применение логарифмического метода анализа гаплотипов, и полученный результат (число лет до общего предка) сравнивается с результатом линейного расчетного метода, применяемого «чохом», ко всей серии гаплотипов. Если результаты различаются (пример дан ниже), то серия гаплотипов неоднородна, и надо переходить к графическому методу разделения ветвей, как описано выше.

Например, в ситуации с 194 гаплотипами евреев гаплогруппы J (рис. 13), линейный метод («чохом») дает 263/194/0.0074, и получается 5600±660 лет до общего предка «гаплотипов коэнов». Логарифмический метод дает [ln(194/91)/0.0074] = 102 → 114 условных поколений, или 2850±410 лет до общего предка. Результаты совершенно разные, значит, ни тот ни другой метод не подходят. Собственно, это и показывает рис. 13.

Вот этого попгенетики никогда не могли усвоить.

Вопрос 72: Можно несколько подробнее о линейном методе расчета?

Как было неоднократно объяснено выше, линейный метод – самый простой при вычислении времени, прошедшего от общего предка данной серии гаплотипов. Поскольку чем больше это время, тем больше мутаций накопилось в гаплотипах потомков общего предка, и мутации в гаплотипах накапливаются в основном неупорядоченно, то к расчетам применима простая формула:

n/N = kt,

где n – число мутаций в серии гаплотипов, N – число гаплотипов в серии, k – константа скорости мутации, t – время до ближайшего общего предка.

Пояснения: (1) число мутаций считается от базового гаплотипа, который или является предковым, или максимально к нему приближен, насколько позволяет подборка гаплотипов, (2) отношение числа мутаций к числу гаплотипов определяет произведение kt, которое выражается в числе мутаций; как видно, константа в таких формулах всегда связана со временем до общего предка, (3) время до общего предка обычно определяют в условных поколениях протяженностью 25 лет, и тогда константа скорости мутациях определяется в числе мутаций на условное поколение протяженностью в 25 лет. Как видно, извечный вопрос попгенетиков о том, какую протяженность поколения использовать в расчетах, лишен смысла, поскольку какую протяженность мы бы ни брали, она входит в величину константы скорости мутаций, и итоговая величина kt остается той же, равной отношению n/N. А это – независимая переменная, она задается серией гаплотипов, то есть независимой выборкой. «Независимой» здесь означает, что гаплотипы для выборки не подбираются по усмотрению исследователя, они выбираются неупорядоченно.