Первая женщина
Митохондриальная Ева – условное молекулярно-биологическое понятие, обозначающее женщину, которая была самым древним общим предком современных людей (Homo sapiens). Именно от нее люди унаследовали один из двух типов геномов — митохондриальный.
У человека есть два типа геномов – ядерный и митохондриальный. Первый всем широко известен — это тот геном, который находится в ядре клетки и в процессе формирования половых гамет (яйцеклеток и сперматозоидов) подвергается рекомбинации и редукции, то есть потомки получают половину генов от отца, а вторую половину от матери.
Другой геном находится в митохондриях, которые передаются потомкам только через яйцеклетку, то есть он имеет строго материнское наследование.
«Митохондрии — это внутренние части клетки, — небольшие эллипсоидные структуры, окруженные белково-липидной мембраной, которые плавают в цитоплазме. Их еще называют органеллами. В каждой митохондрии есть собственная небольшая закольцованная гаплоидная двуспиральная ДНК – собственно геном митохондрии размером примерно 16 560 нуклеотидов, что в 181 тыс. раз меньше ядерного генома, который содержит примерно 3 млрд нуклеотидов. В митохондриальном геноме расположены 37 генов, в том числе несколько очень важных генов, ответственных за энергетический метаболизм. Если в этом геноме будут нарушения, то мы получим серьезную наследственную болезнь, которая будет передаваться по материнской линии. Однако в отличие от ядерного генома, который имеет только одну копию, митохондриальный геном имеет много копий, потому что в клетке находится не одна митохондрия, а несколько сотен и даже тысяч. Поэтому если мутация произошла в одной органелле, то это компенсируется другими. Эти мутации не так опасны, как мутации в ядерной ДНК», — объяснил «Газете.Ru» профессор Крутовский.
Главная функция этих органелл заключается в синтезе АТФ (аденозинтрифосфата), используемого в клетке в качестве основного источника химической энергии. Митохондрии часто называют «энергетическими заводами» каждой клетки эукариотных организмов, в том числе и у человека.
«В отличие от ядерной ДНК, половину которой мы получаем от матерей, а вторую от отцов во время оплодотворения яйцеклетки, митохондриальные гены, находящиеся во внутриклеточной структуре, органелле, передаются только с яйцеклеткой всем потомкам матери. Когда ядро сперматозоида сливается с ядром яйцеклетки, вокруг ядра находятся митохондрии, их там несколько десятков сотен. Они переходят ребенку от матери», — отметил генетик.
Таким образом, у митохондриальной ДНК строго материнское наследование, поэтому те митохондрии, которые сейчас находятся в наших клетках, можно отследить по материнской линии: от матери к бабушке, и к прабабушке, и так далее до самого первого предка – митохондриальной Евы.
Получается, что именно она была праматерью всех потомков современного человека на земле.
Мы все родом из Африки
Существуют методы филогенетического анализа, которые используются для определения эволюционных отношений между организмами. Результаты анализа можно нарисовать в схеме, называемой филогенетическим деревом.
«Митохондриальная ДНК, как и любая другая, мутирует, и чем больше временное расстояние между поколениями, тем больше этих мутаций. Анализируя особей разного географического, этнического и расового происхождения, генетики построили филогенетическое дерево, которое отражает время расхождения потомков от общего материнского предка. Посмотрев на него, можно увидеть материнское филогенетической древо, которое выглядит как перевернутое генеалогическое древо.
По нему видно, что мы все родственники, и у нас есть общий материнский предок в Африке, — именно там находилась наша праматерь. Этого единого предка образно назвали митохондриальной Евой», — объяснил Крутовский.
Согласно научным данным, которые известны на данный момент, современный человек появился именно в Африке примерно 200 тыс. лет назад и начал волнами расселяться через Азию и Европу по всему миру в течение последних 70-100 тыс. лет. Этот путь миграции людей хорошо прослеживается через филогенетическое древо. Поскольку частота генетических мутаций относительно постоянна, ученые могут понять по их числу, когда произошло расхождение от предка, в каких годах люди расселились: одна их часть ушла в Европу, а другая — в Азию.
«Большая часть миграций и расселения Homo sapiens по миру произошла несколькими волнами в течение последних 50-60 тысяч лет, хотя первые выходы из Африки были совершены, возможно, еще ранее, около 70-100 тыс. лет назад. 15-20 тыс. лет назад через Берингов пролив (точнее «мост», поскольку он был в те времена сухопутным) пошло заселение Северной Америки, а затем Южной Америки примерно 10-15 тыс. лет назад. Прародительница всего человечества примерно 120 тысяч лет назад жила в Восточной Африке. Однако это не означает, что она была буквально единственным существующим человеком в свое время или что она была единственным представителем своего времени и места. Это просто гипотетический общий предок, чьи гены передались по материнской линии до современных людей», — заключил Крутовский.
Гены матери всех матерей — митохондриальной Евы — есть у каждого из нас, хотя уже в несколько измененном (мутировавшем) виде.
