Генетические тесты

Тест на родство — как узнать новое о своей семье и ее истории?

Тест на родство — как узнать новое о своей семье и ее истории?

Из последовательности ДНК человека можно узнать многое о семье, происхождении и даже найти дальних родственников. В статье разбираемся, где записана эта информация, как ее получить и что именно можно выяснить.

Содержание

Frame-48688

Что такое геном и где записано родство

Почти в каждой клетке человеческого тела (а их десятки триллионов) есть ядро, в котором содержатся  23 пары хромосом, каждая из которых образована из нити ДНК.

Каждая нить — очень длинная молекула, состоящая из небольших повторяющихся блоков.
Тест ДНК на родство Атлас
Photo by Warren Umoh / Unsplash

В развернутом состоянии ДНК клетки составляет почти два метра. Типов таких блоков в ДНК всего 4, их обычно называют в соответствии с первой буквой названий азотистых оснований — соединений, входящих в состав каждого блока: A — аденин, T — тимин, G — гуанин и С — цитозин.

Всего в геноме больше трех миллиардов таких «букв». Кроме ядра, ДНК содержится и в митохондриях — органеллах, производящих энергию.

В первом приближении, совокупность ДНК клетки и называется ее геномом. Поскольку организм человека развивается из одной клетки, которая при делении почти не изменяет последовательность ДНК, между собой геномы клеток одного человека очень похожи.

Поэтому часто говорят не о геноме клетки, а о геноме целого организма. А вот от человека к человеку геном начинает отличаться более существенно, причем чем дальше родство между людьми, – тем сильнее отличия.

Picture of Life
Photo by Tolga Ulkan / Unsplash

Тем не менее даже у разных людей последовательность ДНК совпадает больше, чем на 99 процентов — ведь точная последовательность генов обеспечивает нормальную жизнедеятельность клетки и изменять ее смертельно опасно.

В оставшейся малой части ДНК как раз и содержатся отличия.

Чаще всего это не крупные мутации, а небольшие однобуквенные замены — single nucleotide polymorphism, SNP или «снип».

Такие замены накапливаются при делении клеток и передаются из поколения в поколение. Если сравнить множество снипов внутри генома, можно узнать уровень совпадения в процентах и понять, насколько схожи геномы, а значит, установить степень родства.

Как сравнивают геномы

Собирают образцы

Чтобы генетики могли сравнить геномы двух и более людей, нужно получить образцы человеческих клеток и выделить из них ДНК.

Как и во многих других исследованиях, для этого чаще всего используют клетки буккального эпителия — соскоб с внутренней части щеки, или образец крови.

a laboratory expert takes a covid-19 swab test
Photo by Mufid Majnun / Unsplash

Однако из-за специфики задачи по поиску родственников в некоторых лабораториях принимают и более нестандартные образцы: волосы с волосяными луковицами, ногти, жевательную резинку, окурки и так далее.

Правда, в этом случае гарантии, что удастся получить нужное количество ДНК — нет.

Выделяют ДНК

После сбора образцов нужно отделить ДНК от мембран, белков и других молекул клетки. Для этого существуют специальные наборы с растворами, при помощи которых ДНК можно выделить даже за полчаса.

DNA Genotyping and Sequencing. Technician prepares for a viral whole-genome sequencing experiment at the Cancer Genomics Research Laboratory, part of the National Cancer Institute's Division of Cancer Epidemiology and Genetics (DCEG).
Photo by National Cancer Institute / Unsplash

Сначала стенки клеток и белки расщепляются при помощи детергирующих растворов и ферментов-протеиназ, а затем смесь наносится на небольшую мембрану, которая как сито связывает ДНК и пропускает сквозь себя другие части.

Остатки клеток удаляются и ДНК можно смыть с мембраны при помощи другого раствора.

Определяют отличия

Далее ДНК анализируют на наличие, количество и расположение снипов. Это можно сделать двумя способами: «размножить» интересующую область и определить ее длину (из-за снипов набор длин разных маркеров уникален) или установить последовательность букв в геноме при помощи секвенирования.

DNA Genotyping and Sequencing
High-throughput DNA processing is enabled by automated liquid-handling robots at the Cancer Genomics Research Laboratory, part of the National Cancer Institute's Division of Cancer Epidemiology and Genetics (DCEG).
Photo by National Cancer Institute / Unsplash

Для этого есть разные технологии, однако на выходе прибор всегда выдает привычные нам текстовые файлы, в которых записаны последовательности, например, вот так: «AATCGTGCATGCATGCTA», только гораздо длиннее.

Эти файлы сравнивают при помощи специальных программ, которые анализируют замены и сообщают результат в зависимости от задачи (наличие гаплогрупп, процент идентичности ДНК, вероятность родства).

Что можно узнать

Установить степень родства между двумя людьми

Часто генетические тесты используют для установления отцовства, материнства или родства между братьями и сестрами, а также внуками и бабушками/дедушками.

Для этого чаще выбирают универсальные маркерные участки — обычно в тестах их около 25. К ним относят быстро изменяющиеся области, например, короткие повторяющиеся последовательности, которые не участвуют в процессах жизнедеятельности клеток и из-за этого быстро мутируют.

Этих фрагментов достаточно, чтобы с почти стопроцентной вероятностью определить родство.

Например, при установлении родительства, у ребенка половина маркерных локусов должна совпадать с отцовскими, а другая половина — с материнскими. Похожим способом можно определить и другую степень родства.

Кроме того, существуют и менее универсальные способы проверки близкого родства — по Y-хромосоме для мужской линии или по митохондриальной ДНК — по женской.

Найти родственников

Когда требуется оценить более дальнюю степень родства, биологи используют для анализа снипы по всему геному. Так, они определяют количество общей ДНК в сантиморганидах — единицах измерения генетического расстояния между полиморфными участками ДНК.

Всего в геноме около 7 тысяч сантиморганид.

Как правило, чем ближе родство между людьми, тем больше у них общих сегментов ДНК и, соответственно, больше значение в сантиморганидах.

Длина сегмента определяется расстоянием в сантиморганидах между первым и последним снипом, при этом чем длиннее общий сегмент, тем выше вероятность того, что он унаследован от общего предка.

Так, у дяди и племянника должно быть в среднем от 1300 до 2300 общих сантиморганид, что соответсвует совпадению всей ДНК от 19 до 33 процентов.

При помощи Генетического теста Атлас можно определить родство до восьмой степени — то есть до 0,2% совпадения ДНК.

Исследовать происхождение и историю переселения дальних предков по планете

Происхождение предков исследуют при помощи определения принадлежности к гаплогруппе группе, которая произошла от общего дальнего предка. Гаплогруппы определяют по митохондриальной ДНК и по Y-хромосоме.

В то время как парные хромосомы меняются участками при образовании половых клеток, большая часть Y-хромосомы не подвержена рекомбинации и остается неизменной множество поколений. Похожая ситуация и с митохондриальной ДНК.

Когда в ДНК Y-хромосомы или митохондрий возникают снипы, они наследуются всеми следующими поколениями и формируют их гаплогруппу.

Так, в России одна из самых распространенных гаплогрупп по Y-хромосоме —  R1a. Она появилась более 20 000 лет назад предположительно на Ближнем Востоке.

Построить эволюционное дерево

Анализ снипов используют не только в личных целях, но и в науке. Так, можно сравнить не только геномы представителей одного вида, но и построить целую эволюционную картину происхождения и родства разных видов.

My 3-year-old was having fun in the water with his grand-daddy. It was on the seashore of Haifa in Israel (Dado beach). The sun was setting, and a magical moment appeared.
Photo by Dvir Adler / Unsplash

Всех их можно расположить на эволюционном дереве — схеме, которая похожа на генеалогическое древо, но иллюстрирует более дальнее родство.

Можно, например, построить древо происхождения человека и приматов или даже древо всех царств всех организмов.

Генетический тест Атлас показывает совпадения до восьмой степени родства. Это значит, что по результатам теста вы можете найти даже четвероюродных племянников, внуков троюродной тети или дяди по материнской или отцовской линии. Если найти таких родственников, можно существенно расширить свое генеалогическое древо и восстановить историю семьи, найти общих предков.

Frame-48690-1

Больше статей о генетике происхождения в блоге:
Анна Муравьёва
Анна Муравьёва Биолог, научный журналист, магистрант Сколтеха

Рекомендуемые статьи

Избранные темы

Здоровье
183 статей
Генетика
118 статей
Образ жизни
111 статей
Питание
88 статей
Микробиота
83 статей
Гиды
33 статей
Отзывы
9 статей
Новости
7 статей
Онкология
Онкология
43 статей
Пищеварение
Пищеварение
34 статей