ДНК-генеалогия. Вопросы новичков

Marcella, боюсь, что фундаментальный учебник ещё не написан, а если и написан, то не переведён на русский. Генетическая генеалогия - слишком новый предмет, она возникла лишь с появлением миллионов протестировавшихся людей, среди которых стал возможен поиск родственников по совпадениям участков ДНК. Что важно знать:

1. Что такое ДНК и хромосомы с точки зрения генетической генеалогии

Любое живое существо несёт в себе генетичекий код: цепочки (ДНК, по-английски DNA) из многих сотен миллионов единичных значков-нуклеотидов четырёх типов, их записывают буквам A, C, G и T. Эти цепочки называются хромосомами, в каждой клетке есть целый набор хромосом. В одном организме все клетки получены простым делением одной оплодотворённой яйцеклетки (при делении клетки появляется копия каждой хромосомы), и поэтому по генетическому коду практически одинаковы.
У живых существ одного вида коды на этих хромосомах очень мало отличаются, лишь в некторых местах попадаются замены, выпадения или вставки некоторых значков-нуклеотидов. Только в последние десятилетия люди научились считывать эти последовательности и находить отличия в цепочках отдельных особей одного вида: маркеры. Замену одного значка называют SNP (по-русски говорят "снип"), многократные повторы одних кодов в одном участке - STR, тут важно число этих повторов.
У человека в каждой клетке 46 хромосом: 22 пары аутосом (хромосомы одной пары почти одинаковы), у женщин кроме этого две парные хромосомы, называемые X-хромосомами, а у мужчин вместо этого одна X-хромосома и одна Y-хромосома. Каждый ребёнок получает одну хромосому из каждой пары от отца, а одну - от матери. Если ребёнку от отца достанется Y-хромосома, он будет мальчиком, а если X-хромосома - то девочкой. Пары аутосом нумеруются от более длинных к более коротким номерами от 1 до 22.
При передаче хромосом от родителя к ребёнку происходит удивительное явление: перекрещивание, или рекомбинация, кроссинговер. Перед тем, как формируется одинарный набор из 23 хромосом для ребёнка, хромосомы одной пары могут обмениваються некоторыми своими участками. Благодаря этому ребенку достаётся не целиком хоромосома, которую родитель получил от своего родителя, а комбинация участков от бабушки и дедушки. X-хромосомы также участвуют в перекрещивании, а вот пара XY участками не обменивается, поэтому Y-хромосома почти без изменений передаётся от отца к сыну, от него к его сыну, и так далее.
Важно, что перекрещиваний сравнительно немного, при этом вероятность перекрещивания на одном участке одной пары хромосом достаточно стабильна. Исследователи посчитали эти вероятности и стали считать длину хромосом количеством участков, на которых вероятность перекрещивания при переходе от родителя к ребёнку составляет 1%, длину такого участка назвали одним сантиморганом (по фамилии учёного Моргана), сокращённо cM. Общая длина всех пар аутосом - около 3600 cM, поэтому при передаче к ребёнку в среднем, в сумме по всем аутосомам, происходит 36 перекрещиваний. В этих cM и измеряют длину совпадающих участков между двумя разными людьми. Длина хромосом разных пар - разная, от 70 cM до 280 cM.
Кроме хромосом, генетический код присутствует в ещё одной цепочке ДНК, тоже присутствующей в каждой клетке: митохондриальной ДНК - mtDNA. Эта цепочка всегда почти без изменений передаётся от матери к каждому ребёнку.
Говоря "почти без изменений", я имею ввиду, что передаваемый от родителя к ребёнку, от клетки к клетке при делении генетический код обычно не меняется, лишь очень редко возникают мутации, искажения разных видов, из которых для нас важны SNP и STR. Именно благодаря им мы можем отличить по генетическому коду одного человека от другого и определить, что двое людей имеют общих предков. Не нужно думать, что изменения в коде - какой-то недостаток. Какие-то могут пойти во вред, какие-то - на пользу, но большинство вообще не оказывает влияния на организм, поскольку в ДНК очень много "мусорного" кода, оставшегося от наших доисторических предков, живших миллионы лет назад: этот код исправно копируется при каждом делении клеток, но никак не используется.

2. Что такое генетические тесты

Генетический тест, выполняемый разными лабораториями, анализирует отличия кода отдельного человека от типового человеческого кода, "референсного" кода. Таких точек, в которых люди обнаружили возможные отличия, уже найдено несколько десятков миллионов, но массовые тесты делают по менее чем миллиону точек SNP, достаточно равномерно распределённых по всем хромосомам. В каждой такой точке аутосом фиксируются значки-нуклеотиды на каждой из парных хромосом и получается строчка типа "rs6582122 12 73271545 CT", что означет, что в точке с принятым именем rs6582122 на 12-й паре хромосом в позиции 73271545 на одной хромосоме обнаружен C, а на другой - T.
Сравнивая результаты тестов у разных людей, мы замечаем, что в какой-то точке у обоих может быть один или два общих значка-нуклеотида. В одной точке это может быть случайным совпадением, но если на протяжении нескольких тысяч таких последовательных точек есть совпадение хотя бы одного из двух, это говорит о том, что такой участок хромосомы унаследован от одного общего предка. Тут важно именно полусовпадение, half-matching, поскольку, как правило, только один из родителей является общим родственником с другим человеком. Если мы сравним родителя с ребёнком, то мы обнаружим практически полное полусовпадение, за исключением отдельных точек, которые могут быть или мутациями, или ошибками теста. Тест покажет совпадение обшей длиной примерно 3580 сМ, а максимальный общий участок - более 200 cM (на одной из длинных хромосом). Чем дальше родство - тем меньше общая длина совпадающих участков и меньше максимальный совпадающий участок: каждый переход от родителя к ребёнку сокращает эту общую длину совпадений вдвое. Но это уполовинивание не идёт до бесконечности, ведь хромосомы перекрещиваются не так часто. Поэтому если у пятиюродных братьев могут оказаться один-два совпадающих участка хромосом, то у шестиюродных таких участков может уже совсем не быть, ведь каждый взял от своего родителя только по половине участков, и вполне могут попасться не те, которые совпадали у их родителей.
Y-хромосома - отдельный предмет. Передаваясь от отца к сыну, она показывает родство по общим мужским предкам, условно говоря - по носителям одной фамилии (хотя мы знаем, что фамилия может передаться и от матери сыну, и от приёмного отца к приёмному сыну, а 200 лет назад фамилии были далеко не у всех). Тут поначалу считали не количество совпадающих SNP, а количество STR - сначала по 12-ти позициям, потом 25-ти, 37-ми, 67-ми, 111-ти. Если число STR в соответствующих позициях у двух мужчин отличается мало, значит их общий мужской предок жил не слишком давно, а если совпадает по всем позициям, значит у них, в зависимости от числа позиций в тесте, общий дед или прапрадед. По типичным совпадениям стали определять Y-гаплогруппы, в них подгруппы, а в них - субклады. Если вы находитесь в одной гаплогруппе - ваш общий предок мог жить несколько тысяч или десятков тысяч лет назад, а в общем субкладе - несколько сотен или тысяч лет назад. Тесты Y-хромосомы делают не все лаборатории и, как правило, отдельно от аутосомных тестов. В последнее время для более точных сравнений стали выделять не только STR, но и SNP, но полный анализ всех известных на Y-хромосоме SNP стоит сейчас несколько сотен долларов.
Аналогично Y-хромосоме, mtDNA покажет родство по прямой женской линии. На этой ДНК мутаций не так много, и даже при полном совпадении общая пра...прабабушка могла жить несколько сотен лет назад, поэтому тесты mtDNA дают мало информации для генетических поисков и делаются ещё реже, а потому и оказываются дороже аутосомных тестов.
Чтобы сдать тест, тестируемый (донор) либо трёт ватными палочками внутренние поверхности щёк, либо наполняет слюной небольшую пробирочку: попавших туда клеток достаточно, чтобы получить ДНК для анализа. Кровь, вопреки ожиданиям, не сдаётся: к слову, в красных кровяных клетках эритроцитах и нет ядер с хромосомами.

3. Кому делать тесты

Делайте аутосомные тесты самым старшим из Ваших предков и близких родственников. Во-первых, каждый из них несёт вдвое больше информации о своих предках, покажет более дальних потенциальных родственников, чем их дети. Дети покажут, конечно, информацию сразу обоих родителей, но Вы же потом будете ломать голову, с какой стороны найден родственник. Во-вторых, увы, случается, что Вы теряете возможность протестировать старшие поколения.
Если у Вас есть возможность протестировать только одного из своих родителей, делайте тест и себе, и родителю. Те, кто нашёлся среди Ваших родственников, но отсутствует среди родственников родителя, - родственники второго родителя.
Тестируйте больше родственников. Их результаты помогут Вам определить, с какой стороны нашлись совпадения ДНК, точнее оценить степень родства. Протестировав кроме себя ещё и двух своих братьев и сестёр, вы получите 7/8 генетического кода Ваших родителей, если родителей протестировать уже нет возможности. Если у Вас есть братья и сёстры по одному из родителей, их тесты также хорошо помогут определить, с какой стороны найдены новые родственники.

4. Что делать с результатами тестов

Когда Ваш тест примут в лаборатории, проанализируют и поместят результаты на web-сайте в Вашем личном кабинете, Вы увидите список людей, с которыми у Вас нашлось совпадение (если, конечно, Вы изначально согласились на поиск совпадений). Разные сайты предоставляют эти списки в немного разном формате, но всюду можно увидеть общую длину совпавших участков, максимальную длину совпавшего участка и оценку близости родства с Вашим "совпаденцем". Близость может быть выражена как возможная степень родства или как MRCA (most recent common ancestor) - число поколений до ближайшего общего родственника, если вы находитесь в одном с ним поколении. Наша привычная "юродность" на единицу больше английских cousin, т.е. 2nd cousin - это 3-юродный брат или сестра. MRCA, равный 4 - это примерно 4-юродный брат. Каждое поколение с каждой стороны добавит к MRCA 0.5, т.е. двоюродный племянник, или сын Вашего двоюродного брата, даст MRCA 2.5. Имейте ввиду, что эта оценка, особенно дальняя, достаточно приблизительна. Если общее родство идёт не по двум родителям, а только по одному, т.е., например, дед общий, а бабушки разные, MRCA увеличится ещё на 0.5.
В таблице Вы увидите и информацию о совпаденце: как с ним связаться, а также могут быть указания на его генеалогическое дерево или списки фамилий предков и других родственников, где они жили. Если Вы найдёте в таблице неизвестного Вам троюродного брата, считайте, что Вам очень повезло, такое случается не слишком часто. Довольно много может быть четвероюродных и пятиюродных, но найти среди них такого, который знает своих предков на 3-4 поколения вглубь, тоже нечасто получится.
Если какой-то совпаденец Вас заинтересовал, пишите письмо, укажите в письме как можно больше сведений, которые помогут Вам с ним понять, кто же является ближайшим общим предком: свои фамилии родственников, генеалогические деревья. Будьте готовы, что ответят немногие. Пишите письмо так, чтобы совпаденцу было интересно его читать. Часто адресатом письма будет не совпаденец, а тот, кто в его семье, среди его родственников занимается генеалогией.
Но ещё раньше, чем писать письма, имеет смысл выгрузить с сайта тестирующей компании "сырой результат", raw data, и загрузить его на другие сайты: Gedmatch, FTDNA, MyHeritage. Этим вы увеличите охват поиска и получите доступ к инструментам, которых нет на других сайтах.
Неплохо, чтобы к тому моменту, когда Ваш тест появится в результатах, у Вас в записи уже были указаны фамилии и места проживания Ваших предков, Ваша генеалогия до 5-го поколения. Ведь одновременно с тем, как Вы увидите своих совпаденцев, Ваши совпаденцы тоже увидят Вас, и чем больше они узнают с первого просмотра, тем интереснее им будет написать письмо Вам.
В списках совпаденцев Вы увидите многие сотни, а то и тысячи результатов. Возникает естественный вопрос: откуда у Вас столько родственников? Ответ: большинство из них - более дальние, чем даже 6-7 юродные братья и сёстры. Всё верно, вероятность подтвердить через ДНК даже 8-юродное родство очень мала, но дело в том, что у Вас очень много дальних предков: с каждым поколением их число удваивается, за вычетом родственных браков. Поэтому у очень многих протестировавшихся есть с Вами общие предки и в 10-м, и в 12-м поколениях, ведь на таком расстоянии у каждого из них, как и у Вас, тысячи предков. Именно из-за этого огромного количества небольшая часть многоюродных родственников всё же появляется в виде совпадений в результатах.
Как раз в таких случаях помогут тесты Ваших родственников. Если такой совпаденец имеет общий участок не только с Вами, но и с Вашими родственниками, причём на другом месте или на других хромосомах, то этот совпаденец не настолько далёкий. Посмотреть, где именно у Вас совпадения, можно такими инструментами, как хромосомный браузер (Chromosome Browser) на FTDNA или сравнение 1:1 на Gedmatch. Они показывают, где находятся совпадающие участки по каждой хромосоме. Gedmatch хорош ещё и тем, что позволяет легко перейти к списку совпадений Вашего совпаденца, и для контрольного сравнения можно использовать не только Вашего родственника, но и его близкого родственника, если такой есть в его списке.
Обратите внимание, что для Gedmatch более качественное сравнение и более точные оценки степени родства получаются путём сравнения 1:1 (можно кликнуть на букву A в клетке таблиы совпадений, параметры брать те, что по умолчанию, и Submit, возможно, ещё пометив, что Вы не робот).

5. Статистика возможных результатов при разных степенях родства

Чтобы показать, какие результаты можно увидеть в таблице совпаденцев, и какой степени родства они могут соответствовать, я сделал модель, в которой для каждой степени родства 1000 раз случайным образом имитируется передача ДНК от одной супружеской пары через двоих детей, не близнецов, к последующим поколениям. 1 - 1 в степени родства обозначает родных братьев и сестёр, 1 - 2 - дяди/тёти с племянником, 2 - 2 - двоюродных братьев, 2 - 3 - родство двоюродного дяди с двоюродным племянником, ребёнком двоюродного брата, и так далее. Показан процент случаев, когда родство подтвердилось совпадением участков длиной не менее 5 cM, и по каждому из трёх параметров среднее полученное значение, разброс значений во всех случаях, когда родство удалось подтвердить, и разброс в средних 80% этих случаев (отбрасываем 10% самых высоких и 10% самых низких результатов). Как видите, случайный разброс может быть достаточно велик. Родство с 10-юродным племянником не подтвердилось ни разу из 1000 попыток.

степень родства	% найд.	общая длина совпадений (cM)					самый длинный совпавший участок (cM)					число совпавших участков
		сред.	мин.	макс.	мин. 80%	макс. 80%	сред.	мин.	макс.	мин. 80%	макс. 80%	сред.	мин.	макс.	мин. 80%	макс. 80%
1 - 1	100.0	2656.6	2091.0	3111.9	2464.8	2838.2	196.9	123.0	278.0	159.5	249.1	46.9	32	62	42	52
1 - 2	100.0	1764.1	1083.9	2447.1	1523.2	1994.1	137.2	68.0	278.0	102.0	178.8	47.9	34	63	42	54
2 - 2	100.0	870.6	327.4	1400.8	666.8	1085.4	88.9	33.7	218.1	61.0	120.1	33.0	17	49	27	39
2 - 3	100.0	429.7	89.2	858.6	286.6	583.4	65.6	20.1	164.4	42.3	92.7	19.0	6	36	14	25
3 - 3	100.0	214.6	30.4	566.9	118.1	321.2	49.2	13.6	137.3	27.8	74.0	10.8	2	25	7	15
3 - 4	99.6	107.2	5.0	414.5	36.4	184.1	35.9	5.0	136.6	16.8	59.4	5.8	1	17	3	9
4 - 4	95.2	55.4	5.0	202.2	13.2	107.9	25.5	5.0	93.6	9.8	44.4	3.4	1	12	1	6
4 - 5	78.8	30.9	5.0	142.8	8.5	63.3	19.1	5.0	74.0	7.6	34.5	2.1	1	8	1	4
5 - 5	55.1	23.7	5.0	93.5	7.1	47.4	17.9	5.0	93.5	6.7	32.0	1.6	1	6	1	3
5 - 6	33.7	18.8	5.0	65.0	5.9	38.4	15.5	5.0	54.3	5.9	30.2	1.3	1	4	1	2
6 - 6	20.7	16.2	5.0	69.2	5.8	30.5	14.5	5.0	58.4	5.8	26.4	1.2	1	3	1	2
6 - 7	10.8	13.5	5.0	62.4	5.6	24.4	12.7	5.0	47.5	5.6	21.6	1.1	1	2	1	1
7 - 7	6.5	13.4	5.0	76.5	5.7	24.7	12.4	5.0	48.5	5.7	22.5	1.1	1	3	1	1
7 - 8	2.8	11.1	5.0	24.6	5.6	17.1	10.8	5.0	24.6	5.6	17.1	1.0	1	2	1	1
8 - 8	1.7	12.6	5.1	34.1	5.2	25.4	12.6	5.1	34.1	5.2	25.4	1.0	1	1	1	1
8 - 9	1.1	10.7	5.7	15.5	5.9	15.4	10.7	5.7	15.5	5.9	15.4	1.0	1	1	1	1
9 - 9	0.8	10.3	5.3	29.8	5.3	29.8	10.3	5.3	29.8	5.3	29.8	1.0	1	1	1	1
9 - 10	0.4	14.7	5.6	20.8	5.6	20.8	14.7	5.6	20.8	5.6	20.8	1.0	1	1	1	1
10 - 10	0.2	10.7	6.9	14.5	6.9	14.5	10.7	6.9	14.5	6.9	14.5	1.0	1	1	1	1

Имейте ввиду, что это данные об объёме совпадения самих ДНК. Хорошие тесты последнего времени дают примерно это же, но если тесты старые, пересечение по SNP (overlap) не очень высокое, то и совпадений найдётся меньше, или возникнут ложные совпадения

Пожалуй, для начала этого и достаточно. Остальное можно найти в википедии и множестве других источников. Удачи в тестировании!

И ответы опытных ))