• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26.07.2022
НИУ ВШЭ
871

Разработан новый метод анализа генетического перемешивания популяций

4.6

Исследователи Международной лаборатории статистической и вычислительной геномики НИУ ВШЭ совместно с иностранными коллегами предложили новый статистический метод анализа перемешивания популяций. Он позволяет точнее определять время и количество волн миграций. Так, в истории колумбийцев и мексиканцев (потомков коренных американцев, испанцев и африканцев) присутствуют два эпизода перемешивания, которые произошли около 350 и 200 лет назад для мексиканцев и 400 и 100 лет назад для колумбийцев.

Мексиканцы в традиционной одежде / ©Getty images / Автор: Екатерина Лебедева

Результаты опубликованы в журнале Plos Genetics. Когда в 1953 году Ф. Крик и Дж. Уотсон расшифровали структуру ДНК, они заявили, что «разгадали тайну жизни». Действительно, вся жизнь на Земле воспроизводится за счет постоянного деления клеток и копирования их генетического материала. ДНК передается потомкам из поколения в поколение, а геном человека представляет собой мозаику из генетических фрагментов наших предков, живших в разные эпохи. Чтобы понимать истоки генетического разнообразия современных людей, необходимо исследовать историю популяций: где жили наши предки, когда и куда они мигрировали, когда и с кем перемешивались.

Историю перемешивания популяций можно восстановить, если проанализировать связи между генетическими вариантами человека. В нашем геноме присутствует генетический материал отца и матери; далее своим потомкам мы передаем уже новые сочетания генетических вариантов, мозаику, составленную из геномов наших родителей. Это явление называется рекомбинацией.

Например, если мать — испанка, а отец — коренной американец, то у ребенка будет один испанский и один американский набор хромосом. Но своему ребенку он передаст уже набор хромосом, состоящий из сочетания участков испанского и американского происхождения (второй набор хромосом достанется ребенку от другого родителя).

Происхождение этих участков можно определить по последовательностям генетических вариантов, характерным для той или иной популяции. В каждом новом поколении рекомбинации будут перемешивать участки разного происхождения все сильнее и сильнее, разбивая эти характерные генетические последовательности. Со временем они распадаются, окончательно перемешиваясь между собой.

Таким образом, вычислив корреляцию между генетическими вариантами на разных участках хромосом и проанализировав силу их связей, можно сказать, сколько поколений назад произошло перемешивание популяций.

Более ранние методы анализа генетического перемешивания популяций позволяли оценить время последнего события перемешивания. Алгоритм был основан на анализе силы связи между парами генетических вариантов. Ученые из Международной лаборатории статистической и вычислительной геномики НИУ ВШЭ совместно с иностранными коллегами предложили анализировать тройки вариантов. Такой статистический метод позволяет моделировать более сложные сценарии перемешивания популяций: например, выделить два случая перемешивания и определить, сколько поколений сменилось с тех пор.

«Представим, что к берегам Америки впервые пристают корабли с европейскими переселенцами. Европейцы начинают осваивать новые территории и перемешиваются с коренным населением Америки. Однако через несколько поколений туда приплывают еще корабли с европейцами. Вот как раз наш метод и позволяет увидеть, что было две волны переселения, два эпизода перемешивания в разные временные периоды», — объясняет один из авторов статьи, стажер-исследователь лаборатории, студент МИЭМ ВШЭ Михаил Шишкин.

В качестве примера в работе были проанализированы генетические образцы популяции колумбийцев и мексиканцев, собранные в рамках проекта по созданию генетической базы данных 1000 Genomes. Обе эти популяции появились в результате перемешивания коренных американцев, испанцев и африканцев. Результаты расчетов показали, что в истории обеих популяций было по две волны перемешивания, которые произошли 13 и 8 поколений (350 и 200 лет) назад для мексиканцев и 15 и 4 поколения (400 и 100 лет) назад для колумбийцев.

«Наш метод требует больших объемов данных для работы: если для более ранних алгоритмов требовались десятки образцов, то нам нужны сотни. И сегодня есть возможность их получить. В нашем случае мы воспользовались генетической базой данных проекта 1000 Genomes. За последние 10 лет возможности расшифровки генома и обработки данных значительно расширились, так что количество доступных образцов больше не является ограничением», — рассказывает заведующий Международной лабораторией статистической и вычислительной геномики НИУ ВШЭ Владимир Щур

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 13:05
Александр Березин

В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.

Вчера, 14:25
Дарья Г.

По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.

Позавчера, 13:05
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

16 апреля
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.

17 апреля
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

Позавчера, 13:05
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

21 марта
Дарья Г.

По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: