По следам викингов: поиски гена близнецовости

ПО СЛЕДАМ ВИКИНГОВ: ПОИСКИ ГЕНА БЛИЗНЕЦОВОСТИ

Джон Сент Клер*, М.Д. Голубовский**

* Генеалогическое общество Шотландии (Эдинбург)

** Спб фил Ин-та истории естествознания и техники РАН;

Dept. Molecular and Cell Biology, Berkeley University, Berkeley, CA 94720

В мире насчитывается миллионы близнецов, и интерес к ним всегда велик. Однако, обстоятельства их зарождения известны нам, пожалуй, меньше, чем обратная сторона луны. До последнего времени считалось, что есть два типа близнецов – монозиготные и дизиготные близнецы или МЗ и ДЗ. Первые возникают в начале развития путем случайного деления клеточных производных одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Они несут идентичные наборы генов и представляют собой пример естественного генетического клонирования. ДЗ близнецы возникают из двух разных оплодотворенных яйцеклеток и различны между собой как братья и сестры. Сравнение МЗ и ДЗ близнецов более 100 лет служит важным методом для оценки роли генотипа и среды в норме и патологии.

 

Поэтому, большой интерес вызвала статья 2007 г международной группы исследователей, в которой было экспериментально показано, что общепринятый канон о существовании только двух типов близнецов МЗ и ДЗ не достаточен (1). Исследователи, куда входили врачи-педиатры, специалисты по близнецам и молекулярные генетики, обнаружили третий тип близнецов. Близнецы-химеры (к моменту описания их возраст был три года) несли в своих клетках один материнский набор генов и смесь двух отцовских наборов в разном соотношении. Кроме того, они отличались по половой дифференцировке - один партнер имел нормальный мужской фенотип, а другой был гермафродитом. Удивительное открытие было сразу прокомментировано в авторитетном общенаучном журнале «Нэйчур», а вслед за ним многими агентствами мира.

 

Данная находка совмещала в себе сразу три необычных репродуктивных события: (1) третий, промежуточный по геномному набору тип близнецов, (2) то, что они были химерными и (3) то, что они различались по полу, имея в гонадах разное соотношение клеток с «мужскими» -ХУ и «женскими» - ХХ половыми хромосомами. Можно ли было в принципе предвидеть такой фантастический сценарий воспроизведения? Ответ- да. Приятно сознавать: ясное предсказание о реальности третьего типа близнецов, в том числе и химерных, впервые было высказано более 20 лет назад на страницах журналах «Природа» в статье «Отцы и близнецы» (2). В ней приводились доводы, что в родословных с наследованием зависимой от отца близнецовости следует ожидать появления третьего типа близнецов и особей-химер. В 2002-03 гг эти положения были разработаны более детально, опираясь на новые открытия и данные репродуктивной генетики. Спектр ожидаемых необычных аномальных сценариев оплодотворения и раннего эмбрионального развития был значительно расширен (3,4).

 

И все же удивительно, что первым подтвердился самый парадоксальный из предсказанных сценариев – химерные близнецы с одним материнским и смесью отцовских геномов и различающиеся по полу. Важно отметить, что доказательства реальности нового типа близнецов, полученные в 2007 г, стали возможными лишь около десяти лет назад после разработки методов молекулярного маркирования и слежения за судьбой каждой из 23-х хромосом генома при передаче их от родителей к детям. Когда Вивьен Сутер (Vivienne Souter) - первый автор коллективной статьи о необычных близнецах- готовила работу к печати, она натолкнулась на сделанное нами дословное предсказание и послала в электронном письме признание, что «became speechless», то есть была поражена, «лишилась дара речи». Подобное эмоцональное признание в современной науке довольно редко и вдвойне ценно для исследователя.

 

Ну а причем же здесь викинги? Дело в том, что любая концепция не является в готовом виде, как Афродита из пены морской. Она имеет свою долгую предысторию и неожиданные для самих авторов боковые ответвления. Именно об этом мы хотим здесь рассказать. Логическая цепочка событий и поисков такова.

 

1. Более 20 лет назад мы предложили истолкование давней загадки генетики человека - «отцы и близнецы» или случаев наследования прямого отцовского влияния на близнецовость. Многие авторы напрочь отрицали такую возможность. Однако тут нет никакой мистики. Цитогенетически это возможно, если, к примеру, будущий отец несет гены, которые активируются в его гаметах-сперматозоидах и повышают вероятность появления в яйцеклетке двух отцовских геномов. Одно из ожидаемых следствий такой ошибки-- двойное оплодотворение и близнецы. Удалось обнаружить и детально описать наследование на протяжении более 200-т лет зависимой от отца близнецовости в родословной древнего шотландского рода Сент-Клер (St.Clair) - к нему принадлежит первый автор.

 

2) Возник вопрос, насколько уникальна данная особенность. Патронимический (то есть по линии отцов) поиск зависимой от отца близнецовости был расширен. В Шотландии имеются исключительно сохранные много-поколенные генеалогические сведения. Поиск оказался успешен: признак «отцы и близнецы» был обнаружен еще в одном старинном клане - Брюс (Bruce).

 

3). Возникло предположение, а не имеют ли старинные кланы Сент-Клер и Брюс общего предка? Не действует ли здесь известный в генетике принцип основателя? Поиски возможного прародителя привели к периоду викингов, к потомству двух известных в истории вождей –первого герцога Нормандии Роллона (860-932) и первого короля Норвегии Харальда Прекрасноволосого (850-933). В исландских сагах мы нашли указания, что оба вождя, привнесшие свои гены в популяцию Шотландии, были братьями и имели в роду близнецов.

 

4) После этого, в новом свете предстала пред нами почти забытая статья 1920-х гг замечательного норвежского биолога и генетика Кристиан Бонневи. В полуизолированных селениях вокруг фьорда Трондхейм она обнаружила самую высокую в Европе частоту близнецовости и ее семейное наследование, причем в ряде случаев со стороны отцов. А область вокруг Трондхейм-фьорда как раз и есть одна из стартовых точек нашествия викингов, известное место активности королей викингов братьев Роллона и Харальда Прекрасноволосого.

 

Обращение к эпохе викингов и тексту исландских саг помогло нам очертить контуры путешествия в пространстве и времени гипотетического доминантного фактора (гена), который передается по мужской линии и вызывает зависимое от отца наследственное предрасположение к рождению близнецов.

 

 

Генеалогия клана Брюс.

 

Прародители клана Брюс прибыли в Англию с Вильгельмом Завоевателем.Они получили титулы и земли после победы в битве при Гастингсе в 1066г. В XII веке шотландский король Давид 1 гарантировал Роберту Брюсу земли в Аннандейле (Шотландия) в обмен на посылку ему на службу 10-и рыцарей. Эта хартия дарования Аннандейла Роберту Брюсу еще существует. Роберт Брюс (1274-1329), король скоттов, был 7-ым лордом Аннандейла. Он правил Шотландией с 1306 по 1329 гг. В битве при Бэннокберне в 1314 г войска под началом Роберта Брюса разгромили английскую армию короля Эдуарда II., обеспечив независимость Шотландии. Брюс основал кратковременную нормандскую династию. Это победа лежит в основе шотландской национальной поэмы «Брюс», написанной в XIV веке современником этих событий Джоном Барбуром из Абердина. Подобно кратковременной династии прямых потомков Вильгельма Завоевателя, династия Роберта Брюса также кончилась рождением близнецов! Первый из близнецов Джон умер при рождении, а второй близнец, будущий король Давид II был бесплодным. На этом династия Брюсов закончилась (15-17).

 

Что касается более раннего периода до завоевания Нормандии, то в исландских сагах можно найти непрерывные генеалогические патронимии вождей викингов. Нет сомнений, что имя Брюс (Bruce)норвежского происхождения.Оно пишется по разному древними авторами- Broiss, Bross Brus, Bruys, Brwiss, Broyss, Brwss, Bruce. Род Брюс ведет свою генеалогию из Нормандии, от двух сыновей ярла Рогнвальда Бруссасона (умер 1046г), правителя Оркнейских о-вов, чьи деяния детально описаны в Оркнейской саге. Бруссасон состоял в свите короля Норвегии Магнуса и несколько лет был на службе короля Ярослава в Новгороде. Отец Рогнвальда Бруссасона был ярлом Оркнейских о-вов, известный как Brusi Sigurdsson или как Brusius в латинской транскрипции. Согласно Оркнейской саге, ярл Brusi был потомок по мужской динии от Рогнвальда (ярлa области Мор в Норвегии) через линию Турф-Эйнара, четвертого ярла Оркнейских островов, который вместе со своим полу-братом имел общего отца Роллона, прародителя патронимии Сент Клер (16-17). Дальнейшие родословные линии, касающиеся королевских потомков показаны на схеме ниже.

 

Традиция происхождение рода Брюсов от Рогнвальда Бруссасона генеалогически кажется вполне вероятной. Она принимается недавним биографом короля Роберта Брюса (15). Нет сомнения, что Брюсы появляются на Нормандской сцене после убийства Рогнвальда Бруссасона, совершенного двумя сыновьями Харальда Прекрасноволосого. После этого события клан Брюс занимает влиятельную позицию при Нормандском дворе. Их базой становится полуостров Шербург, к северо-западу от Нормандии. Вероятно, род Брюс через Роллона ведет свое начало от Рогнвальда Бруссасона, ярла провинции Мор в Норвегии, хотя прямых генеалогических сведений об этом в сагах нет. В будущем предстоит сравнить профили гаплотипов У-хромосомы близнецовых семей в родах Сент-Клер и Брюс и проверить нашу гипотезу, что две генеалогические линии с проявляющие в ряду поколений признак зависимой от отца близнецовости, имели общего предка, а именно Рогнвальда, ярла провинции Мор в Норвегии.

Rognwald, Earl of More

Литература

 

1. Souter V., Parisi A.M., Nyholt D.R. et al // Human Genet. 2007. V.121, P.179-185.

 

2. Голубовский М.Д. Отцы и близнецы // Природа 1986. № 3. С.23-34

 

3. Golubovsky M. D. // Twin Research 2002. No5. P.75-86

 

4. Golubovsky M.D. // Human Reprod.2003. V.18. P.236-242

 

5. St.Clair J., Golubovsky M.D. // Twin Research. 2002. N5. P.294-307

 

6. Zaragoza M.V.,Surti U., Redline R.W et al. // Amer. J. Human Genet. 2000.V.66.P.1907-1920

 

7. Баранов В.С., Кузнецова Т.В. // Цитогенетика эмбрионального развития человека. Научно-практические аспекты. Науч.лит.Спб.2007

 

8. Гуревич А.Я. // Походы викингов. М. 1966.

 

9. Gwin J. // A history of Vikings. Oxford Univ. Press. 1984

 

10. Batey C. et al. // Cultural Atlas of the Viking world/ (edit. J.Graham-Cambell). N.Y. 1994.

 

11. Стриннгольм А. // Походы викингов. М. АСТ. 2002.

 

12. Goodacre S., Helgason A., Nicholson J. et al. //Heredity. 2005. V.195.P.129-135

 

13. Milman N., Pedersen P.// Clinical Genetics. 2003. V.64. P.36-47

 

14. Morrison L.F. // The History of the Sinclair family in Europe and America. Boston, Mass. 1896.

 

15. Bingham C. // Robert the Bruce. Constable, London. 1998.

 

16. Collins Encyclopedia of Scotland // Ed. By Keay J., 2000. Harper Collins

 

17. Magnusson M. // Scotland: the story of nations..2000. Harper Collins

 

18. Джаксон Т.Н. // Елизавета Ярославна, королева норвежская. В кн.: Восточная Европа в исторической ретроспективе.М.1999

(сайт: www.norse.ulver.com)

 

\19 Bonnevie K and Sverdrup // J.of Genetics. 1926.Vol XVI, P.125-180.

 

20. StClair D., St.Clair J., Swainson C., Bamforth C./ Machi G. // Amer. J. Med.

Genetics. 1998. Vol 77, P. 412-414

 

Подписи к рисункам к статье: Дж Сент Клер, М.Д.Голубовский

 

По следам викингов: поиски гена близнецовости

 

Рис 1. Три сценария диспермного оплодотворения

 

Рис2. Близнецы и химеры при диспермии.

Показаны варианты двойного оплодотворения, когда в яйцеклетку проникают два спермия и оплодотворяют две ее дочерние клетки. Спермии, несущие Х-хромосому и разные наборы отцовских генов условно обозначены как Хр1 и Хр2.

Варианты:

а) - тетрагаметная химера со смесью клеток, имеющих отцовские наборы р1 или р2. Материнские наборы отличаются в меньшей степени, в основном по тем участкам хромосом и локусам, которые претерпели перекрест в первом делении мейоза яйцеклетки еще в утробе у бабушки..

b)- полуторазиготные или полуидентичные близнецы; они имеют разные отцовские наборы и частично отличные матерские наборы, могут быть одно - или разнополые и не отличимы на практике от ДЗ близнецов.

с) – возможное разделение смеси бластомеров и образование химерных близнецов. Если один спермий несет Х, а другой-У- хромосому, то химерные близнецы будут нести смесь клеток ХХ::ХУ, и пол каждого из них будет зависеть от доли клеток с У- хромосомой; в этом случае возможны сбои половой дифференцировки, гермафродитизм и стерильность; такие близнецы были найдены в 2007г.

 

Рис. 3 Три типа близнецов

Показаны разные варианты близнецов третьего типа, которые отличаются о т обычных МЗ и ДЗ близнецов и могут возникать при зависимых от отца нарушениях в поведении гамет и оплодотворении. Указаны генетический статус близнецов и условная степень фенотипического различия между ними. Материнские наборы отличаются лишь частично и обозначены соответственно m1-1 m1-2. При гетерохронии отцовские наборы идентичны, при диспермии различны, при диплоспермии –промежуточны.

 

Рис 4. Отцовскае наследование близнецовсти в роде Сент Клер.

Приведен небольшой фрагмент родословной и внизу два брата-близнеца Джон и Дэвид Сент Клер. Обозначения: мужчины обозначены квадратами, женщины- кружкам, линии брака- горизонтальны, вертикальные линию указывают потомство. Близнецы зачернены, при этом МЗ близнецы указаны дполнительной линией посредине. Номера обозначают каждого члена родословной в определенном поколении. Красным цветом в родословной выделены близнецы Сент Клер, они монозиготны, но имеют ряд фенотипических отличий:

направление завитка волос, право-леворукости и мозаицизм в окраске глаз (20)

 

Рис 5.

ПО СЛЕДАМ ВИКИНГОВ: ПОИСКИ ГЕНА БЛИЗНЕЦОВОСТИ

Джон Сент Клер*, М.Д. Голубовский**

* Генеалогическое общество Шотландии (Эдинбург)

** Спб фил Ин-та истории естествознания и техники РАН;

Dept. Molecular and Cell Biology, Berkeley University, Berkeley, CA 94720

В мире насчитывается миллионы близнецов, и интерес к ним всегда велик. Однако, обстоятельства их зарождения известны нам, пожалуй, меньше, чем обратная сторона луны. До последнего времени считалось, что есть два типа близнецов – монозиготные и дизиготные близнецы или МЗ и ДЗ. Первые возникают в начале развития путем случайного деления клеточных производных одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Они несут идентичные наборы генов и представляют собой пример естественного генетического клонирования. ДЗ близнецы возникают из двух разных оплодотворенных яйцеклеток и различны между собой как братья и сестры. Сравнение МЗ и ДЗ близнецов более 100 лет служит важным методом для оценки роли генотипа и среды в норме и патологии.

 

Поэтому, большой интерес вызвала статья 2007 г международной группы исследователей, в которой было экспериментально показано, что общепринятый канон о существовании только двух типов близнецов МЗ и ДЗ не достаточен (1). Исследователи, куда входили врачи-педиатры, специалисты по близнецам и молекулярные генетики, обнаружили третий тип близнецов. Близнецы-химеры (к моменту описания их возраст был три года) несли в своих клетках один материнский набор генов и смесь двух отцовских наборов в разном соотношении. Кроме того, они отличались по половой дифференцировке - один партнер имел нормальный мужской фенотип, а другой был гермафродитом. Удивительное открытие было сразу прокомментировано в авторитетном общенаучном журнале «Нэйчур», а вслед за ним многими агентствами мира.

 

Данная находка совмещала в себе сразу три необычных репродуктивных события: (1) третий, промежуточный по геномному набору тип близнецов, (2) то, что они были химерными и (3) то, что они различались по полу, имея в гонадах разное соотношение клеток с «мужскими» -ХУ и «женскими» - ХХ половыми хромосомами. Можно ли было в принципе предвидеть такой фантастический сценарий воспроизведения? Ответ- да. Приятно сознавать: ясное предсказание о реальности третьего типа близнецов, в том числе и химерных, впервые было высказано более 20 лет назад на страницах журналах «Природа» в статье «Отцы и близнецы» (2). В ней приводились доводы, что в родословных с наследованием зависимой от отца близнецовости следует ожидать появления третьего типа близнецов и особей-химер. В 2002-03 гг эти положения были разработаны более детально, опираясь на новые открытия и данные репродуктивной генетики. Спектр ожидаемых необычных аномальных сценариев оплодотворения и раннего эмбрионального развития был значительно расширен (3,4).

 

И все же удивительно, что первым подтвердился самый парадоксальный из предсказанных сценариев – химерные близнецы с одним материнским и смесью отцовских геномов и различающиеся по полу. Важно отметить, что доказательства реальности нового типа близнецов, полученные в 2007 г, стали возможными лишь около десяти лет назад после разработки методов молекулярного маркирования и слежения за судьбой каждой из 23-х хромосом генома при передаче их от родителей к детям. Когда Вивьен Сутер (Vivienne Souter) - первый автор коллективной статьи о необычных близнецах- готовила работу к печати, она натолкнулась на сделанное нами дословное предсказание и послала в электронном письме признание, что «became speechless», то есть была поражена, «лишилась дара речи». Подобное эмоцональное признание в современной науке довольно редко и вдвойне ценно для исследователя.

 

Ну а причем же здесь викинги? Дело в том, что любая концепция не является в готовом виде, как Афродита из пены морской. Она имеет свою долгую предысторию и неожиданные для самих авторов боковые ответвления. Именно об этом мы хотим здесь рассказать. Логическая цепочка событий и поисков такова.

 

1. Более 20 лет назад мы предложили истолкование давней загадки генетики человека - «отцы и близнецы» или случаев наследования прямого отцовского влияния на близнецовость. Многие авторы напрочь отрицали такую возможность. Однако тут нет никакой мистики. Цитогенетически это возможно, если, к примеру, будущий отец несет гены, которые активируются в его гаметах-сперматозоидах и повышают вероятность появления в яйцеклетке двух отцовских геномов. Одно из ожидаемых следствий такой ошибки-- двойное оплодотворение и близнецы. Удалось обнаружить и детально описать наследование на протяжении более 200-т лет зависимой от отца близнецовости в родословной древнего шотландского рода Сент-Клер (St.Clair) - к нему принадлежит первый автор.

 

2) Возник вопрос, насколько уникальна данная особенность. Патронимический (то есть по линии отцов) поиск зависимой от отца близнецовости был расширен. В Шотландии имеются исключительно сохранные много-поколенные генеалогические сведения. Поиск оказался успешен: признак «отцы и близнецы» был обнаружен еще в одном старинном клане - Брюс (Bruce).

 

3). Возникло предположение, а не имеют ли старинные кланы Сент-Клер и Брюс общего предка? Не действует ли здесь известный в генетике принцип основателя? Поиски возможного прародителя привели к периоду викингов, к потомству двух известных в истории вождей –первого герцога Нормандии Роллона (860-932) и первого короля Норвегии Харальда Прекрасноволосого (850-933). В исландских сагах мы нашли указания, что оба вождя, привнесшие свои гены в популяцию Шотландии, были братьями и имели в роду близнецов.

 

4) После этого, в новом свете предстала пред нами почти забытая статья 1920-х гг замечательного норвежского биолога и генетика Кристиан Бонневи. В полуизолированных селениях вокруг фьорда Трондхейм она обнаружила самую высокую в Европе частоту близнецовости и ее семейное наследование, причем в ряде случаев со стороны отцов. А область вокруг Трондхейм-фьорда как раз и есть одна из стартовых точек нашествия викингов, известное место активности королей викингов братьев Роллона и Харальда Прекрасноволосого.

 

Обращение к эпохе викингов и тексту исландских саг помогло нам очертить контуры путешествия в пространстве и времени гипотетического доминантного фактора (гена), который передается по мужской линии и вызывает зависимое от отца наследственное предрасположение к рождению близнецов.