ДНК-тест - взгляд через пробирку.⁠⁠

В настоящее время на Пикабу наблюдается некие фазовые колебания, связанные с темой разрушительного воздействия на судьбы блюдей такой скромной лабораторной услуги, как ДНК-тест “на отцовство”. В связи с этим возникла мысль углубиться в техническую сторону вопроса, и попытаться простым языком объяснить что же это за тест и с чем его едят. Итак, поехали - да пребудет со мной дух Якова Перельмана!

С древних времен было известно, что ребёнку передаётся часть признаков каждого родителя, поэтому у приглашённой на крестины родни возникали - иногда обоснованные, иногда не очень вопросы “в кого это он так?”

“У волка родился волчонок. Он его укачивает:

- Спи малыш, спи, мой серенький!

- А чьи у тебя глазки? Мамины. А чьи у тебя зубки? Папины. А чьи у тебя ушки?... Ну заяц, погоди!” (анекдот)

Позднее официальная научная общественность постановила, что “во всём виноваты гены” и понеслось… В каждой человеческой клетке на физический носитель в виде ДНК записана информация - половина информационного массива пришла от мамы, половина от папы.

Информация записана четверичным кодом в виде последовательностей нуклеотидов 4-х видов. В коде как прямые инструкции как синтезировать тот или иной белок или РНК (гены), так и ремарки разработчика, битый код, куски вирусных программ итд.

Если не касаться половых хромосом, информация от папы и информация от мамы в общем-то дублирует друг друга - вот ген цвета глаз от папы, а вот версия аналогичного от мамы, они могут выпасть абсолютно одинаковые, могут отличаться и, взаимодействуя давать тот или иной цвет глаз (картинка ниже имеет больше декоративный характер).

Великое эволюционное разнообразие генов, накопленное и заботливо сохраняющееся из поколения в поколение, делает каждого из нас уникальным на генетическом уровне. Варианты одного гена, отвечающего у разных людей за один и тот же признак называются аллелями.

Со временем, научившись в этих своих лабораториях анализировать что за код несёт ДНК индивидов вида хомо сапиенс, учёные поставили вопрос о возможности выяснения родства более объективными, чем традиционные индийские методики способами.

Теория проста и понятна - надо найти уникальную пару генов, имеющихся у отца и не встречающихся больше ни у кого на Земле. Вот прямо так: есть, предположим, варианты гена, отвечающего за выпадение тридцатого волоска на левой ноге ровно на двадцатилетие (не важно за что отвечает ген, главное уникальность его кода, который мы сможем “прочитать” в лаборатории) и у всех людей на Земле есть только вариант Й. Только у предполагаемого дедушки варианты ХЙ, у предполагаемой бабушки - УЙ, у предполагаемого отца выпало ХУ (дедушку с бабушкой я тут привёл просто для полноты картины). Соответственно, если у ребёнка найдётся любой из генов Х или У, то понятно, что его отцом является уникальный мужчина с генотипом ХУ (дедушку для чистоты мысленного эксперимента сделаем к моменту зачатия ребёнка бесплодным, и бабушку заодно).

Стоит ли говорить, что описанная мной фантазия про “уникальный вариант какого-либо гена” - чистой воды безумие и ничего такого на практике мы не увидим. Кроме того, хоть и интересует зачастую нас только “отцовство”, так как проблема с определением “кто мать ребёнка?” возникает на порядок реже, но хорошо бы было и для матери найти такие “уникальные варианты” какого-либо гена.

На помощь могут прийти гены, имеющие несколько вариантов “в-ассортименте”. Вспомним хотя-бы теорию наследования группы крови - Три распространённых варианта генов в ассортименте - A, B и 0 (ноль) дают, комбинируясь, четыре вида групп крови.

В связи с этим возникают подозрения, если у пары с группами крови А (генотип у каждого супруга AA или A0), родился ребёнок с группой АВ (откуда ген B взялся, если у “отца” его нет?!). Думаю понятно, что если любовник жены тоже с группой крови, например, А, АВ, или 0 то может получиться ребёнок с группой крови, не вызывающей подозрений.

Есть гены с огромным “ассортиментом” вариантов. Например - гены главного комплекса гистосовместимости, которые так любят исследовать трансплантологи в надежде подобрать б/у запчасть для своего пациента.

Шесть видов генов HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP

N.b! шесть именно отдельных генов, несмотря на одинаковое начало их названия - и каждый имеет десятки вариантов (аллелей), по два варианта каждого гена есть у каждого из нас. Чистая теория вероятности с учётом распространённости разных аллелей генов даёт нам уже приличную вероятность 99,99%, или около того, что именно тот мужчина, половина вариантов генов главного комплекса гистосовместимости которого присутствует в ребёнке, является его отцом. Однако данный метод именно для установления отцовства, не прижился...

Более прост технически и дёшев метод, получивший название Анализ Длинны Малых Тандемных повторов (STR) ДНК. Не переживайте читатели - почерпнутая ранее информация пригодится нам и тут, дело в том, что эти самые малые тандемные повторы ДНК наследуются по тому же принципу, что мы рассмотрели выше.

Эти самые тандемные повторы не являются отдельными генами - это отдельные фрагменты генетического кода, разбросанные по всем хромосомам, появившиеся, очевидно, когда Великий Программист падал лицом на клавиатуру в изнеможении.

Выглядят они, например, так: TTATTATTATTATTATTATTATTATTA, или так: AGAGAGAGAGAGAGAGAGA - повторяющиеся мотивы, в подавляющем большинстве случаев не несущие смыслового кода, что самое главное - у разных людей могут иметь разную длину. И эту длину можно измерить. Выделяем и умножаем интересующий нас фрагмент ДНК методом ПЦР, делаем электрофорез в капиллярах специального прибора и он нам показывает длину с точностью практически до одной буквы. Получаем такую вот картинку: Для примера проанализированы два STR-маркера D10S1248 и D16S538 - видно, что у данного человека есть два варианта первого маркера - длинной 14 и 16 (один от мамы, один от папы - напоминаю), и два варианта второго - длинной 9 и 11.

Теоретически может выдать один пик, что означает присутствие STR-маркера одинаковой длины на обеих гомологичных хромосомах.

Как уже было сказано - такие повторяющиеся высоковариабельные последовательности - STR-маркеры, встречаются в изобилии по всему геному, поэтому не составляет труда подобрать 12 -19 таких. Зная частоту встречаемости разных вариантов этих маркеров в  популяции можно выдать один из двух вариантов теста “на отцовство” - “отцовство гражданина А в отношении Б исключено” или “Гражданин В является отцом Г с вероятностью….” Насчёт вероятности - она расчитывается исходя из популяционных данных, и насколько я знаю, отдельно для каждого случая, но я уверяю, что обычно для таких тестов вероятность, что В не отец Г….

Вот пример анализа с заключением. Если хотите - можете поискать какие варианты каждого из STR-маркеров передались ребёнку от мамы, а какие от папы). Всё что есть у ребёнка - есть у одного из (предполагаемых) родителей. Одна цифра в графе обозначает наличие двух аллелей одинаковой длины.

В общем то, пост не претендует ни на на всестороннее раскрытие темы анализа родства по ДНК-тесту, ни на альтернативное использование этих же методов для других целей.

Да, забыл добавить - для выделения ДНК и анализа подойдёт любая часть тела, имеющая ядросодержащие клетки - кровь, соскоб с щеки, выбитые потенциальным тестем  зубы.