Текст книги "ДНК и её человек"

“Аналитики склонились к приборам ПЦР…”

Прежде всего – медицина, как и хотел Кэри Муллис. Сам он на своем сайте ядовито заметил, что “на медицину ПЦР повлияла намного меньше, чем на медицинскую журналистику”[37]37
  . https://www.karymullis.com/pcr.shtml.


[Закрыть], но тут он не совсем прав.

Чего стоит хотя бы применение в диагностических целях, быстрый и легкий анализ на инфекционные агенты. На заре микробиологии для этого был создан фенотипический метод: образцы, взятые у больного, высевали на питательную среду, смотрели, что вырастет, определяли бактерий, окрашивая их различными красителями и затем изучая под микроскопом. Настоящее искусство! Затем появились иммунологические методы, так или иначе использующие антитела – молекулы иммунной системы, в своем роде не менее удивительные, чем ДНК, способные избирательно взаимодействовать с одним и только одним чужеродным веществом (например, поверхностным белком бактерий). Но полимеразная цепная реакция все упростила: берешь образец, выделяешь тотальную ДНК или просто разрушаешь клетки и прочие структуры, чтобы ДНК стала доступной, добавляешь полимеразу и праймеры, комплементарные определенным участкам генома бактерии или вируса, по которым определяют вид и штамм, – и вперед.

Если в образце есть хотя бы следовые количества ДНК возбудителя болезни, в нем пойдет полимеразная реакция. Современные методы даже позволяют с помощью ПЦР количественно определять ДНК вируса или бактерии – узнать не только то, есть ли в образце клостридия или туберкулезная палочка, но и много ее или мало. Это называется “полимеразная цепная реакция в реальном времени”: количество синтезированной ДНК в образце определяют непосредственно в каждом цикле и строят график вроде тех, что показаны на рисунке. (На плато он выходит, потому что в реальной жизни ничто не может умножаться бесконечно – реагенты кончаются.) Многие вирусы имеют РНК-геном, но и на них есть свои приемы: ни одна зараза от ПЦР не укроется.

Однако для этого надо знать возбудителя заранее – знать, кого мы ищем. Ведь чтобы провести ПЦР, нужны праймеры, комплементарные его и только его геному. С тех пор как секвенирование продвинулось вперед и геномы медицински значимых микроорганизмов (а потом и всех других) стали читать полностью, принципиальной проблемы в этом нет. Но тут важно не сделать ошибки, не получить ложноположительного результата, если праймер прилипнет к ДНК какой-нибудь безобидной бактерии. То есть ответственность за результат с лабораторными диагностами теперь разделяют биоинформатики.

Интересно, что многие люди, которые слышали о ПЦР, но не до конца разобрались в том, как она работает, приписывают ей почти магическую силу. Вот, например, роман Дэна Брауна “Инферно”. Очередной злой гений, противостоящий профессору Лэнгдону, изобретает инфекцию, которая должна сократить численность человечества. Гений, в общем-то, не такой уж злой, он беспокоится о том, чтобы перенаселение Земли не сгубило культуру, цивилизацию и гуманизм, но предложенный им метод почему-то не нравится ни частным лицам, ни правительственным организациям, и действие крутится вокруг поиска биологической бомбы с возбудителем. Несколько раз с особым ударением подчеркнуто, что никто не знает, что это за возбудитель, даже с точностью “вирус или бактерия”. А может быть, не то и не другое, а новая форма жизни, потому что злодей гениален.

После многих приключений и разгадывания искусствоведческих шарад силы добра находят место, откуда уже вырвалась или вот-вот должна вырваться страшная инфекция. Место это в уютной пещере, посещаемой туристами, в подземном озере. Далее цитата.

“Каков теперешний радиус распространения инфекции?

Брюдер знал, что ответ будет получен через считаные минуты. Его группа уже установила на мостках на разных расстояниях от эпицентра переносные устройства для обнаружения вируса. Эти устройства – приборы ПЦР – основаны на так называемой полимеразной цепной реакции.

Агент Брюдер сохранял надежду. Поскольку вода в подземном озере стоячая и времени прошло очень мало, можно было рассчитывать, что приборы ПЦР зафиксируют заражение сравнительно небольшой зоны, которую затем удастся дезинфицировать химикалиями и отсасывающими воду устройствами.

– Готовы? – спросил через мегафон техник.

Агенты в разных местах водохранилища утвердительно подняли большие пальцы.

– Проверяйте образцы, – треща, скомандовал мегафон.

По всему подземному залу аналитики склонились к приборам ПЦР. Каждый прибор приступил к анализу образца воды, взятого в одной из точек на концентрических дугах вокруг таблички Зобриста.

Все затихли в ожидании, молясь о том, чтобы загорелись только зеленые лампочки.

А потом началось.

На ближайшем к Брюдеру приборе замигала красная лампочка, сигнализирующая о наличии вируса. Мышцы Брюдера напряглись, и он перевел взгляд на следующий прибор.

Он тоже замигал красным.

Нет…”[38]38
  Браун Д. Инферно / Пер. с англ. – М.: АСТ, Neoclassic. 2016.


[Закрыть]

Спрашивается: откуда у чиновников ВОЗ специфические праймеры к абсолютно неизвестному, супертаинственному возбудителю? Настолько специфические, что сразу ясно, с одного красного огонечка: он самый, и мы все умрем? Можно, конечно, использовать праймеры к консервативным участкам, которые встречаются в геномах многих вирусов (пусть будет вирус, а не бактерия). Тогда мы получим сигнал, если в пробе присутствует любой из этих вирусов. Однако неудивительно, что в месте, где постоянно ходят толпы сопливых туристов, есть какие-то вирусы. Да, в воде их немного, но в том и прелесть ПЦР, что она делает различимый сигнал из следовых количеств нуклеиновых кислот. Так что, похоже, обманывали профессора Лэнгдона не только симпатичные девушки и тайные агенты. Всемирная организация здравоохранения сама была в курсе коварного замысла, даже геном возбудителя имела! Или автор чего-то не понял про ПЦР. Зато он много знает об истории искусства, в отличие, например, от меня.

Вот такое у ПЦР граничное условие: знать фланкирующие последовательности, то есть конец и начало интересующего участка. И в конце ХХ в., когда читали геном человека, фрагменты клонировали в векторах (сотрудники Крейга Вентера, которые работали с короткими фрагментами, – даже в обычных бактериальных плазмидах). А к последовательностям в векторе уже можно применять ПЦР: даже если вставку никто еще не читал, последовательность плазмиды, в которую она вставлена, известна.

С другой стороны, по мере того как развивается геномика (так назвали раздел науки, которая изучает уже не только отдельные гены, но целые геномы), нечитанных последовательностей в природе все меньше. Теперь ПЦР нашла применение и в палеогеномике. Если мы знаем, какому зверю (или человеку, брату Homo sapiens) принадлежит ископаемая кость, можно синтезировать праймеры, основываясь на геноме родственного вида.

И даже если мы этого не знаем – все равно можно попробовать. Гены, кодирующие рибосомную РНК, имеются у всего живого, при этом эволюция вносит в них изменения крайне осторожно и деликатно. Рибосомы – те самые штуки, которые синтезируют белки, и слишком смелые инновации в рибосомных генах могут привести к потере этой крайне необходимой для жизни способности. Поэтому можно вытянуть с помощью ПЦР рибосомный ген неизвестного существа и, сравнив его с известными последовательностями других существ, сделать довольно точные выводы о том, на какой веточке эволюционного древа сидел тот, кому принадлежала кость.

Полимеразная цепная реакция позволяет “снимать копии” с крайне малого количества ДНК – сотен, а то и десятков пикограммов, то есть геномов горсточки клеток. Из считанных молекул, содержащихся в образце, можно получить количество, достаточное для анализа. Теперь уликой в уголовном деле может стать и капля крови, и несколько волосков (с волосяными луковицами), а личность убитого можно установить даже по фрагменту кости.

Сегодня существует множество вариантов ПЦР для самых разных надобностей[39]39
  12 методов в картинках: полимеразная цепная реакция // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/metody-v-kartinkakh-polimeraznaia-tsepnaia-reaktsiia.


[Закрыть]. Можно проводить реакцию с несколькими парами праймеров в одной пробирке, можно амплифицировать фрагменты длиннее 5000 пар нуклеотидов. Хитроумный способ, включающий нарезание исходной ДНК на куски и их закольцовывание, позволяет получить копии последовательности, которая в линейной ДНК была справа и слева от известных праймеров, а не между ними (это нужно, например, чтобы понять, в какое место человеческой ДНК встроил свой геном вирус). Можно запустить полимеразную реакцию внутри целых живых клеток в культуре, а потом с помощью гибридизации показать, где находится искомая нуклеотидная последовательность… Много чего можно. В настоящее время ПЦР – трудолюбивая рабочая лошадка молекулярной биологии, ее гоняют и в хвост и в гриву. Кстати, и большинство методов высокопроизводительного секвенирования с необходимостью включают в себя полимеразную цепную реакцию на этапе подготовки библиотек ДНК-фрагментов. И так будет по крайней мере до тех пор, пока не победят методы, работающие с единичными молекулами, вроде нанопорового секвенирования. То есть еще долго. Нельзя исключать, что на смену классической ПЦР придут другие методы амплификации ДНК – но и они, скорее всего, будут так или иначе использовать принцип, придуманный майской ночью на трассе 128.

Выделить главное

Теперь опять вернемся к человеческой ДНК, Алеку Джеффрису, криминалистике и определению отцовства. Те самые участки с повторяющимися последовательностями, которые Алек Джеффрис в своих первых экспериментах искал среди рестрикционных фрагментов, мы легко можем получить с помощью ПЦР. И на форезе тогда будет не “всеобщая смазь”, какую мы видели в первых опытах, а четкие отдельные полоски.

Мы помним, что одна из самых серьезных проблем ДНК-фингерпринта в криминалистике – малые количества доступной ДНК и высокая вероятность ее деградации в неидеальных условиях места преступления. Эти проблемы помогла решить, во-первых, полимеразная цепная реакция, а во-вторых, выбор других маркеров. Вместо гипервариабельных минисателлитов (VNTR) начали использовать микросателлиты, они же короткие (простые) тандемные повторы, они же STR (short tandem repeat, simple tandem repeat). И по сей день ученые и криминалисты всех цивилизованных стран пользуются стандартными методиками для исследования STR-локусов.

Чем хороши STR? Именно тем, что они короткие: длина этих участков – около 100 н. п., а не тысячи, соответственно, больше вероятность, что удастся отыскать их целыми, неповрежденными, и ПЦР ставить удобно. А все остальное работает так же, как и с VNTR: от количества повторов зависит длина сравниваемых участков, и она-то различается у разных людей. Чем больше таких участков – STR-локусов – используют для сравнения двух образцов, тем выше достоверность заключения.

Допустим, в конкретном месте генома (локусе) у разных людей может быть от 1 до 11 копий STR. Поскольку набор хромосом у человека двойной, все гены и межгенные участки у каждого из нас представлены в двух экземплярах (необязательно идентичных). Разные варианты одного участка называют аллелями, а множество всех вариантов с различным числом повторов – аллельной лестницей. Например, у мамы могут быть аллели 5–6 (в одной хромосоме 5 копий STR, в другой 6) а у папы 6–8 (в одной хромосоме 6, в другой 8). Ребенок получает одну хромосому от отца, другую от матери, следовательно, у данной пары могут быть дети с аллелями 5–6, 5–8, 6–6 или 6–8. Если же у ребенка 5–5, значит, папа – не папа.

Вот почему в отчетах по установлению родства методом ДНК-фингерпринта мы видим пары чисел: каждое число – это количество повторов у данного человека в данном локусе. Если у человека в обеих хромосомах в этом месте одинаковое количество повторов, то есть и от мамы, и от папы он получил по 6 повторов (он гомозиготен по этому аллелю, говорят генетики), тогда вместо пары чисел может быть одно число.

Как отмечает сам Алек Джеффрис, его удивило, что потребовалось еще пять лет, чтобы типирование по STR окончательно вытеснило старые методы. Были найдены участки с четырехнуклеотидными повторами, дававшие более четкую картину, мультиплексная ПЦР (это когда в реакционную смесь добавляют не одну пару праймеров, а несколько) позволила идентифицировать сразу несколько участков в одном образце, а использование флуоресцентных праймеров дало возможность автоматизировать процесс.

Очень скоро это стало государственным делом, и первой была, естественно, Великобритания. В апреле 1995 г. британский министр внутренних дел Майкл Ховард объявил об основании Национальной базы данных ДНК (National DNA Database, NDNAD) – первой в мире государственной базы ДНК-профилей преступников. К июлю 2005 г. в ней были 2,9 млн ДНК-профилей и образцов ДНК. Эта база данных с самого начала помогала расследовать не только страшные преступления, но и сравнительно мелкие – оказалось, что и кражу автомобиля совсем нетрудно раскрыть, если на руле найдется ДНК человека, которому владелец одолжить машину никак не мог. Другие страны инициировали аналогичные программы. Раскрываемость с использованием ДНК-анализа и базы данных ДНК-профилей сразу же пошла вверх.

В 2003 г. в Великобритании был принят закон, согласно которому в базе данных должна оставаться ДНК не только осужденных, но и подозреваемых. С точки зрения полиции, правильный закон: под подозрение обычно попадают не ангелы, а такие персоны, которые, даже если не совершили этого конкретного преступления, с высокой вероятностью совершили или совершат другое. Войдут ли когда-нибудь в эти базы все граждане, в том числе самые законопослушные, – спорный вопрос, к которому мы еще вернемся. Кстати, мы уже достаточно знаем о фингерпринте, чтобы понять следующее: ДНК-профиль в базе данных может указать не только на самого человека, но и на его ближайших родственников, то есть можно установить, что ДНК с места нового преступления принадлежит сыну или отцу нашего старого знакомого, который есть в базе данных.

Фигурант первого дела, который Алек Джеффрис и Эрика Хагельберг расследовали с помощью STR и ПЦР в 1990 г., был идентифицирован именно через сравнение его фингерпринта с фингерпринтами его сына и бывшей жены. Этот персонаж по числу жертв опередил всех маньяков-убийц, и заурядных, и знаменитых: ни у кого из них не было таких идеальных условий для работы. Доктор Йозеф Менгеле, Ангел Смерти из Освенцима, признан виновным в убийстве десятков тысяч беззащитных людей.

Охота на доктора Менгеле

Некоторые эксцентричные люди нового тысячелетия называют этого человека ученым и пытаются доказать, что его исследования, как ни кошмарны, принесли медицине определенную пользу. Действительно, начинал он как ученый, и тема его докторской диссертации – “Расовые различия строения нижней челюсти” – не слишком выделялась на фоне других тогдашних научных работ в Германии или за ее пределами; до ужасных практических приложений теории о превосходстве арийской расы оставалось еще несколько лет. В 1938 г. Менгеле вступил в нацистскую партию и в СС. Служил врачом на Восточном фронте, получил звание гауптштурмфюрера СС и Железный крест первого класса за спасение двух человек из горящего танка. (Второй Железный крест он получит позднее – за энергичные санитарные меры во время эпидемий тифа и скарлатины в лагере, включающие массовую отправку зараженных в газовые камеры.) В 1942 г. был ранен, в 1943 – направлен в Освенцим.

Дальше мы знаем: анатомирование младенцев, кастрация мужчин без анестезии, стерилизация женщин рентгеном. Как “ученого”-антрополога Менгеле всегда интересовали близнецы, люди с разным цветом глаз и носители врожденных аномалий. И вот он получил неограниченное количество подопытных. Свидетели рассказывали, что мало кто из врачей любил сортировать заключенных – кого сразу уничтожить, кого на работы, кого на опыты, – однако Менгеле занимался этим с удовольствием, напевая и насвистывая. Интерес к близнецам формально объяснялся поиском путей ускоренного размножения арийской расы, но фактически доктор Менгеле видел в них идеальный “опыт” и “контроль”. Он закапывал подопытным химические вещества в глаза, чтобы изменить их цвет, сшивал детей-двойняшек, чтобы получить сиамских близнецов. (Научный выхлоп был ничтожен и сам по себе, а уж по сравнению с ценой…) Заражал одного близнеца тифом, дожидался смерти, а потом убивал и второго, чтобы сравнить изменения во внутренних органах. Из 450–1500 пар близнецов, поступивших в распоряжение доктора, выжили около 300 человек. При этом свидетели вспоминают, что с детьми, отобранными для экспериментов, “дядя Менгеле” был мил и угощал их сладостями.

В феврале 1945 г., незадолго до того, как Красная армия освободила Освенцим, Йозеф Менгеле бежал на запад. Его взяли в плен американцы, но он не был узнан, помогло и отсутствие у него обычной эсэсовской татуировки с группой крови. Менгеле сумел получить фальшивые документы и в 1949 г. бежал из Германии в Аргентину, как и тысячи других нацистов, воспользовавшись “крысиной тропой” – проверенным маршрутом для бегства, который организовали праворадикальные силы католической Европы, сочувствующие побежденным. Поселился в Буэнос-Айресе, неплохо там устроился – торговал фермерской продукцией и прирабатывал подпольными медицинскими услугами, в том числе абортами. В конце концов получил вид на жительство под своим настоящим именем и обнаглел настолько, что съездил в Швейцарию на лыжный курорт, чтобы повидаться со своим единственным сыном, Рольфом, которому сказали, что это его родственник дядя Фриц. Там же он встретил вдову своего брата, на которой впоследствии женился.

В 1958 г. от аборта умерла девочка-подросток, Менгеле был задержан и вскоре отпущен. Но именно тогда он, опасаясь, что в ходе расследования всплывет его нацистское прошлое, засобирался в Парагвай. Окончательно он туда переселился, по-видимому, в 1960 г., после того как агенты Моссада захватили в Буэнос-Айресе другого военного преступника, оберштурмбанфюрера СС Адольфа Эйхмана. Затем перебрался в Бразилию. Там и умер в 1979 г., в почтенном возрасте 67 лет, – утонул во время купания, получив инсульт. Сын посетил его за два года до смерти и потом сообщал, что отец ни в чем не раскаивался. По его мнению, во время войны он только выполнял свой долг и никому не навредил.

Интересно, что еще при жизни Менгеле о нем был снят британско-американский триллер в жанре биологической научной фантастики – “Мальчики из Бразилии” с Грегори Пеком и Лоуренсом Оливье. В триллере доктор Менгеле занимается возрождением арийской расы, а начинает (естественно) с клонирования Гитлера.

Но настоящего Менгеле продолжали ловить. Его первая жена, мать Рольфа, хотя и отказалась последовать за ним в Латинскую Америку, никому не сообщала, где он, и всегда утверждала, что ее муж мертв. Однако подобные преступления не имеют срока давности, и были упорные люди, которые очень хотели его найти. Находились свидетели, встречавшие и узнавшие Менгеле (как потом выяснилось, и после его смерти!). Охотники за нацистами Симон Визенталь и Герман Лангбайн собирали о нем материалы и сумели обнаружить запись о разводе, где был указан адрес в Буэнос-Айресе.

В 1985 г. полиция нашла в доме Ханса Зедльмайра, старого друга Менгеле, зашифрованную переписку, в том числе извещение о смерти Менгеле. Удалось найти его могилу в Бразилии, но погребен он был под чужим именем. Тщательно проведенная судебно-медицинская экспертиза подтвердила идентичность останков. Но хотелось полной ясности.

Из останков, найденных в Бразилии, удалось извлечь около нанограмма ДНК, а затем амплифицировать участок, содержащий повторы (СА)_n. У исследователей имелась также ДНК Рольфа и его матери. Анализ показал, что останки принадлежат Йозефу Менгеле[40]40
  Jeffreys A. J. et al. Identification of the skeletal remains of Josef Mengele by DNA analysis // Forensic Sci. Int. 1992; 56, 65–76; doi: 10.1016/0379–0738 (92) 90148-P.


[Закрыть] – отцовские аллели, то есть те, которые сын не мог получить от матери, присутствовали в ДНК, извлеченной из останков. По совокупности результатов, полученных для десяти локусов (участков) STR отношение вероятностей “Менгеле: неизвестный посторонний” составило 1800:1. Дело можно было считать закрытым.

Родственники не пожелали забрать его останки; кости Ангела Смерти сейчас хранятся в Институте судебной медицины Сан-Паулу и используются в качестве учебного пособия по современным методам криминалистики[41]41
  Nazi doctor Josef Mengele’s bones used in Brazil forensic medicine courses. https://www.theguardian.com/science/2017/jan/11/josef-mengele-bones-brazil-forensic-medicine.


[Закрыть]. Таким образом, доктор Менгеле все же внес некоторый вклад в науку, хотя и не тот, на какой рассчитывал.

Дела семейные

Разумеется, ДНК-фингерпринт нашел применение не только в расследовании уголовных дел. Есть множество менее значительных правонарушений и просто житейских историй, в которых вопросы об идентичности или родстве – ключевые.

Мочу спортсмена анализируют на допинг и параллельно проверяют, точно ли в этой моче его ДНК, или вместо него при сдаче анализа выступил дублер. Муж подозревает жену в измене, хочет покончить с сомнениями и упасть любимой в ноги либо подать на развод. Одинокая мама собирается призвать к ответу папашу ребенка, который все отрицает. Пожилой отец взрослых сыновей начал писать завещание и не может решить, кому оставить коттедж в Подмосковье. Двое любили друг друга, родили ребенка, в загс не успели зайти; потом она уехала за границу или умерла, а отцу приходится доказывать, что ребенок его. Иностранец женился на москвичке, пошел оформлять гражданство для маленького сына и узнал, что свидетельств о браке и о рождении недостаточно – требуется заключение экспертов о биологическом отцовстве. Взрослый человек собрался на ПМЖ к родственникам и слышит то же самое: докажите, что вы родственник. В семье строгих правил забеременела дочь-подросток, младенца решили выдать за ее поздно родившегося братика, а потом возникли юридические или медицинские сложности…

Подобных историй много, происходят они по всему миру. Среди них, как уже упоминалось, есть и совсем трагические, например о брошенных или украденных детях. Но основные клиенты многочисленных компаний, проводящих ДНК-анализ, все-таки хотят установления отцовства либо другого родства, чтобы решить вопрос с алиментами, оформить выезд за рубеж или “правильно” оставить наследство.

Догенетические методы определения отцовства в основном были связаны с факторами крови. Хорошо известны белки, определяющие принадлежность крови к одной из четырех групп, – антигены, или агглютиногены А и В, содержащиеся в эритроцитах, и антитела к ним, или агглютинины альфа и бета, содержащиеся в плазме. Белки закодированы в генах, гены передаются по наследству, а стало быть, в крови ребенка могут быть только те белки, которые есть у родителей; если же у ребенка есть какой-то другой белок, значит, надо искать другого родителя.

Отрицательный результат здесь говорит сам за себя, а вот положительный может быть совпадением: групп крови всего четыре, а людей на Земле миллиарды. Кроме того, если у ребенка и у матери вторая группа крови, у отца может быть любая; подробности в учебниках. Поэтому исследовали и другие факторы, например эритроцитарные антигены Сс, Dd, Ee (они же система антигенов резус-фактора), и другие, менее знаменитые, – всего более десятка белков. Но все равно о точных ответах в большинстве случаев оставалось только мечтать – вспомним дело британских иммигрантов из Ганы.

С появлением ДНК-фингерпринта такие задачи стали рутиной. Например, на вопрос, является ли данный мужчина отцом ребенка, как правило, дают два ответа: “Вероятность отцовства 0 %” (в каких-то локусах у ребенка и отца нет совпадающих аллелей; поскольку один аллель может быть испорчен мутацией, такое заключение выдают, например, при трех несовпадениях) и “Вероятность отцовства более 99 %” (все исследованные фрагменты совпадают). Раньше для исследования брали кровь, потом мазок с внутренней стороны щеки (при этом на шпателе или ватном тампоне остаются клетки эпителия). Можно сделать даже дородовой тест на отцовство, в котором ДНК плода определяется в крови матери.

Сегодня в интернете предлагают свои услуги фирмы, в том числе и российские, которые работают с совсем нестандартными образцами: зубная щетка, волосы с расчески (непременно с волосяными луковицами, не обрезанные при стрижке), жевательная резинка, салфетка с пятном крови или другой биологический жидкости, даже соска ребенка. Образцы предлагают присылать по почте в специальных конвертах. Для чего это нужно, понятно: сдать анализ без ведома матери и других членов семьи, исключительно для собственного сведения. Предложить жене проверить ребенка на отцовство как-то боязно: если подозрения беспочвенны, оскорбится и будет права, а терпеть сомнения больше невозможно… страшная штука ревность.

В любом случае надо понимать, что юридической силы такой direct-to-consumer анализ иметь не будет, использовать его в деле о разводе, получении гражданства или лишении наследства нельзя. Анализ взят без свидетелей, кто даст гарантии, что это образец ДНК того самого ребенка, а не, например, дочки жены от первого брака? Ну перепутал папаша расчески! Поэтому, если результат нужен не только для себя, а для государства, анализ следует брать по всем правилам, в присутствии официального лица, в компании, которая оказывает эту услугу, с предъявлением паспорта и (или) свидетельства о рождении ребенка. Клиенты, проживающие в другом городе, могут сдать образцы в поликлинике, они должны быть особым образом упакованы, опечатаны, и к ним должно прилагаться направление за подписью врача и медсестры (либо адвоката), в котором говорится, что паспортные данные проверены. Вот тогда с экспертным заключением можно будет идти в суд или в посольство. Но для такого анализа потребуется согласие второго родителя или судебное решение.

С отрицательным результатом все понятно. А если результат положительный, мы сталкиваемся с той же проблемой, что и при идентификации по факторам крови: может ли это быть совпадением?

Допустим, у ребенка аллели 5–8, у матери 5–6 и у предполагаемого отца тоже есть восьмерка. Какова вероятность того, что эти восемь повторов ребенок унаследовал от другого мужчины? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понимать, как часто аллель 8 встречается в популяции. А для этого нужны популяционные исследования, причем именно для населения данной страны, и чем меньше данных, тем легче оппонентам будет оспорить результат экспертизы. В 1990-е гг., когда ДНК-фингерпринт в России только начинался, наши эксперты использовали данные по STR, полученные в Западной Европе и США, теперь у нас есть и собственные данные (об этом мы поговорим в следующих главах). В любом случае никто не определяет отцовство и не идентифицирует человека по одному локусу. А если взять их достаточно много, перемножаемые вероятности, как учил нас Эдгар По, обеспечат необходимый уровень достоверности.

Сколько это – “достаточно много участков”? Ну никак не меньше девяти-десяти для обоих родителей и ребенка. Сейчас хорошим тоном для установления личности и родства считается 15 локусов и более. В разных странах используются разные стандартные наборы STR-локусов, например в Америке это стандарт CODIS (Combined DNA Index System), в европейских странах ESS (European Standard Set), частично перекрывающийся с CODIS. Так или иначе, увеличивая число переменных, можно набрать вероятность хоть 99,9999…%.

Резонный вопрос: а зачем такая сверхточность? Неужели клиент останется недоволен ответом, что он отец ребенка с вероятностью 99 %? Но это только в обывательских представлениях 99 % – те же 100. А на языке статистики подобный ответ означает, что из 100 случайно выбранных людей у одного будет точно такой же набор генных маркеров, как у клиента, и, стало быть, те же шансы оказаться отцом. А в Москве, например, проживает 12 млн человек, не считая приезжих, и, даже если вычесть детей, женщин и пенсионеров, теоретически остается достаточно мужчин для рокового совпадения. Результаты экспертизы с вероятностью 99,88 % и менее адвокаты в суде оспаривают. С другой стороны, вероятность 99,99 % предполагает тот же набор маркеров лишь у одного из 10 000 мужчин. Такой результат тоже можно попытаться оспорить, но адвокат матери, вероятно, найдет что ответить.

Иногда тест показывает несовпадения в одном или двух локусах при совпадениях в остальных. Причиной могут быть не только мутации; подобная картина наблюдается, если биологический отец – близкий родственник тестируемого мужчины: брат, отец или сын. Непросто бывает устанавливать отцовство в популяции, все члены которой связаны родством (например, среди потомков малых народов, проживающих компактно). Но все эти проблемы удается решить тем же повышением числа исследуемых участков. Дело становится проще, когда в исследовании участвуют оба предполагаемых отца и других кандидатов нет: одного из двоих наверняка можно будет исключить. Однако это далеко не всегда удается организовать.

Немного математики. Откуда берутся все эти цифры? Индекс отцовства (Paternity Index – PI) рассчитывается для каждого локуса, в котором определяются SNP. PI – отношение вероятности того, что ребенок унаследовал аллель от предполагаемого отца, к вероятности того, что именно такая аллель была получена от случайного мужчины в популяции. Комбинированный индекс отцовства (Combined Paternity Index – CPI) рассчитывается путем умножения индивидуальных индексов отцовства. Например, если CPI равен 100 000, – вероятность того, что тестируемый мужчина является биологическим отцом ребенка, в 100 000 раз выше, чем для случайного мужчины. Конечно, в крупном городе подходящих мужчин может быть и больше 100 000, но в совокупности с другими доказательствами результат генетического тестирования становится весомым аргументом.

Вероятность отцовства (Probability of Paternity – РР) (в процентах) вычисляется из индекса CPI и означает шансы отцовства на основе выполненного теста ДНК. Чтобы конвертировать CPI в проценты, первоначальную вероятность отцовства считают равной 50 % (0,5), то есть предполагают, что до теста данный мужчина с одинаковой вероятностью может быть или не быть отцом ребенка. Тогда вероятность отцовства рассчитывается по формуле PP = CPI/(1+CPI).

Несовпадения в одном или двух локусах, как правило, считаются мутациями. В таких случаях проводятся исследования по дополнительным локусам, но при несовпадениях в трех и более локусах PI принимают равным 0, следовательно, и CPI равен 0, что означает исключение отцовства.