В геноме рыбки данио вдруг нашлась человеческая ДНК. Случайная ошибка? Оказалось — системный сбой. Марк Лонго и Рейчел О’Нил из Университета Коннектикута проверили тысячи расшифрованных геномов и выяснили: почти каждый пятый загрязнён нашими последовательностями. Проблема, которую годами игнорировали, вышла наружу и заставила пересмотреть надёжность генетических данных.

Поиск начался с рыбки

Всё началось с неожиданной находки в геноме аквариумной рыбки Danio rerio. Там обнаружили фрагменты, характерные для человека. Случайность или небрежность? Команда Лонго и О’Нил решила проверить, насколько часто такое происходит. Они проанализировали огромную базу данных растительных, бактериальных и животных геномов — и цифры удивили. 18 процентов материалов содержали человеческую ДНК. Иными словами, каждый шестой образец нёс в себе чужеродный след.

Дэвид Хосслер из Калифорнийского университета в Санта-Крусе заметил: учёные давно знали о подобных загрязнениях, но никто не пытался оценить их масштаб. Теперь же стало ясно — проблема гораздо серьёзнее, чем казалось.

Охота на элементы Alu

Чтобы выявить контаминацию, исследователи искали специфическую метку — ретропозон Alu. Это мобильный генетический элемент, характерный для приматов и почти не встречающийся у других видов. Если он попадался в геноме, скажем, бактерии или растения, это почти наверняка означало человеческое загрязнение.

Проверили 2749 архивов. В 492 случаях нашли Alu — и в сырых данных, и в готовых сборках. Большинство чужеродных вставок были короткими, в несколько сотен нуклеотидов. Более длинные фрагменты, свыше тысячи оснований, встречались редко, но сам факт их присутствия настораживал.

Откуда берётся чужая ДНК?

Лонго и О’Нил полагают, что источников загрязнения два. Первый — сами люди: частицы кожи, волосы, капельки слюны, неизбежно попадающие в образцы при работе в лаборатории. Второй — перекрёстное загрязнение от других образцов, которые обрабатываются на том же оборудовании. Яркий пример — в геноме утконоса неожиданно нашлись последовательности таммара, небольшого кенгуру. Чей-то геном «переехал» в чужую пробирку.

Генетики и судмедэксперты, работающие с древней или повреждённой ДНК, давно принимают строгие меры предосторожности. Но в массовых проектах секвенирования такая тщательность обходится слишком дорого. Большинство лабораторий не фильтруют данные так же жёстко — иначе работа встала бы.

Роберт Уоттерсон из Университета штата Вашингтон считает, что загрязнения в исходных данных практически неизбежны. По его мнению, компьютерные алгоритмы сборки генома должны уметь распознавать и удалять такие артефакты. Но проблема в том, что многие исследователи не настраивают фильтры должным образом — и чужая ДНК остаётся в итоговом результате.

Цена ошибки: от теории к медицине

Пока эта проблема остаётся в основном теоретической. Но Лонго и О’Нил предупреждают: совсем скоро секвенирование генома станет рутинной медицинской процедурой. И тогда ошибка в данных может стоить здоровья или даже жизни. Если в геноме пациента найдут бактериальную ДНК и примут её за человеческую — диагноз будет неверным.

Любопытно, что найти в человеческом геноме чужую человеческую же последовательность гораздо сложнее, чем заметить примесь бактерии. Слишком похожи геномы разных людей. Так что опасность двойная: мы не только загрязняем чужие геномы своими, но и рискуем не увидеть загрязнение, когда оно действительно важно.

Эйнштейн говорил, что наука никогда не будет законченной. Случай с «человеческой» рыбкой данио напомнил: иногда незаконченность — это не только новые открытия, но и старые ошибки, которые только предстоит исправить.