22 марта 2014 г.

Новая компьютерная программа восстанавливает лицо человека по ДНК


Анализ ДНК может рассказать о приблизительной родословной человека, его генетических заболеваниях и половой принадлежности. Как выяснилось, этих данных достаточно и для составления приблизительного портрета индивидуума: на основе информации о поле и расовой принадлежности (то есть, степенях смешения рас) создаётся трёхмерная модель-портрет человека.

"Сопоставив пол, геномное происхождение и генотип, можно восстановить очертания лица по некоторым аллелям", — пишут учёные в статье, опубликованной в журнале PLOS Genetics. Они также добавляют, что одновременное моделирование вариаций формы лица в зависимости от пола и геномной родословной наряду с генетическими маркерами в черепно-лицевых генах-кандидатах позволяет исключить из модели общие эффекты, оставив лишь отпечатки индивидуальных генов.

В сущности, комбинируя данные о половой и расовой принадлежности, исследователи узнают, как определённые гены и их вариации влияют на форму лица и его особенности.

"В настоящее время мы используем ДНК для идентификации личности. Но мы можем получить гораздо большее из этих данных. Пока что мы не способны в точности восстановить все внешние признаки индивидуума-донора, но и эта перспектива уже не за горами", — говорит ведущий автор исследования Марк Шрайвер (Mark Shriver), профессор антропологии из университета Пенсильвании.

Изначально учёные сравнили физическую форму и черты лица индивидуумов с его генетическими маркерами, ответственными за эту "информацию". После этого они провели эксперимент, попросив добровольцев посмотреть на лица и определить четыре критерия. Им задавали вопросы:

1. Лицо мужское или женское?
2. Насколько женственное лицо перед вами?
3. Какова доля западно-африканской принадлежности у этого индивидуума?
4. К какой группе вы бы отнесли этого человека — афро-американской, белой, европейско-американской или смешанной?

Для исследования формы лица учёные использовали 592 представителей популяций смешанного типа западно-африканского и европейского происхождения, проживающих в США, Бразилии и Кабо-Верде. При создании модели на трёхмерные изображения их лиц поместили сетку и измерили пространственные координаты 7 тысяч соединённых точек.

Затем при помощи статистических методов учёные определили взаимосвязи между вариациями физических характеристик лиц и разницей в данных о половой принадлежности, геномном происхождении и генах, определяющих форму лица и головы. Например, плоскость носа или ширина скул могла отличаться от среднего показателя.

Для идентификации этих генов исследователи изучили распространённые генетические мутации, провоцирующие деформации черепа и лица. При этом учитывались даже вариации генов в пределах нормы, так как они также могут повлиять на внешний вид черепа. К примеру, один из генов отвечает за форму губ, другой изменяет форму и конфигурацию костей вокруг глаз, а третий влияет на форму центральной части лица.

Сравнивая геномы добровольцев-доноров, Шрайвер и его коллеги определили локации, где ДНК отличались всего на одно основание, называемое однонуклеотидным полиморфизмом (ОНП). Чтобы сузить поиск, они сосредоточились на генах, предположительно связанных с конфигурацией черт лица, к примеру, тех, которые отвечают за форму головы в процессе эмбрионального развития.

Основываясь на данных о половой принадлежности и происхождении, учёные вычисляли статистическую вероятность того, что данный ОНП был вовлечён в определение особенностей лица. Таким образом были выявлены 24 ОНП на 20 генах, которые в значительной степени отвечали за формы и черты лица.

Компьютерная программа, в дальнейшем разработанная исследователями, используя эти данные, может превратить последовательность ДНК неизвестного человека в трёхмерную модель лица.

"Вероятно, всего 5% генов отвечают за разницу между популяциями. В нашей работе мы использовали представителей разных этнических групп, поскольку они проживают в разных условиях окружающей и социальной среды", — рассказывает Шрайвер. В данный момент он вместе со своей командой ищет больше доноров-добровольцев для определения различных вариаций форм и черт лица, соотносящихся с происхождением и другими факторами.

Как сообщается в пресс-релизе университета Пенсильвании, предметом исследования стали именно лица, поскольку эта самая видимая часть каждого индивидуума. Необходимо учитывать, что такие факторы, как температура, количество осадков и многое другое, влияют на некоторые физические особенности.

Более того, на чертах лица могут сказаться последствия полового отбора, а также расположенность или нерасположенность социума к определённому внешнему виду. Эти изменения передаются от группы к группе, и они могут не иметь никакого отношения к выживаемости, но взаимосвязаны напрямую с выбором полового партнёра и общей борьбой.

Обе эти стороны естественного отбора отражаются на лицах в разных географических зонах по-разному. Поэтому, используя в исследовании индивидуумов смешанного происхождения, можно получить наиболее полные данные о вариациях формы лица.

"Окружающая среда и социальная среда являются основными движущими факторами в изменениях целых наборов генов, определяющих внешний вид человека", — утверждает автор исследования Питер Клэ (Peter Claes) из Исследовательского центра диагностической визуализации в Лёвене, Бельгия.

Добавим, что у разработанной технологии существует масса практических применений. К примеру, по ДНК ребёнка в будущем можно будет восстанавливать портреты родителей. Методика пригодится и в антропологических исследованиях: в скором времени восстановить внешний вид ранних предков Homo sapiens будет намного проще.

И, наконец, самое близкое к повседневной реальности применение технология найдёт в криминалистике. Фотороботы можно будет составлять, основываясь не на свидетельских показаниях (свидетелей преступления может вообще не быть), а на анализе образцов ДНК, оставленных преступниками на телах жертвы или месте ограбления. 

Популярные сообщения за последние 30 дней

археологи (2869) Россия (2755) музей (1069) археология (806) раскопки (721) Украина (447) палеонтологи (433) университет (402) Крым (386) Китай (360) Египет (305) археолог (287) артефакты (273) США (238) Израиль (233) Греция (191) выставка (185) археологические раскопки (175) Италия (173) Турция (161) Германия (159) монеты (139) Америка (138) Мексика (138) Беларусь (137) Казахстан (137) Испания (135) ЮНЕСКО (134) Европа (129) Москва (128) Франция (117) храм (117) Великобритания (115) Англия (113) экспедиция (113) памятник (111) динозавры (109) черные археологи (108) Африка (105) Иерусалим (102) Керчь (102) гробница (102) курган (102) Перу (100) артефакт (97) золото (97) Новгород (96) Алтай (94) антропология (94) памятники (93) конференция (91) история (83) мамонт (81) крепость (80) Сибирь (78) реставрация (78) палеонтология (77) подводная археология (77) пещера (76) захоронение (75) Канада (74) Азербайджан (73) фараон (72) корабль (71) палеонтолог (71) антропологи (69) Рим (68) некрополь (68) Австралия (65) монастырь (65) Киев (63) Монголия (63) Япония (60) мумия (60) памятники культуры (54) Кремль (53) Узбекистан (53) Армения (52) Петербург (49) Великий Новгород (48) пирамида (48) Севастополь (47) Урал (47) черные копатели (46) этнография (46) Калининград (45) черная археология (44) Челябинск (43) находка (43) заповедник (42) неандертальцы (42) Грузия (41) Ростов (41) книга (41) Новосибирск (40) бронзовый век (40) Санкт-Петербург (39) древняя история (37) Одесса (34) майя (34) мозаика (34) Атлантида (33) Стоунхендж (32) Золотая Орда (31) Ирак (30) Иркутск (30) Кипр (28) архитектура (28) коллекция (28) Каир (27) Луксор (27) Эрмитаж (27) Воронеж (26) Екатеринбург (26) Казань (26) Тутанхамон (26) церковь (26) Афины (25) Древний Рим (24) Мехико (24) Владивосток (23) Днепропетровск (23) Нью-Йорк (23) Башкирия (22) Волгоград (22) Кавказ (22) Симферополь (22) наследие (22) Ульяновск (21) геофизика (21) останки (20) черный археолог (20) институт (19) неандерталец (19) дольмен (18) Липецк (17) Наполеон (17) Калифорния (16) Кубань (16) Колизей (15) Палестина (15) Аркаим (14) Краснодар (14) Юкатан (14) этнология (14) Иордания (13) Кембридж (13) Оксфорд (13) Астана (11) Минск (11) катастрофа (10) княгиня Ольга (10) черный копатель (10) Клеопатра (9) конкурс (9) ИППО (8) Радонеж (8) Черное море (8) Чингис Хан (8) дайвинг (8) Пантикапей (7) Вторая Мировая Война (6) генетика (6) античность (5)