Существует ли известный минимальный участок ДНК, по которому можно отличить двух любых людей в мире?

Вот что говорят данные. Правительство Великобритании, должно быть, располагало некоторыми научными данными, когда остановилось на 10 участках генома переменной длины для своей базы данных SGM+. В одном из таких вариабельных участков у некоторых людей есть 10 повторов CTTT, у других 11, у третьих 12 и т. д. Самый большой из этих фрагментов при максимальной длине составляет около 350 пар оснований. Правительство США использует 13 таких последовательностей переменной длины для своей базы данных ЦРУ под названием CODIS. По обе стороны Атлантики самые передовые генетики в мире, работающие на государственные деньги, сочли достаточным примерно 3-4 тысячи пар оснований с некоторым запасом прочности.

Загвоздка в том, что эти последовательности переменной длины не пересекаются, поэтому в конечном итоге вам потребуется гораздо больше, чем 4000 пар оснований. Если вам нужны эти маркеры на одной и той же цепи ДНК (хромосоме), вы должны разнести их на 50 сантиморганов, на этом расстоянии они рекомбинируют независимо друг от друга. Но согласно http://www.sciencemag.org/site/feature/data/genomes/265-5181-2094.pdf , самая длинная хромосома имеет только 350-400 сантиморганов. Это означает, что вы не можете получить 10 независимых последовательностей ДНК на хромосоме человека, даже самой длинной.

Я предсказываю, что не существует такого непрерывного участка ДНК, который позволил бы отличить любых двух неблизнецов. Поскольку гораздо лучше использовать несколько хромосом для снятия отпечатков пальцев ДНК, я сомневаюсь, что вы найдете более подходящие экспериментальные данные.

При разработке праймеров для ПЦР мы обычно используем минимальную длину 20 оснований, потому что вероятность случайного появления последовательности из N оснований равна$\frac{1}{4^N}$, а также$\frac{1}{4^{20}}$примерно в 9 раз$10^{-13}$, или около 1 на триллион. Поскольку геном человека имеет длину немногим более 3 миллиардов оснований, последовательность из 20 оснований должна появиться только один раз. Однако большая часть ДНК человека не случайна, она унаследована от их родителей, а они получили свою от своих родителей и т. д. Короче говоря, у любого человека не так много уникальной ДНК. Уникальность видна только в крупном масштабе, у вас половина ДНК от отца, а половина от матери. Как и любой из ваших братьев и сестер, но конкретная ДНК, которую они получили от каждого из родителей, будет отличаться от вашей.

Я думаю, мы можем рассчитать шансы получить определенный набор хромосом от родителей. Если имеется 23 пары хромосом, то вероятность получения любого заданного набора должна быть$\frac{1}{2^{23}}$, так как у нас 2 родителя, шансы получить ваш конкретный набор ДНК$(\frac{1}{2^{23}})^2$, что составляет примерно 1 к 70 трлн. Так что вероятность того, что у вас будет разнояйцевый близнец с такой же ДНК, как у вас, очень мала. Но любая заданная последовательность из 20 оснований должна иметь 50% вероятность появления у вас и брата или сестры.

Но если мы посмотрим на 2 последовательности ДНК из 20 оснований у вас и вашего брата и сестры, и вероятность появления каждой из них составляет 50%, то вероятность того, что обе последовательности появятся у вас обоих, составит 25%. Если мы добавим треть, получится 12,5% и так далее. Если на Земле 7 миллиардов людей, нам нужна вероятность менее 1 из 7 миллиардов, и$2^{33}$составляет около 8,6 миллиардов, поэтому, если вы посмотрите на 33 различных участка генома, вы сможете отличить вас от всех людей на планете.

Кстати, я правильно посчитал? Я не математик и мог ошибиться в расчетах вероятностей. Я также предположил, что скорость спонтанных мутаций и скорость кроссинговера достаточно низки, чтобы их можно было игнорировать, но и то и другое могло бы сделать вашу ДНК немного более уникальной.