Генетическая одиссея человека
Шрифт:
Таким образом, наш ближневосточный клан прибыл в восточный предел континента. По пути он приобрел дополнительные маркеры, что привело к появлению широко распространенного евразийского клана, индийского и центрально-азиатского кланов. Горные хребты Центральной Азии 40 000 лет назад служили эффективным барьером на пути миграции и продолжают делать это и сегодня. Результатом стало возникновение Y-хромосомы изолированного восточноазиатского клана, которая лишь изредка встречается на западе. Но если путь в Восточную Азию был понятен, то для того, чтобы попасть в Европу, требовался более извилистый маршрут. Как мы видели ранее, современные европейцы содержат слишком много ингредиентов в своем супе, чтобы быть прямыми потомками ближневосточного клана. Поиск предков первых европейцев будет проходить там, куда мы далее и направимся.
7
Кровь из камня
Послал ворон птиц пробить стену рассвета, и одна из них проклевала отверстие, через которое впервые проникли лучи Солнца. Тогда в утреннем свете разбросал он по
Когда после защиты докторской диссертации я был научным сотрудником Стэнфордского университета, мы с моей будущей женой жили в Сан-Франциско, а на работу ездили в Пало-Альто. Мы решились проделывать каждый день этот путь потому, что предпочли жить в городе, с его суматохой и людской толчеей. Наша квартира находилась в районе Ричмонд, в самом сердце общины русских иммигрантов и бок о бок с «Новым китайским кварталом» на Клемент-стрит. Чтобы скоротать время, ночью по пути домой я слушал National Public Radio, своего рода американский аналог ВВС Radio Four. Однажды, осенним вечером 1997 года, подъезжая к 25-й авеню, я услышал по радио новость, от которой чуть было не вильнул в сторону встречного автобуса. Я остановился у обочины и стал слушать, ловя каждое слово.
Диктор сообщал, что группа ученых во главе с профессором Мюнхенского университета Сванте Паабо только что опубликовала первую последовательность ДНК неандертальца. В некотором смысле это было святым Граалем антропологии — научным открытием, которое обещало ответить на один из старейших и наиболее спорных вопросов в этой области: произошли ли современные европейцы от неандертальцев или неандертальцы были вытеснены людьми, пришедшими откуда-то еще?
Неандертальцы были первыми гоминидными предками, обнаруженными в пещере долины реки Неандер еще в 1856 году. Несмотря на первоначальное нежелание принять факт человеческой эволюции, в течение нескольких десятилетий большинство людей пришли к убеждению, что неандертальцы были предками современных европейцев. Однако генетические исследования 1980-х годов поставили под сомнение эту теорию. Если митохондриальная ДНК говорит нам, что каждый человек вышел из Африки сравнительно недавно, как могли современные европейцы произойти от гоминидов, подобных неандертальцам, которые жили на территории современной Европы уже около 250 000 лет назад? Это был спорный вопрос, и некоторые антропологи, такие как Милфорд Уолпофф из Мичиганского университета, настаивали на том, что данные на основе ДНК были неправильными, и что «поскреби европейца — обнаружишь неандертальца».
Как мы видели в главе 2, главная проблема с получением информации о прошлом из данных, собранных в настоящее время, — это необходимость использовать теории о том, как изменялись последовательности ДНК с течением времени. И хотя эти теории и подкрепляются генетическими и эволюционными исследованиями, проводимыми не одним поколением ученых, они все же остаются теориями. К сожалению, невозможно вернуться назад во времени и проверить свидетельства, дабы убедиться в справедливости наших теоретических выводов. Или возможно? Можем ли мы изучить ДНК наших давно умерших предков?
Исследования древней ДНК впервые были начаты Сванте Паабо и его коллегами (в том числе и Аланом Уилсоном, прославившимся благодаря митохондриальной Еве) в 1980 году в Беркли и в Мюнхене. Побуждающим мотивом этой работы было желание сделать невозможное — вернуться назад во времени с помощью изучения ДНК давно умершего человека. Это была, по сути, попытка разработать генетическую «машину времени», позволяющую напрямую получить ответы на вопросы о наших предках. Одним из первых был анализ ДНК египетских мумий, но вскоре были предприняты попытки проделать это с окаменелостями, возраст которых насчитывал миллионы лет. Книга Майкла Крайтона «Парк Юрского периода» была создана под впечатлением бурного начала этих исследований, когда казалось, что возможно все, даже получить из замурованных в янтаре кровососущих насекомых неповрежденную ДНК динозавра!
Хотя притязания на успешное извлечение ДНК из источников, которым десятки миллионов лет, оказались в конечном итоге необоснованными, как правило, из-за загрязнения незначительным количеством современной ДНК, иногда все-таки удавалось выделить ДНК из более молодых образцов или из тех, что сохранялись в течение десятков тысяч лет в идеальных условиях. Вмерзшие в лед туши мамонтов и тела древних альпийских путешественников, а также высушенные останки мумий и жителей пустынь дали пригодную для анализа ДНК. Но даже в этих случаях анализ почти всегда ограничивался митохондриальной ДНК, присутствующей в каждой клетке в огромном количестве копий — это делает вероятным, что хотя бы одна из них выжила в многовековой русской рулетке молекулярной деградации. Однако все равно было крайне трудно проводить такого рода анализ, поскольку в большинстве случаев молекулы ДНК после смерти разрушаются полностью. Это означало, что результаты чаще были отрицательными, чем положительными, но то, что удалось получить в тех редких случаях, когда ДНК была успешно извлечена, стоило затраченных усилий. Так было с группой Паабо, которая разработала надежные способы извлечения ДНК из древних образцов. В начале 1990-х годов его лаборатория достигла в этом мастерства — Паабо и его коллеги были бесспорными экспертами в этой области.
Научная удача, которая чуть не стала причиной моей гибели в Сан-Франциско, на самом деле началась с самых первых обнаруженных
Я знал эту последовательность наизусть… и я, конечно, смог увидеть в ней замену [изменение в последовательности ДНК]. После осмотра первой последовательности по моей спине поползли мурашки. На участке, где обычно было не более трех или четырех замен, их было восемь. Я подумал: «Какая странная последовательность».
После того как результаты, полученные после тщательного анализа других фрагментов этих костей, совпали и подтвердились в ходе экспериментов, проведенных в лаборатории другого континента (для уверенности, что полученные в лаборатории Мюнхена результаты не были экспериментальным артефактом вследствие какого-либо загрязнения), он признал правильность этой последовательности. Повторив процедуру несколько раз, он в конце концов сумел получить из этих останков последовательность митохондриальной ДНК длиной 327 пар нуклеотидов — вполне достаточную, чтобы дать статистически значимую оценку ее эволюционной дивергенции. Эта последовательность явно не была мтДНК современного человека, но не принадлежала она и человекообразной обезьяне. Скорее всего, она относилась к представителю семейства гоминидов, имевшего около 500 000 лет назад общего с современными людьми предка. Эта дата согласовалась с той, что была предсказана палеонтологами, изучавшими расселение так называемых «архаичных людей» из Африки в Европу, и это доказывало, что неандерталец не был прямым предком современных людей. Скорее всего, неандертальцы представляли собой местную популяцию архаичных гоминид, которых позже сменили современные Homo sapiens— без какого-либо явного смешения [26] . Из тысяч человеческих митохондриальных последовательностей, полученных от людей со всего мира, ни одна не отличалась от других так, как установленная Крингсом последовательность неандертальца. Неандертальцы выходят за пределы диапазона генетической изменчивости, обнаруженной в человеческом виде, и, следовательно, они представляют собой отдельный вид. Этот первоначальный результат был подтвержден двумя дополнительными генетическими исследованиями останков неандертальцев из других частей Европы, свидетельствующими о том, что неандертальцы близкородственны друг другу, но в очень дальнем родстве с нами. Эти генетические данные неопровержимо доказывают: современные европейцы, как и все живущие на Земле люди, имеют африканское происхождение.
26
В 2006 году под руководством Сванте Паабо стартовал проект по прочтению генома неандертальца, и на сегодняшний день установлена нуклеотидная последовательность большей его части. Согласно полученным данным, древние Homo sapiens все-таки скрещивались с неандертальцами. Интересно то, что по уровню генетических различий геном неандертальца оказался больше похож на геном европейцев, азиатов и аборигенов Папуа — Новой Гвинеи, чем на геном африканцев. Выяснилось, что жители современной Европы и Азии, в отличие от африканцев, имеют 1–4 % неандертальских генов. Это говорит о том, что скрещивание древних Homo sapiens с неандертальцами произошло уже после того, как они покинули Африку, но до того, как добрались до Европы и Азии (A Draft Sequence of the Neandertal Genome Science. 7 May 2010: Vol. 328 № 5979, pp. 710–722). — Прим. пер.
Вместе с исследованием 12 000 азиатских Y-хромосом, обсуждавшимся в предыдущей главе, результаты, полученные в ходе анализа ДНК из костей неандертальца, вбили последний гвоздь в гроб мультирегионализма. Было ясно, что на смену нашим гоминидным родственникам пришли современные люди, которые распространились из Африки в течение последних 50 000 лет. Хотя некоторые антропологи и отстаивают мультирегиональную модель эволюции человека, большинство из них признает, что для нее попросту нет убедительных доказательств. Призрак Карлтона Куна наконец-то был похоронен современной молекулярной биологией. «Но, — можете подумать вы, — если неандертальцы были вытеснены, то кем?»
Художественный темперамент
Осенью 1922 года двое мальчишек-подростков вошли в пещеру близ Кабрере (расположенную во Франции, в двух часах езды на северо-восток от Тулузы). Несмотря на отговоры своего приходского священника, с которым они впервые побывали в этой пещере в 1920 году, они намеревались исследовать ее более подробно. То, что они увидели там, было необычайным. Позднее аббат Анри Брей, французский эксперт по древнему пещерному искусству, назвал живопись Пеш-Мерля (как стала впоследствии называться эта пещера) местной «Сикстинской капеллой». Его обстоятельные исследования десятков французских пещер выявили богатые художественные традиции прошлого давностью в тридцать тысяч лет, дающие уникальную возможность заглянуть в умы европейцев эпохи палеолита.