Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов
Шрифт:
МтДНК наследуется специфическим образом, и это тоже накладывает определенные ограничения. Как уже упоминалось, отдельная молекула мтДНК не обменивается частями со своими товарками. Далее, если у женщины рождаются только сыновья, то ее мтДНК исчезает из генофонда. Получается, что даже если в Европе мтДНК и передавалась от неандертальцев к людям в какой-то момент от 35 до 30 тысяч лет назад, то она могла исчезнуть просто по воле случая. Это конкретное ограничение не распространяется на хромосомы в клеточном ядре; вспомним, что хромосомы парные, одна хромосома достается нам от отца, а другая от матери. Когда у нового организма формируются сперматозоиды или яйцеклетки, хромосомы сходятся и снова расходятся, будто в сложнейшем танце, в процессе которого они обмениваются своими частями. Таким образом, если бы нам удалось изучить несколько фрагментов ядерного генома у отдельного индивида, мы бы получили несколько вариаций генетической истории популяции. В результате, даже если какие-то части нуклеотидной последовательности, полученной от неандертальцев, и потеряются, другие вполне могут сохраниться. Так, имея перед глазами много частей ядерного генома, мы бы увидели картину человеческой эволюционной истории, гораздо менее
Наша работа прошла рецензирование в Cell и была принята к публикации. Как это принято в большинстве крупных изданий, редакция настояла, чтобы мы не раскрывали результаты исследований до выхода номера, для нас это был выпуск от 11 июля 1997 года [2] . Они подготовили анонс, и я вылетел в Лондон на пресс-конференцию, которая должна была состояться в день выхода журнала. Моя первая пресс-конференция! И я впервые испытал на себе, как это – быть центром пристального внимания прессы. К своему удивлению, я даже получил некоторое удовольствие, разъясняя суть нашей работы, представляя выводы и рассказывая про возможные возражения. Не сказать чтобы это было легко, ведь я со своими данными угодил прямо на поле сражения, которое уже больше десяти лет вели антропологи.
2
M. Krings et al. Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell 90, 19–30 (1997).
Битва началась с появления гипотезы “из Африки”. Алан Уилсон с коллегами обосновали ее в основном на базе вариаций мтДНК современного человека. Вначале палеонтологическое сообщество приняло гипотезу в штыки. В то время в качестве рабочей гипотезы принималась так называемая мультирегиональная модель: считалось, что современный человек произошел от общего предка Homo erectus, эволюционируя независимо и более или менее одновременно на нескольких континентах. Палеонтологи усматривали в группировках современных людей глубокие исторические корни: по их мнению, предками современных европейцев были неандертальцы и, может быть, ранние европейские гоминины; современные азиаты произошли от каких-то архаичных форм, восходящих от синантропов. Тем не менее все больше и больше уважаемых ученых, среди них, например, Крис Стрингер из лондонского Музея естественной истории, склонялись к гипотезе “из Африки”, потому что именно она лучше всего объясняет полный массив данных палеонтологии и археологии. Криса пригласили на пресс-конференцию, и он объявил во всеуслышание, что прочтение неандертальской ДНК для палеонтологии – это примерно то же, что высадка на Луну для эры космических исследований. Я, конечно же, был рад услышать такие слова из его уст, хотя они и не явились для меня неожиданностью. Но еще больше я радовался, что даже у моих “противников”, у “мультирегионалистов”, находилось доброе слово для нашей работы или хотя бы для нашей методики. Особенно мне было приятно, когда мой самый ярый оппонент и завзятый спорщик Милфорд Уолпофф из Мичиганского университета прокомментировал в Science, что “если кто-то и способен был провести такую работу, то только Сванте”.
В общем, такого эффекта от статьи я не ожидал. Ее цитировали на первых полосах главных газет, новость передавали по радио и транслировали по телевидению по всему миру. Всю следующую неделю после публикации я провел на телефоне с журналистами из разнообразных изданий. Я работал над исследованиями древней ДНК с 1984 года, и постепенно у меня рождалось убеждение, что неандертальскую ДНК выделить возможно. Прошло девять месяцев с того момента, как Матиас поднял меня с постели, заявив, что выданная секвенатором ДНК не человеческая. У меня было время, чтобы свыкнуться с этой мыслью, а вот остальной мир новость, похоже, совершенно потрясла. Когда шумиха в прессе немного улеглась, я смог выдохнуть, осмотреться, оценить сделанное и задать себе вопрос: “А что дальше?”
Глава 2
Мумии и молекулы
Началось все вовсе не с неандертальцев, а с египетских мумий. Когда мне было тринадцать, мама взяла меня в Египет, и с тех пор история Древнего Египта приводила меня в живейший трепет. Но когда я начал заниматься ею всерьез в Университете Упсалы в моей родной Швеции, то стало совершенно ясно, что все эти фараоны, пирамиды и мумии не более чем юношеское романтическое увлечение. Я делал домашние работы, я учил иероглифы, я зубрил исторические даты и факты, я даже два лета подряд корпел над каталогами глиняных черепков в Музее истории Средиземноморья в Стокгольме и мог бы вполне остаться там работать, будь у меня и вправду желание стать шведским египтологом. В музее я заметил, что и в первое лето, и во второе одни и те же люди делали одну и ту же работу… И даже больше – они ходили обедать в один и тот же ресторан, всегда в одно время; заказывали всегда одну и ту же еду, за обедом неизменно обмусоливали давно известные египтологические загадки и одни и те же приевшиеся академические сплетни. И я решил, что египтология слишком для меня неповоротлива. Не так я представлял свою профессиональную жизнь. Мне хотелось чего-то восхитительного, созвучного с миром, который я видел вокруг.
Разочарование ввергло меня в душевный кризис. И потому я, следуя к тому же совету моего отца, получившего диплом биохимика, решил уйти в медицину с расчетом заняться фундаментальными исследованиями. Я поступил в медицинскую школу при Университете Упсалы и через несколько лет с удивлением обнаружил, что мне очень нравится наблюдать пациентов. Казалось, что это одна из немногих профессий, позволяющих не только встречаться с самыми разными людьми, но еще и немного улучшать их жизнь. Неожиданно во мне открылся талант ладить с людьми. Из-за этого после четырех лет обучения я снова попал в ловушку, не понимая, чего хочу дальше: оставаться врачом-практиком или все же перейти на фундаментальные исследования, как и планировал вначале. Последнее перевесило, я рассудил так: если захочу (а скорее всего, так и будет), то после защиты диссертации всегда смогу вернуться в больницу. Меня взяли в лабораторию
Петтерссон пригласил меня присоединиться к исследованиям одного из белков аденовируса, того самого вируса, который вызывает понос, насморк и другие простудные проявления, не самые приятные в жизни. Предполагалось, что этот вирусный белок, попав в клетку, связывается с антигеном. Эта связка специально выставляется на поверхность клетки, и тогда ее могут узнать клетки иммунной защиты; в результате иммунные силы активизируются и уничтожают инфицированные вирусом клетки. С этим белком мы работали три года. За это время мы постепенно пришли к пониманию, что исходная гипотеза полностью неверна. Выходило, что данный белок, вместо того чтобы выступить беспомощной мишенью иммунной системы, нарочно ищет антигены внутри клетки. А найдя, соединяется с ними, блокируя их транспорт на поверхность клетки. Из-за этого инфицированная клетка не может отправить на поверхность сигнальную ракету – антиген, и иммунная система не распознает заразу вовремя, в результате клетка умирает. Этот белок, образно говоря, прячет аденовирус. Фактически клетка превращается в долговременного производителя аденовируса и может работать в этом режиме, пока живет сам инфицированный носитель. То, что вирусы способны таким способом обманывать иммунную систему хозяев, было настоящим откровением, и в результате мы опубликовали целый ряд высокопрофильных статей в лучших журналах. На деле выяснилось, что таким же путем с иммунной защитой хозяев справляются и другие аденовирусы.
Так я впервые попробовал науку переднего фронта, и она оказалась пленительной. Впервые (и потом еще не раз) мне пришлось столкнуться с болезненным осознанием собственных ошибок, ошибок коллег, мучительным процессом убеждения ближайших соратников и всего мира в том, что правда за тобой, что новая идея истинна. Все это, как я увидел, неизменно размечает путь научного прогресса.
Но каким-то удивительным образом, посреди всего этого биологического волшебства, я не мог до конца изгнать из головы романтическую привязанность к Древнему Египту. Как только выдавался свободный час, я бежал слушать лекции в Институт египтологии, не бросил и курс коптского языка, на котором говорили египтяне в раннехристианское время. Я подружился с Ростиславом Гольтгоером, веселым финским египтологом, обладающим феноменальной способностью дружить со всеми без всяких социальных, политических и культурных ограничений. Часто в конце семидесятых и начале восьмидесятых за долгими вечерними посиделками у него дома я жаловался, что обожаю египтологию, но не вижу для нее особенного будущего, и при этом молекулярную биологию тоже обожаю, потому что у этой науки практически безграничные перспективы для улучшения человеческого благосостояния. Я разрывался между двумя этими равно заманчивыми возможностями, а мне никто не сочувствовал: действительно, чего жалеть молодого парня, который страдает, что встретился сразу с двумя прекрасными предложениями.
Но Ростислав терпел меня. Он внимательно выслушивал мои рассказы, как ученые научились извлекать ДНК из любого организма (без разницы, гриб ли это, бактерия, вирус, растение или человек), присоединять ее к плазмиде (транспортер, состоящий из небольшой циклической ДНК), а затем запускать в бактерию, где плазмида размножится тысячекратно вместе с остальными хозяйскими генами. А еще я объяснял, как мы умеем теперь определять нуклеотидную последовательность этой чужеродной ДНК и находить разницу между последовательностями двух индивидов или двух видов. Чем больше похожи две последовательности (то есть чем меньше число различий между ними), тем они ближе, родственнее друг другу. На самом деле по числу общих мутаций можно определить не только долгий эволюционный маршрут двух наборов ДНК, так или иначе изменившихся, стартовав от общей предковой последовательности, но и прикинуть, сколько именно времени назад существовала эта предковая ДНК. Так, в 1981 году британский биолог Алек Джеффрис проанализировал нуклеотидные последовательности гена красного пигмента крови у человека и человекообразных обезьян и определил, когда началась независимая эволюция этих генов. Очень скоро, говорил я тогда, то же самое можно будет проделать со многими генами и многими особями и видами. Работая в этом ключе, ученые смогут сказать, насколько разные виды связаны родством друг с другом и когда разошлась их история; ни морфология, ни окаменелости не дадут той точности, какая возможна при молекулярных сравнениях.
Я рассказывал и рассказывал обо всем этом Ростиславу, и в моей голове зрел вопрос. Может, не стоит ограничиваться исследованиями образцов крови и тканей живых организмов? Что, если взять, к примеру, египетские мумии? Могут ли в них сохраниться молекулы ДНК? И что будет, если их взять (если они, конечно, найдутся) и присоединить к плазмиде, а потом заставить бактерии их реплицировать? Возможно ли изучить древнюю последовательность ДНК и вывести, в каком родстве фараоны состояли друг с другом и с современными людьми?.. И если все это получится, то нам откроются тайны, которые не может разрешить классическая египтология. Например, как связаны современные египтяне с тем народом, которым правили фараоны 2000–5000 лет назад. Или как крупные политические и культурные события – скажем, завоевания Александра Македонского в IV веке до н. э. или Арабские завоевания в VII веке н. э. – повлияли на народонаселение Египта, произошло ли замещение большой части популяции или нет. Или вот еще: что заставляло народ перенимать новый язык, религию, жизненный уклад – военные либо политические события или нечто другое? В общем, кем были те люди, которые строили пирамиды, осталось ли от них хоть что-то в сегодняшних египтянах или они настолько перемешались с народами-завоевателями, что ничего не оставили в наследство современному населению Египта. От этих тайн захватывало дух. И наверняка ведь подобные идеи приходили в голову не мне одному.