Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде
Шрифт:
Итак, образец найден, помещен в стерильную комнату с более высоким, чем обычно, давлением воздуха: чтобы воздушные потоки – и, главное, частички ДНК, которые могут этими потоками переноситься, – не попадали внутрь, когда открывается дверь. Все, кому дозволено входить в лабораторию, с ног до головы облачаются в стерильные костюмы, надевают маски, бахилы и две пары перчаток, и они уже привыкли к запаху дезинфицирующего раствора, которым протирают все поверхности. В одной лаборатории хвастались, что каждый раз обтирают сотрудников (конечно, уже одетых в костюмы) губкой с дезинфицирующим раствором. Если образец представляет собой кость, то специалисты используют стоматологические сверла и пинцеты, чтобы соскоблить с нее несколько граммов порошка. Часто они даже перенастраивают дрель, чтобы она вертелась со скоростью не более чем 100 оборотов в минуту, потому что стандартная скорость, 1000 оборотов, может поджарить ДНК. Затем они растворяют полученный порошок в химикатах, высвобождающих ДНК. На этом этапе палеогенетики часто добавляют к каждому фрагменту теги – отрывки искусственной ДНК. Чужеродные ДНК, попавшие в образец за пределами стерильной лаборатории, сразу будут опознаны, так как не будут содержать тег [67] . Ученые, должно быть, также обращают внимание на расовое происхождение всех сотрудников
67
В последнее время искусственные теги ДНК (также известные как «водяные знаки ДНК») представляют собой сложные пароли, адреса электронной почты или известные цитаты, то есть последовательности, которые не могут быть случайно воспроизведены природой. Научный коллектив под руководством Крейга Вентера зашифровывал цитаты буквами А, Ц, Г и Т и затем помещал их в синтетический геном, который они создавали с нуля и внедряли в бактерию. Например:
Жить, заблуждаться, падать, торжествовать, воссоздавать жизнь из жизни
(Джеймс Джойс, «Портрет художника в юности»)
Видеть не то, что есть, а то, что может быть
(из книги о Роберте Оппенгеймере «Американский Прометей»)
То, что я не могу построить, я не могу понять
(слова, написанные на доске умирающим Ричардом Фейнманом). К сожалению, Вентер исказил последнюю цитату. Фейнман на самом деле писал: «То, что я не могу создать, я не могу понять». Попал в переделку он и с цитатой Джойса. Семья писателя (контролирующая его собственность) не позволяет никому (включая бактерии) цитировать Джойса без своего письменного разрешения.
После всех приготовлений начинается непосредственная расшифровка ДНК. Более детально мы поговорим об этом позже: пока нам достаточно знать, что ученые определяют последовательность А-Ц-Г-Т в каждом отдельном фрагменте, а потом с помощью сложного программного обеспечения собирают фрагменты вместе. Палеогенетики успешно применили эту технологию, работая с чучелами квагги, черепами пещерных медведей, пучками шерсти мамонтов, насекомыми в янтаре, кожными покровами мумий, даже любимыми Баклендом копролитами. Однако наиболее примечательная работа в этом направлении связана с ДНК неандертальца. После открытия неандертальцев многие специалисты описали их как древнего человека – первое (тогда эта метафора еще не была банальной) «недостающее звено». Другие специалисты относили неандертальцев к тупиковой ветви эволюции, в то время как некоторые европейские ученые считали этих существ предками не всех, а лишь некоторых человеческих рас. Догадайтесь-ка, каких именно, – правильно, негроидной и австралийской. Независимо от точностей таксономии, все специалисты считали неандертальцев примитивными тугодумами, так что никого не удивило, что они вымерли. В конечном счете некоторые специалисты-оппозиционеры начали доказывать, что неандертальцы были вовсе не так глупы, как принято считать: они пользовались каменными орудиями труда, умели разводить огонь, хоронили умерших (иногда даже с цветами), ухаживали за слабыми и немощными и, возможно, носили украшения и умели играть на костяных флейтах. Но эти ученые не смогли доказать, что неандертальцы не подсматривали за людьми, уже умевшими делать все это, и не копировали их поведение, – а последнее уже не требует высокого интеллекта.
ДНК, однако, навсегда изменила наше представление о неандертальцах. Уже в 1987 году исследования митохондриальной ДНК показали, что эти существа не были нашими прямыми предками. В то же время после расшифровки генома неандертальца в 2010 году стало ясно, что первобытные люди из карикатур в цикле «Фар Сайд» на самом деле чертовски похожи на нас, и мы разделяем с ними более 99 % генома. В некоторых случаях это сходство было вполне безобидным: неандертальцы имели рыжеватые волосы и белую кожу, они обладали самой распространенной в мире группой крови (первой) и, как большинство людей, во взрослом возрасте не могли переваривать молочные продукты. Но были и более основательные находки. Неандертальцы обладали схожими генами главного комплекса гистосовместимости (ГКГС), а также геном FOXP2, отвечающим за языковые навыки: соответственно, они, скорее всего, могли четко артикулировать.
Наличие у неандертальцев альтернативного АпоЕ пока не доказано. Но они точно получали белок в основном из мяса, так что, возможно, были генетически адаптированы к усвоению холестерина и менее восприимчивы к инфекциям. Действительно, археологические данные свидетельствуют о том, что неандертальцы даже не стеснялись поедать своих мертвецов, возможно, соблюдая какие-либо шаманские ритуалы, либо по каким-то другим, не известным нам причинам. В одной из пещер в северной Испании ученые нашли останки двенадцати убитых неандертальцев – как взрослых, так и детей – 50-тысячелетней давности. Многие из них были связаны. Покончив с жертвами, голодные соплеменники разделали их каменными инструментами и расщепили кости, высосав костный мозг, съев все мало-мальски пригодное в пищу. Сцена отвратительная, но именно благодаря этой куче объедков в 1700 костей ученые извлекли большую часть знаний о ДНК неандертальцев.
Нравится нам это или нет, но, похоже, древние люди тоже были каннибалами. В конце концов, каждая 40-килограммовая взрослая особь может обеспечить голодных товарищей примерно четырьмя килограммами драгоценного мышечного белка, а также свежим съедобным жиром, ливером, хрящами и кровью. Еще менее приятный факт – археологи уже давно предположили, что первобытные люди уплетали друг друга, даже когда были не голодны. Но на протяжении многих лет сохранялся вопрос: являлся ли каннибализм среди наших предков религиозно обусловленным и избирательным или же поедание себе подобных было совершенно обычным делом и относилось именно к «кулинарии»? Исследования ДНК показали, что верно второе. У каждого из современных народов есть «генетические подписи», которые помогают организму бороться с заболеваниями, возникшими на почве каннибализма. К таким заболеваниям относится, например, коровье бешенство, заражение которым происходило из-за поедания головного мозга. Эта оборонительная ДНК вряд ли распространилась бы по всему миру, если бы в том когда-то не появилась необходимость.
Эта история показывает, что при изучении нашего прошлого не стоит полагаться лишь на археологические находки. ДНК современного человека тоже может помочь в разгадывании загадок прошлого. И первое, что отметили ученые, когда начали исследования современной ДНК, это ее однообразие. В мире сейчас проживает более 7 миллиардов людей – и всего лишь по 150 тысяч шимпанзе и горилл. И при этом люди генетически отличаются друг от друга меньше, чем обезьяны,
Ученые расходятся во мнениях по поводу причин сокращения населения Земли, однако истоки спора восходят к двум различным теориям – даже, пожалуй, целым мировоззрениям – впервые сформированным еще во времена Бакленда. Практически каждый ученый до этого поддерживал «катастрофную» точку зрения – что наводнения, землетрясения и прочие катаклизмы «лепили» нашу планету очень быстро, воздвигая горы в течение уикенда и стирая с лица земли целые виды животных за одну ночь. Молодое поколение – и в первую очередь геолог Чарльз Лайель, ученик Бакленда – проталкивали идею градуализма, заключающуюся в том, что облик земли и ее обитателей формировался крайне медленно под влиянием приливов, ветров, эрозии и других постепенно действующих процессов. По различным причинам (в том числе и из-за нескольких посмертных очерняющих кампаний) градуализм стал ассоциироваться с серьезной наукой, а катастрофизм – с резонерством и библейски-театральными чудесами, и к началу XX века катастрофизм был, мягко говоря, устранен из науки. Но в конце концов маятник качнулся обратно. Катастрофизм восстановил свое благое имя в 1979 году, после того как геологи определили, что динозавров истребило падение астероида или кометы величиной с большой город. С тех пор ученые осознали, что могут придерживаться традиционных градуалистских исторических взглядов, но вместе с тем признавать, что некоторые катастрофы все же имели место. В этом плане особенно любопытно, что одна древняя катастрофа, следы которой были впервые обнаружены в течение года после астероида, вызвавшего гибель динозавров, привлекла гораздо меньше внимания. Особенно учитывая доказательства многих ученых того, что супервулкан Тоба практически уничтожил гораздо более дорогой нам вид животных – Homo sapiens.
Чтобы понять, что такое Тоба, нужно включить воображение. Тоба – это вулкан (вернее, после того как 2700 кубических километров породы сдуло с лица земли – бывший вулкан), который извергался около 70 тысяч лет назад. Поскольку свидетелей той катастрофы не осталось, мы можем сравнить эту катастрофу (правда, лишь очень условно) со вторым по масштабу извержением в этом архипелаге, которое в 1815 году произошло с вулканом Тамбора.
В начале апреля 1815 года из кратера Тамборы поднялись три огненных столпа – как в книге Исхода. Кислотно-оранжевая лава, хлеставшая по склонам, погубила десятки тысяч человек, а в море образовалось полутораметровое цунами, которое обрушилось на близлежащие острова со скоростью более 200 километров в час. Начальный взрыв слышали люди, находящиеся за две с половиной тысячи километров от Тамборы (это примерно как от Санкт-Петербурга до Парижа), и весь мир почернел на сотни миль вокруг, после того как черный шлейф дыма поднялся километров на пятнадцать в небо. Этот дым нес с собой невероятное количество сернистых веществ. Сначала эти взвеси казались безобидными и даже миловидными: так, в Англии тем летом они усилили розовые, оранжевые и кроваво-красные оттенки закатов. Эти великолепные зрелища, скорее всего, повлияли на создаваемые в то время пейзажи художника Уильяма Тёрнера.
Но дальнейшие последствия были гораздо менее приятны. В 1816 году, известном как «Год без лета», сернистые выбросы смешались в верхних слоях атмосферы и начали отражать солнечный свет обратно в космос. Эта потеря тепла вызвала в США аномальные для июля и августа метели, что привело к значительному неурожаю (это не миновало и кукурузу Томаса Джефферсона в его усадьбе Монтичелло). В Европе лорд Байрон пишет мрачную поэму «Тьма», которая начинается словами: «Я видел сон… Не все в нем было сном. / Погасло солнце светлое… Час утра наставал и проходил, / Но дня не приводил он за собою… Сердца в одну себялюбивую молитву / О свете робко сжались…» [68] . Это лето Байрон проводил вместе с несколькими писателями у Женевского озера, но из-за постоянной пасмурной погоды они все время скучали в четырех стенах. В соответствии с настроением они начали для развлечения рассказывать страшные истории – и одна из них, придуманная молодой Мэри Шелли, впоследствии стала «Франкенштейном».
68
Перевод И. С. Тургенева. При меч. пер.
Считается, что вулкан Тоба извергался в пять раз дольше и в десятки раз обильнее Таборы: на пике он выбрасывал из кратера до миллиона тонн породы в секунду [69] . Чудовищный черный шлейф дыма тоже был гораздо больше и, соответственно, нанес больший ущерб. Большая часть этого шлейфа из-за преобладающего направления ветра отдрейфовала на запад. Некоторые специалисты думают, что эффект бутылочного горлышка в области ДНК начался именно тогда, когда дым, пройдясь по Южной Азии, начал выкашивать все живое на родине человека – в Африке. Согласно этой теории, истребление человека проходило в два этапа. На первой, короткой стадии Тоба затуманил солнце на шесть лет, нарушила очередность сезонных дождей, высушила реки и ручьи и целыми кубическими километрами разбросала вокруг горячий пепел, загрязнив растения – основной источник пищи для человека. Представьте, каково постоянно пробираться через гигантскую пепельницу! Естественно, численность людей значительно упала. Возможно, прочие приматы пострадали меньше, потому что большинство людей жило на восточном побережье Африки, как раз на пути шлейфа вулкана Тоба, а обезьяны большей частью селились в глубине материка и были хотя бы как-то защищены горными хребтами. Но даже если первая стадия пощадила некоторых животных, то второй уже точно не избежал никто. На Земле 70 тысяч лет назад царствовал ледниковый период (и извержение Тобы приняло в этом участие), и постоянное отражение солнечного света в космос усугубило его последствия. У нас теперь есть доказательства того, что средняя температура в некоторых местах упала более чем на двадцать градусов, а африканские саванны – дома наших предков – стремительно уменьшались, как лужи в жаркий августовский полдень. В целом теория бутылочного горлышка по отношению к вулкану Тоба утверждает, что сперва извержение спровоцировало большой голод, но ведущую роль в истреблении человечества сыграли последствия ледникового периода.
69
Тоба извергла в воздух в две тысячи раз больше всякой дряни, чем печально известный вулкан Сент-Хеленс, извержение которого погубило 57 человек в 1980 году. Среди мировых вулканов Тоба – один из немногих конкурентов гигантского вулкана, который тлеет на юге штата Вайоминг и когда-нибудь взнесет на воздух весь Йеллоустоун и его окрестности.