Моя доисторическая семья. Генетический детектив

Троллей члены племени видели редко, и всегда – на большом расстоянии. Несколько раз людям из племени удавалось услышать, как переговариваются Другие. Разговаривали они на странном, непонятном языке. На их одежде не было украшений.

Детеныш поздно заговорил; к сказкам он, в отличие от других детей, оставался равнодушен. Зато с кремнем, деревом, кожей и прочим он управлялся не хуже, а то и лучше остальных. Надо было только показать ему, что и как делать.

Зимы в то время бывали необычайно холодными, сырыми и тяжелыми. Многие дети заболевали. Многие умирали. Но Детеныш рос, он становился все сильнее и крепче.

Племя заботилось о нем. Ему, ребенку, непохожему на остальных детей, доставалось больше внимания. К тому же члены племени боялись (хоть и не говорили об этом вслух), что кто-нибудь придет и заберет у них этого мальчика.

Через несколько лет женщина, его мать, умерла, так ничего и не рассказав о мужчине, которого повстречала в тот весенний день, когда на склонах горы цвели красные тюльпаны.

Но слова шаманки сбылись. Многочисленное потомство Детеныша расселилось по всей земле, до самого ее края.

Неандертальцы из Лейпцига

У большинства из нас в роду были такие Детеныши. Значит, и у нас часть генома происходит от Других (сегодня мы называем их неандертальцами).

У людей вроде меня, имеющих европейское происхождение, это чуть меньше двух процентов ДНК. Как если бы неандерталец был дедушкой бабушкиной бабушки. Выходит, Детеныш – отец бабушкиной бабушки?

Но это совсем не так. Отец бабушкиной бабушки жил в XIX веке. А скрещивание людей современного типа с неандертальцами происходило гораздо раньше – примерно 54 000 лет назад.

Но их гены пережили тысячелетия. В древности население земли было очень малочисленным, поэтому редкие пересечения с неандертальцами имели столь далеко идущие последствия. К тому же некоторые полученные от неандертальцев наследственные черты оказались очень кстати. Они повышали шансы человека выжить и оставить собственное потомство.

Местом наших контактов с неандертальцами, вероятно, был Ближний Восток – коридор, по которому проходили все, кто переселялся из Африки в другие места земного шара. С большой вероятностью это могло происходить в Галилее – археологические находки показывают, что именно там люди современного типа сосуществовали с неандертальцами. Контакты могли происходить и чуть севернее, например там, где сейчас находится Ливан.

Неандертальцы пришли в этот регион первыми. Их далекие предки покинули Африку за несколько сотен тысячелетий до нас. Следы неандертальцев обнаруживаются от Испании на западе до Сибири на востоке. Одна из первых находок была сделана в середине XIX века в долине Неандерталь в Германии – отсюда и название «человек неандертальский».

С середины XIX века и до последних десятилетий ученые полагали, что современные европейцы – нечто вроде внуков неандертальцев. Предполагалось, что мы долго развивались здесь, изолированные от других народов, отчего у нас развилась типично европейская внешность со светлой кожей и прямыми волосами. Считалось, что у людей, живущих в Азии и Африке, другая история развития; так, азиаты якобы происходят от «пекинского человека», или питекантропа.

Такие предположения называются гипотезой мультирегионального происхождения человека. По большей части эти идеи ошибочны. Но крупицы истины они все-таки содержат. И новые ДНК-методики позволяют обнаружить эти крупицы.

Самый большой вклад в изучение ранней истории человечества посредством исследования древних ДНК внес ученый шведского происхождения Сванте Паабо.

Сегодня Паабо – светило мировой науки, руководитель отдела генетических исследований в Институте эволюционной антропологии общества Макса Планка, который сам же когда-то основал в Лейпциге.

Работая над этой книгой, я дважды побывала в Институте эволюционной антропологии. Здание Института построено по специальному проекту: стены из стекла пропускают солнечный свет, очень зеленый внутренний дворик, в центре его – небольшой пруд. В холле, по указанию Паабо, устроена стена для лазанья высотой в четыре этажа. Молодые ученые упражняются здесь перед поездкой в Африку, где они изучают обезьян, живущих высоко в ветвях деревьев. Возле скалодрома – рояль, тут репетирует хор. Сразу видно – в институте царит особая атмосфера. Работы ведутся сразу в нескольких областях – психологии, палеонтологии, лингвистике. Но главными, конечно, являются молекулярная биология и ДНК-исследования.

Специальная лаборатория, где извлекают и исследуют древние ДНК, расположена в подвале, где образцам не грозят нежелательные загрязнения. Здесь, внизу, работают не покладая рук Паабо и его молодые сотрудники. Сейчас у них много конкурентов в других странах, но лейпцигская группа остается лидером. Во время моего второго посещения группа опубликовала исследование о ДНК испанского гоминида, жившего около 400 000 лет назад – во времена, когда неандертальцы еще не появились.

Результаты исследований Сванте Паабо служат развитию передовых научных технологий. Но широкой публике Паабо стал известен благодаря высокоточному анализу ДНК неандертальца.

Первое, что я вижу, зайдя в кабинет Сванте Паабо, – это скелет неандертальца, зажатый между письменным столом и диваном. Скелет состоит из копий разных костей, найденных при раскопках. Неандерталец низкорослый, крепкого телосложения. А сам Сванте Паабо – наоборот – высокий и худощавый.

Газеты всего мира посвятили не одну колонку ему и его исследованиям. Внебрачный сын нобелевского лауреата, ректора Каролинского института Суне Бергстрёма, Сванте Паабо написал интереснейшую автобиографию «Неандерталец», где, в частности, рассказал о своей матери, беженке из Эстонии Карин Паабо – специалисте по пищевой химии. Когда Сванте было тринадцать лет, мать взяла его с собой в поездку по Египту; там мальчик заинтересовался мумиями. Так и началась его карьера исследователя.

Паабо вырос в пригороде Стокгольма Багармоссене, учил русский язык в Школе военных переводчиков (одном из самых строгих учебных заведений под эгидой Министерства обороны), начал изучать египтологию и коптский язык в Упсальском университете, но спустя два года оставил египтологию ради медицинского образования. Через четыре года медицинских штудий Паабо приступил к исследованиям в области клеточной биологии.

В качестве штатного сотрудника он изучал вирусные белки. А в свободное время втайне от всех пытался выделить ДНК тысячелетних мумий. Начальство Паабо ничего об этом не знало вплоть до публикации его первой научной статьи, которую напечатали в одном восточногерманском журнале: первыми мумиями Сванте Паабо стали мумии из музея в Восточном Берлине.

Впоследствии выяснилось: то, что Паабо принимал за сенсационную ДНК мумии, по большей части было загрязнениями, привнесенными современными людьми. Но идея уже родилась. Паабо показал, что ДНК может сохраниться в тканях, которым не одна тысяча лет.

На Западе никто не обратил внимания на вышедшую в ГДР статью. Но через год Паабо опубликовал материал в британском журнале Nature, и эта статья вызвала большой интерес. Паабо написал Аллан Уилсон из Калифорнийского университета в Беркли, который на тот момент был крупнейшим специалистом по эволюции и ДНК. Уилсон просил разрешения приехать, чтобы проводить изыскания в лаборатории «профессора Паабо». Сванте Паабо тогда едва исполнилось тридцать лет. Он еще не защитил докторскую диссертацию – какая уж там лаборатория.

В конце концов решение было найдено: Сванте Паабо отправился проводить исследования в калифорнийскую лабораторию Аллана Уилсона. Там Аллан Уилсон и его сотрудники какое-то время уже работали с ДНК, пытаясь с помощью новой методики разобраться в ранней истории человечества.

В 1987 году они опубликовали результаты своего первого исследования с применением ДНК-анализа, которое показало, что все ныне живущие люди ведут свое происхождение из Африки. Нашей общей праматерью была женщина, жившая в Африке около 200 000 лет назад. Обычно ее называют «митохондриальной Евой». Имя «Ева», конечно, смотрится реверансом в адрес библейского мифа о сотворении человека. Митохондрии – это особые клеточные структуры, содержащие небольшое число ДНК. Поначалу все ДНК-исследования, посвященные происхождению человека, строились на данных, полученных при изучении митохондриальных ДНК. Митохондриальные ДНК анализировать гораздо легче, чем ядерные ДНК, ведь ядро у клетки одно, а митохондрий – тысячи. Ограничение тут одно: митохондриальные ДНК пригодны только для отслеживания материнской линии, ведь мы наследуем митохондрии лишь от матерей.

Таким образом, уже в 1987 году техника позволила отследить митохондриальную Еву, хотя используемые методы по сравнению с современными выглядели невероятно неуклюжими. Молодые ученые из лаборатории Аллана Уилсона объезжали калифорнийские родильные дома и собирали плаценту женщин, приехавших из разных мест земного шара. Выделив с большими сложностями из этой плаценты ДНК, они обрабатывали результаты на примитивных компьютерах.

Линда Вигилант, жена Сванте Паабо, была тогда аспиранткой у Аллана Уилсона. За пару лет до приезда Паабо она как раз занималась митохондриальной Евой. Компьютеры были маломощными и медлительными, расчеты занимали неделю. Но в изучении ДНК произошел настоящий прорыв. Один калифорнийский ученый изобрел метод копирования ДНК (полимеразной цепной реакции), – за который спустя несколько лет получил Нобелевскую премию[5 - Кэрри Муллис получил Нобелевскую премии по химии в 1993 году, через 10 лет после изобретения метода полимеразной цепной реакции. – Прим. ред.]. Этот метод дал возможность использовать в качестве рабочего материала один-единственный волос, а не целую плаценту. Антропологи, работавшие в разных частях мира, включились в исследование, начав изучать волосы самых разных народов. Результатом этого, самого первого, исследования стал вывод о том, что около 200 000 лет назад в Африке жила женщина, от которой происходят все ныне живущие люди. Она – наша общая праматерь.

Спустя еще несколько лет, в 1995 году, американские ученые опубликовали результаты нового открытия: они обнаружили мужской аналог митохондриальной Евы. Его назвали Y-хромосомным Адамом. Усовершенствованные ДНК-технологии и более мощные компьютеры теперь позволяли сравнивать Y-хромосомы различных мужчин, живущих в разных частях света. Y-хромосомы содержат гораздо больше ДНК, чем митохондрии, и передаются от отца к сыну. Таким образом, их можно использовать только для воссоздания прямой отцовской линии. Исследование показало, что мужчина, являющийся прародителем всех современных мужчин, жил около 200 000 лет назад. Y-хромосомный Адам тоже обитал в Африке.

Такие веские доказательства поставили крест на мультирегиональной гипотезе. Современный человек ведет свое происхождение из Африки.

Рис. 1. Праматери из Африки

Ева жила в Африке 200 000 лет назад. Она является праматерью всех живущих ныне людей. Примерно 60 000 лет назад одна из ее дочерей покинула Африку, и ее потомки расселились по всему миру.

ДНК-анализ продолжал развиваться. Сванте Паабо тоже постепенно совершенствовал методы, позволявшие проводить анализ проб тысячелетней давности. Работая с останками ископаемых животных, он научился не допускать загрязнения проб и отделять ископаемые образцы от пыли, древних бактерий, следов существования современных людей.

После Калифорнии Паабо получил должность профессора на кафедре зоологии в Мюнхене. Чтобы избежать загрязнений материала, он требовал, чтобы два его аспиранта каждую ночь облучали лабораторию ультрафиолетом, а каждое утро шли прямиком к себе на рабочее место, не заходя в другие помещения с ДНК-пробами, и соблюдали множество других мер предосторожности.

Летом 1997 года Паабо опубликовал результаты ДНК-анализа самого знаменитого неандертальца в мире – того самого скелета, найденного в долине Неандерталь в XIX веке, давшего название всем прочим неандертальцам. На этот раз результат был гораздо более надежным, чем в случае со старой мумией двенадцатью годами раньше.

Анализ, основанный на митохондриальной ДНК, отчетливо показал: неандертальцы не могут быть предшественниками современных европейцев. Мы не являемся их праправнуками. Во всяком случае, по прямой нисходящей материнской линии. Наше с ними родство скорее напоминает очень, очень древних двоюродных братьев и сестер.

Исследование произвело фурор. Сванте Паабо стал звездой науки, особенно в Германии, где у неандертальцев совершенно особый статус – со времен той самой первой находки, сделанной в XIX веке.

С сожалением должна признаться, что я пропустила новость об этом революционном открытии. Всего за несколько месяцев до этого события я вступила в должность редактора научного отдела газеты «Дагенс Нюхетер». Я еще не успела понять, за какими журналами обязательно должен следить научный журналист, меня еще не внесли в нужные списки, чтобы я получала предварительную информацию и приглашения на пресс-конференции.

Но через несколько месяцев я встретилась со Сванте Паабо в Осло, на семинаре по новым технологиям в генной инженерии. Мы вместе пообедали, и мой интерес к ДНК-исследованиям проснулся по-настоящему. После этого я много раз брала у Паабо интервью, слушала его доклады и писала в «Дагенс Нюхетер» о его новых публикациях в ведущих научных журналах мира.

Паабо не остановился на анализе митохондриальных ДНК, а продолжил исследования в области ядерных ДНК. Я уже говорила, что это значительно сложнее. Но зато такой анализ дает гораздо более полную картину, поскольку длина митохондриальной ДНК (наследуемой по материнской линии) составляет около одной трехсоттысячной доли длины ДНК, которая находится в ядре клетки и называется ядерной ДНК. Ее мы наследуем от обоих родителей.

Предварительные результаты анализа ядерной ДНК, опубликованные Сванте Паабо и его группой в 2009 году, подтвердили выводы, полученные в процессе исследования митохондрий: неандертальцы не являются предками современных людей; их скорее стоит рассматривать как наших генетических кузенов.

Но это еще не все. Продолжение исследования дало неожиданный результат, поразивший и самого Сванте Паабо. В мае 2010 года он и его сотрудники опубликовали результаты масштабного анализа, показавшего, что у неандертальцев и людей современного типа могло быть совместное потомство. Неандертальцы не вымерли окончательно. В нас живут их гены.

После этого методы анализа древних ДНК продолжали совершенствоваться; точность их теперь была так же высока, как если бы исследование касалось любого человека, живущего в наши дни. Выводы, к которым пришли ученые, выглядят следующим образом.

Да, неандертальцы – наши предки, но только на два процента. Когда человек современной анатомии вышел из Африки и стал расселяться по другим местам земного шара, он проходил через Ближний Восток, в том числе Галилею, область современного Израиля. Там уже жили неандертальцы, с которыми современный человек, вероятно, какое-то время сосуществовал и иногда вступал в половые контакты, в результате чего рождалось потомство, которое в свою очередь давало здоровых детей.

У живущих ныне выходцев из Азии, Австралии и Америки немного больше неандертальских ДНК, чем у европейцев, – чуть больше двух процентов, тогда как европейцы до двух процентов не дотягивают самую малость. Вероятно, причина этого кроется в дальнейших контактах между неандертальцами и современным человеком на востоке, в Азии.

К тому же люди, которые двинулись на восток, в Азию, Новую Гвинею и Австралию, судя по всему, смешивались с другим видом – денисовцами. У современных жителей Новой Гвинеи в геноме содержится до шести процентов ДНК денисовского человека, меньший процент выявлен у жителей Китая.

Неандертальское наследство есть и у африканцев. Это касается даже традиционных народностей вроде йоруба в Западной Африке и мбути в Конго (Киншаса). Но в их случае речь идет о гораздо меньшем проценте, это может объясняться тем, что европейцы и азиаты в ходе истории возвращались в Африку.

В наши дни существуют коммерческие фирмы, проводящие платные анализы ДНК, которые, по их утверждениям, позволяют увидеть, какой процент генов у того или иного человека получен от неандертальца или от денисовца. Но, по словам Сванте Паабо, доверять этим тестам нельзя. Допустимая погрешность настолько велика, что результат на самом деле ни о чем не говорит. Задним числом Паабо сожалеет, что его группа не попыталась запатентовать методику, ведь они могли бы гарантировать качество совсем другого уровня.