Кто мы и как сюда попали. Древняя ДНК и новая наука о человеческом прошлом - Дэвид Райх

Революционным переворотом стала возможность выделять ДНК из древних костей (так называемая революция древней ДНК), и это вбило последний гвоздь в гроб “демографической диффузии”. Из анализа древних ДНК стало понятно, что даже в самых отдаленных частях Европы – Британии, Скандинавии и Иберии – у первых фермеров чрезвычайно мало наследия охотников-собирателей. А самая высокая доля предковой изменчивости фермеров вовсе не у южных европейцев, как это предполагал по группам крови Кавалли-Сфорца, а у населения средиземноморского острова Сардиния к западу от Италии8.

Если посмотреть на карту, которую в качестве примера дает Кавалли-Сфорца, то становится понятно, почему его великое утверждение дало сбой. В современной генетической структуре популяций найдутся отголоски некоторых великих событий человеческого прошлого – тут Кавалли-Сфорца был совершенно прав. Например, низкое генетическое разнообразие неафриканского населения по сравнению с африканцами отражает урезанное разнообразие современных людей[1], расселявшихся из Африки на Ближний Восток примерно 50 тысяч лет назад. Но по структуре ныне живущих популяций нельзя реконструировать мелкие события прошлого. И дело не в том, что смешение с соседями затирает следы таких событий. Все существенно сложнее: как стало понятно из прочтений древней ДНК, люди, населяющие сегодня те или иные области, практически никогда не происходят от тех, кто жил здесь в прежние времена9. И это обстоятельство ограничивает возможность реконструкции прошлых миграций по данным нынешних популяций.

Рис. 1а. Карта-схема, нарисованная Лукой Кавалли-Сфорца в 1993 г. (наверху даны пояснения), изображающая предполагаемое продвижение фермеров с востока, которое выявляется по разнообразию групп крови у нынешнего населения: самое высокое предковое разнообразие приходится на юго-восточную область в районе Анатолии.

В своем труде The History and Geography of Human Genes Кавалли-Сфорца писал, что он исключал из анализа те популяции, которые с очевидностью являются продуктом крупных миграций, такие как африканцы и европейцы в Северной и Южной Америке, осевшие здесь в течение последних пяти столетий, или же некоторые европейские меньшинства, в частности евреи и цыгане. Он считал, что прошлое было проще, чем настоящее, и что если в известной истории той или иной популяции не было масштабных переселений, то эти популяции – прямые потомки тех, кто жил здесь в далекие прошлые времена. Но прошлое оказалось столь же сложным, как и настоящее, – и это нам показали исследования древней ДНК. Человеческие популяции именно что постоянно перемещались.

Реформаторский вклад Кавалли-Сфорца в науку о генетике древних популяций напоминает историю о Моисее, дальновидном вожатом, чей вклад в будущее был выше и больше, чем любого из его сподвижников, создавших новое миропонимание.

Рис. 1б. Современные полногеномные данные показывают, что первичный градиент наследия фермеров Европы идет не с юго-востока на северо-запад, а фактически перпендикулярно этому вектору – с юго-запада на северо-восток; это результат крупной миграции скотоводов с востока, заместившей наследие первых фермеров.

В Библии сказано: “И не было более у Израиля пророка такого, как Моисей…”[2], но также рассказано, что Моисею не дозволено было достичь Земли обетованной. Он водил своих людей по пустынным землям сорок лет – и вот наконец поднялся на гору Нево и увидел на западе реку Иордан, а за ней обещанную его народу землю. Но сам так и не ступил на нее. Это право было дано лишь его последователям.

Так же и с генетикой прошлых времен. Кавалли-Сфорца увидел широчайшие возможности генетики для расшифровки истории человечества, когда никто и не помышлял об этом, но его дальновидение обогнало технологии, необходимые для воплощения его идей. Однако теперь все иначе. У нас в сотни тысяч раз больше данных и вдобавок богатейшая коллекция древней ДНК, а это более прямой источник информации о перемещениях популяций, чем археология и лингвистика.

В 2010 году были опубликованы первые пять ископаемых человеческих геномов: геномы неандертальцев10, геном древнего денисовца11 и гренландца, жившего примерно 4 тысячи лет назад12 . В течение следующих лет были обнародованы данные по геномам еще пяти древних людей, а за ними в 2014 году последовал целый букет данных по геномам 38 индивидов. В 2015 году полногеномный анализ древних людей вышел на этап сверхускорения. В трех статьях предлагались данные по 6613, 10014 и 8315 древним образцам! К августу 2017 года в моей лаборатории прочли полные геномы трех тысяч древних индивидов, но и в других лабораториях работа тоже кипела. Теперь информация поступает с такой скоростью, что за время от прочтения ДНК в образце до его публикации общее количество данных по меньшей мере удваивается.

Рис. 2. Чтение древней ДНК в лабораториях ускорилось теперь настолько, что за время между производством соответствующих данных и их публикацией общая информация по древней ДНК увеличивается больше чем вдвое.

Подавляющая часть методологии прочтения древней ДНК была разработана Сванте Пэабо и его группой в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия, применительно к очень древним образцам, таким как неандертальцы и денисовцы.

Сам я занимался адаптированием этих методов к анализу большого числа образцов сравнительно недавнего возраста, до нескольких тысяч лет (что все-таки тоже немало). Я начал специализироваться в этой области в 2007 году (как правило, процесс такого обучения занимает 7 лет) в лаборатории Сванте Пэабо, работая над проектами неандертальского и денисовского геномов. В 2013 году Пэабо помог мне создать мою собственную лабораторию по древней ДНК – первую в США, которая занималась прочтением ископаемых человеческих геномов. Помогала мне в этом Надин Роланд, которая, прежде чем прийти ко мне, тоже обучалась в лаборатории Пэабо. Мы хотели поставить на поток прочтение индивидуальных древних последовательностей, то есть на основе разработанных в Европе технологий создать геномную фабрику в американском стиле.