Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов - Сванте Пэабо

Дэвид тем временем на основе тех же СНИПов, определенных Джимом, проводил собственное исследование. Он сравнивал все характерные для современного человека СНИПы с соответствующими участками ДНК у шимпанзе. Сравнив, он мог определить, какие из вариантов или аллелей предковые, а какие получены уже в человеческой линии. Чем дальше расходятся во времени неандертальская и человеческая линии, тем меньше должно быть у неандертальцев СНИПов, выявленных у современных людей. Когда у Дэвида набрался 951 вариант современных “африканских” полиморфизмов, он высчитал, какая доля из них присутствует у современных европейцев: 31,9 процента. А в наших неандертальских последовательностях нашлось 17,1 процента этих СНИПов, то есть примерно в два раза меньше, чем у европейцев. Если принять, что размер популяций оставался более или менее постоянным, это давало оценки времени отделения неандертальцев от африканцев в 300 тысяч лет (а мы помним возраст разъединения африканской и европейской популяций – 100–200 тысяч лет). Пока все сходилось, и результат меня радовал. У нас со всей определенностью сложилась последовательность ДНК, принадлежавшая некоему существу со своей отдельной генетической историей. Но Дэвид все время охлаждал мой пыл – мол, данных пока маловато. И правда, 90- процентный доверительный интервал давал долю продвинутых аллелей у неандертальцев от 11 до 26 процентов. И все же мы были на верном пути.

Но вот мы перешли на секвенирование с помощью Illumina, и данные стали поступать все быстрее и быстрее. Наши телефонные совещания два раза в месяц тянулись все дольше, и мы решили устраивать их раз в неделю. В январе 2009 года, незадолго до конференции AAAS, я попросил Ника и Дэвида провести быстрый анализ данных 454. Все же они составляли 20 процентов всего массива. Мне хотелось прикинуть, если скрещивание с неандертальцами все же было (хотя я в это и не верил), то какой наибольший процент неандертальской ДНК теоретически может присутствовать в человеческом геноме так, чтобы мы с известной вероятностью не видели ее, не натыкались на нее в своих поисках. Иными словами, насколько большой вклад неандертальцев мы можем пропустить. Эти оценки я предполагал представить на конференции AAAS.

Шестого февраля 2009 года я получил от Дэвида имейл. И там было написано: “Теперь у нас есть надежное доказательство, что неандертальская последовательность ближе к неафриканской части современного человечества, чем к африканской”. Я ошалел. Дэвид обнаружил, что неандертальская последовательность, которая у нас складывалась, схожа с европейской на 51,3 процента. Вроде бы от 50/50 почти не отличается, но только почти. У нас теперь было так много данных, что даже 0,22 процента оказалось бы надежным различием. То есть, если вычесть 0,22 из 51,3, все равно будет больше 50 процентов. Мне нужно было срочно пересматривать свои представления: неандертальцы скрещивались с предками европейцев. Однако оставалось и место для сомнений: вдруг методика вообще ошибочна? Дело в том, что у Дэвида получилось, что сходство неандертальцев с китайцами составляет 51,54 процента с возможной погрешностью в 0,28 процента, а неандертальцы никогда не заходили на территории современного Китая. Дэвида эти цифры тоже встревожили. Мы сошлись на том, что в принципе результаты расчетов блестящи, но могут обернуться таким же потрясающим провалом. По итогам истерического обмена имейлами с Ником и Дэвидом я согласился, что лучше пока держать эти расчеты в тайне и не обнародовать на конференции AAAS. Потому что, сделай мы это, все средства массовой информации немедленно поднимут шум. И если потом обнаружится ошибка, то мы будем выглядеть полными идиотами. Лучше, как я решил, говорить в Чикаго на менее животрепещущие темы. Все сообщения о возможных неандертальских примесях решено было оставить до съезда в Хорватии, где после конференции AAAS соберутся все члены консорциума.

Через два дня по возвращении из Чикаго я снова сидел в самолете, теперь на пути в Загреб. Я должен был читать лекцию о нашем проекте в Хорватской академии наук и искусства. А на следующий день я уже летел на юг, в Дубровник, на встречу участников консорциума и хорватских коллег, которую организовали в гостинице за городом, на берегу моря. Нам предстояло не только воздать должное успехам и достижениям, но и утвердить порядок дальнейшей работы и публикаций по неандертальскому геному.

Но все произошло совсем не так, как планировалось. Аэропорт Дубровника зажат между горами и морем и печально известен сильными боковыми ветрами. Именно там в 1996 году погиб в авиакатастрофе американский министр торговли Рон Браун. Впоследствии американские военно-воздушные силы провели расследование и посчитали причиной катастрофы ошибку пилота и плохо организованный заход на посадку. Когда мы подлетали к Дубровнику, самолет швыряло из стороны в сторону. Хорватский пилот – скорее всего, к лучшему – решил не пытаться посадить самолет. Вместо этого мы поздно вечером приземлились в Сплите, в 230 километрах от Дубровника. Пассажиров упаковали в автобус и ночью отправили в Дубровник. В результате на первое заседание в 9 утра я попал совершенно вымотанным.

Но, увидев в конференц-зале почти всех из 25 членов консорциума, я, несмотря ни на что, почувствовал прилив сил (рис. 17.1). Сообща такая команда обязательно разберется в 40- тысячелетних нуклеотидных цепочках неандертальцев. Я выступал первым и обрисовал общую картину полученной на сегодняшний день информации. Затем следовал узкоспециальный доклад Томи о подготовке библиотек. Эд описал, как мы оценивали уровень занесенной современной ДНК в наших библиотеках, то есть вернулся к проблеме, с которой мы столкнулись после публикации в 2006 году. Те оценки, что проводились по “традиционной” митохондриальной ДНК, давали уровень 0,3 процента. К моменту нашей встречи мы разработали дополнительный метод анализа, не задействующий мтДНК. Он основывался на использовании большого количества фрагментов ДНК из определенных частей генома – а точнее, из половых хромосом.

Рис. 17.1. Члены консорциума на встрече в Дубровнике, в Хорватии, в феврале 2009 г. Фото: Сванте Пэабо, MPI-EVA

Так как у женщин две Х-хромосомы, а у мужчин одна Х и одна Y-хромосома, то, если исследуется женская кость, мы обнаружим только фрагменты Х-хромосомы и никаких следов Y-хромосом. Таким образом, если в библиотеке, составленной из ткани женской кости, нашлись фрагменты Y-хромосомы, то можно с уверенностью говорить о загрязнении, и источник его – современная ДНК мужчин.

Подобный анализ, предложенный на одном из пятничных собраний в Лейпциге, на первый взгляд прост. Но простота эта кажущаяся, как, впрочем, почти во всем, чем занимался Эд. Загвоздка состояла вот в чем. Хотя строение Х- и Y-хромосомы отличается, некоторые их части эволюционно связаны. В результате этой общей истории появляются одинаковые нуклеотидные участки, которые путают сортировку и картирование коротких фрагментов. Чтобы избежать этого, Эд определил 111 132 нуклеотида в Y-хромосоме, не схожих ни с какими другими в геноме, даже если фрагменты для сравнения очень короткие, в 30 нуклеотидов длиной. Проверив все кусочки неандертальской ДНК, он обнаружил всего четыре фрагмента, в которых нашлись подобные специфические Y-хромосомные последовательности. Если бы кости принадлежали особи мужского пола, мы бы ожидали 666 таких кусочков. Эд сделал вывод, что все три исходных кости принадлежали женским особям и что четыре Y-хромосомных кусочка являются результатом современного загрязнения. Эта цифра дает 0,6 процента “мужского” загрязнения. Оценка, конечно, весьма приблизительная, так как включает только контаминацию от мужчин, но тем не менее она указывает на достаточно низкий уровень привнесенных современных ДНК и подтверждает цифры, полученные при работе с мтДНК.