Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов - Сванте Пэабо

Я понимал, что нам понадобятся дополнительные подтверждения, чтобы убедить мир. Обывателю трудно даже представить, насколько далека наука от того объективного и беспристрастного поиска непреложных истин, каким она видится извне. На самом деле она скорее похожа на общественное предприятие, где доминирующие персоналии и последователи порой уже почивших влиятельных фигур определяют так называемое “общепринятое” мнение. Нам, чтобы подкопаться под это “общепринятое” мнение, нужно было провести дополнительное исследование неандертальского генома. И желательно независимое от выполненного Дэвидом и Ником подсчета СНИПов. И если независимый подход тоже выявит поток генов от неандертальцев к людям современного типа, то это сильно сыграет в нашу пользу, добавит убедительности. Так что на пятничных собраниях мы принялись решать, что бы нам еще предпринять.

Решение пришло с неожиданной стороны, совсем не от участников нашего консорциума. На конференции в Колд-Спринг-Харбор в мае 2009 года Дэвид встретил Расмуса Нильсена, который в 1998- м защитил кандидатскую диссертацию по популяционной генетике у Монти Слаткина. Он стал профессором в Беркли и занимался все той же популяционной генетикой. И вот Расмус рассказал Дэвиду, что он со своим аспирантом Вэйвэем Чжаем изучал в современных геномах те области, где вариабельность (число полиморфизмов) больше у неафриканцев по сравнению с африканцами. Казалось бы, подобное соотношение хоть и допустимо, но маловероятно – ведь очевидно, что при выборе из большой популяции какой-то части в нее попадет лишь малое количество начальных вариантов, так что вообще в неафриканской части предполагается меньшая вариабельность полиморфизмов, чем в африканской. Но если все же найдутся такие участки с перевернутым соотношением вариабельности, тому может быть несколько объяснений, и одно из них для нас весьма и весьма привлекательно. Неандертальцы жили отдельно от ранних африканских людей несколько сотен тысяч лет и успели за это время получить некоторые генетические варианты, которых у ранних африканцев не было. И если потом они передали свои новые варианты людям, оказавшимся за пределами Африки, тогда метод Расмуса именно их и выявит. Это будут как раз те, у кого вариабельность вне Африки выше, чем внутри Африки. А мы с нашим неандертальским геномом сможем проверить, есть ли среди этих вариантов хоть несколько совпадений с неандертальскими – ведь вполне возможно, что Расмусовы участки с высоким неафриканским полиморфизмом унаследованы именно оттуда. В июне 2009 года я предложил Расмусу и Вэйвэю присоединиться к нашему консорциуму по анализу неандертальского генома.

Расмус занялся этими необычными участками генома – теми, где изменчивость у неафриканского населения получалась выше, чем у африканского. Всего нашлось 17 таких участков. Эд переслал Расмусу прочитанные неандертальские последовательности, соответствующие этим участкам. Их оказалось 15 из 17. И в июле я получил от Расмуса фантастические результаты. В 13 из 15 участков неандертальцы и вправду несли те варианты последовательностей ДНК, которые встречались в Европе, но не в Африке. Сосредоточившись позже на 12 самых длинных участках, больше 100 тысяч нуклеотидов, Расмус провел более тщательный анализ и выявил неандертальские варианты в 10 из них. Замечательно! Прекрасный результат! Теперь у меня не осталось никакого другого логичного объяснения, кроме неандертальской добавки в геноме европейцев, оказавшихся за пределами Африки. И хотя таким образом невозможно было точно подсчитать, каков был вклад в геномы европейцев и азиатов, то есть то, что в науке называется качественным, а не количественным результатом, но все равно это живо демонстрировало, что такая добавка была. И получен такой результат независимо от расчетов Дэвида и Ника, применивших количественный подход и пришедших к сходному заключению.

Обсуждение продолжалось, люди предлагали все новые методы проверки результатов. Как всегда, Дэвид фонтанировал блестящими идеями. Вот, например, такая. Если в человеческом геноме нашелся сходный с неандертальцами участок ДНК, то это означает, что либо в этом месте скорость мутаций низкая, либо мутации на данном участке оказываются смертельными, то есть носители мутации умирают, не оставив потомства. Следовательно, мой неандерталоподобный участок не должен отличаться от аналогичного участка у любого другого человека просто в силу его низкой скорости мутирования. Если не так, значит, мой и неандертальский участки сходны в силу другой причины: потому что мои предки унаследовали этот участок от неандертальцев. Другие люди ведь не обязаны нести следы моих предков, так что сходство генетических участков для нас необязательно. И вообще, если мои отдаленные предки неандертальцы, то я, спасибо их обособленной эволюционной истории, могу оказаться дальше от всего остального человечества.

Дэвид воплотил свои идеи в жизнь. Он использовал европейскую часть референсного генома (собранного из геномов разных людей) и разделил ее на сегменты. Затем взял другой европейский геном (Крейга Вентера[61]) и подсчитал различия между сегментами неандертальского генома и эталонного, с одной стороны, и между сегментами вентеровского и эталонного – с другой. И отложил на графике по двум осям эти различия. Зависимость получилась вполне ожидаемой: в целом, чем ближе друг другу были эталонный геном и неандертальский, тем ближе оказывались друг другу два европейских генома. Следовательно, в неандертальском и вентеровском геномах скорость накопления мутаций в сегментах, в общем, была сходной (оцененная относительно референсного генома). Но все менялось, когда дело доходило до тех сегментов, где сходство неандертальского и европейского геномов выходило оченьвысоким. Тогда зависимость менялась на прямо противоположную – и вот уже неандертальский геном становился заметно больше похож на вентеровский. К тому моменту я сам уже не сомневался, что генный поток от неандертальцев и вправду имел место. Но когда Дэвид представил эти результаты на общем собрании в декабре 2009 года – он как раз приехал к нам в лабораторию, – я почувствовал, что мы таки сможем убедить в этом и остальных. Пусть знают, что в современных людях прижилась частичка неандертальцев. Как бы ни анализировались данные, мы неизменно приходим к этому выводу.

Теперь на повестке дня встал следующий вопрос: где, когда и как люди современного типа вступили в столь тесный контакт с неандертальцами? Справившись с другими задачами, мы могли бросить все силы на решение этих. Во-первых, если уж разговор о передаче генов, то была ли эта передача от неандертальцев к людям, от людей к неандертальцам или же она была двусторонняя, и туда и сюда? Теоретически можно предположить, что при встрече двух человеческих популяций новые гены получают обе популяции в равной мере, но на практике такого почти никогда не происходит. Чаще одна группа доминирует в социальном смысле, а другая находится в подчинении. Мужчины из доминантной группы берут себе женщин из подчиненных слоев, а появившиеся дети остаются с матерями. Поэтому генетический поток будет направлен от доминантной группы к подчиненной. Наглядным примером могут служить белые рабовладельцы на американском Юге и британские колонисты в Африке и Индии.

Мы с легкостью представляем, что люди современного типа доминировали над неандертальцами, потому что неандертальцы вымерли, а мы нет. Но наши данные свидетельствуют о генетическом потоке от неандертальцев клюдям. Вот, к примеру, последние результаты Дэвида. Они показывают, что некоторые европейцы с типичными неандертальскими участками очень сильно отличаются от других европейцев. Как это понять? А так: эти участки накапливали полиморфизмы отдельно от других европейцев и только потом влились в общий европейский генофонд. Скорее всего, накопление полиморфизмов происходило в самом геноме неандертальцев. Если же генетический поток шел в обратном направлении – от людей к неандертальцам, – то привнесенные участки должны быть в среднем одинаково схожи у всех европейцев. С этими фактами (а были и кое-какие другие) мы решили, что генетический поток был направлен от неандертальцев к людям.