Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов - Сванте Пэабо

В будущем, когда сформируется более полное понимание работы каждого белка в организме и в мозге в том числе, биологи смогут порассуждать, как влияет каждая отдельная аминокислота на функционирование белка и насколько проявлялось это влияние у неандертальцев. К сожалению, столь внушительный объем информации будет собран нескоро, когда я сам уже присоединюсь к неандертальцам на том свете. Но мне приятно думать, что прочтенный нами неандертальский геном (и его улучшенная версия, которая появится стараниями других ученых, сегодняшних и будущих) станет заметной вехой на этом пути.

Но на тот момент эти 78 позиций могли дать лишь очень приблизительный намек. Имея только нуклеотидную запись этих новоприобретений, трудно представить, что за изменения в организме за ними стояли. Среди них мы, однако, приметили пять таких белков, где заменилась не одна аминокислота, а две. Вряд ли это можно считать случайностью, если 78 мутаций распределяются случайным образом по 20 тысячам наших белков. Так что эти пять белков, скорее всего, изменились сравнительно недавно в человеческой истории. Вполне возможно, что они потеряли свое былое значение и теперь могут накапливать мутации без всяких осложнений. В любом случае к этой пятерке стоило присмотреться получше.

Первый из белков с двумя мутациями был связан с подвижностью сперматазоидов. Меня это не удивило. Хорошо известно, что у человека и других человекообразных приматов гены, связанные с мужской репродукцией и свойствами сперматозоидов мутируют весьма часто. Это объясняется прямой конкуренцией между сперматозоидами за право оплодотворения, когда у самки имеется возможность многократного спаривания с разными самцами. Легко понять, что любое изменение, благоприятствующее победе в отчаянном соревновании за яйцеклетку, например увеличивающее подвижность и скорость сперматозоидов, быстро распространится в популяции. Такое изменение находится под действием положительного отбора, то есть увеличивает шансы своего носителя на выживание и передачу генов потомкам. Если подумать, то чем яростнее битва между разными сперматозоидами вокруг каждой яйцеклетки, битва за наследство, так сказать, тем мощнее действует положительный отбор. Поэтому имеется зависимость между уровнем свободы скрещиваний и силой положительного отбора, обнаруживаемого в генах мужской репродукции. Так, у шимпанзе, у которых самки во время течки стремятся спариться со всеми самцами, каких только могут привлечь, свидетельств положительного отбора в этом направлении множество, существенно больше, чем у горилл. У тех самки имеют возможность спариться только с доминантом, старым самцом с серебристым загривком, монопольно контролирующим всех своих дам. Им только и достается сперма среброгривого монополиста, а сперматозоидам молодых подчиненных самцов не позволяется участвовать в конкурентной борьбе за яйцеклетку. Точнее, они участвуют в этой борьбе, но на более раннем, социальном, этапе, когда утверждается иерархическое положение каждого самца. И очень примечательно, что даже столь косвенный признак, как относительный размер мошонки, отражает разницу в конкурентных стратегиях самцов. У шимпанзе размер мошонки относительно большой, а карликовые шимпанзе бонобо, склонные к широчайшему промискуитету, оснащены еще более впечатляющими фабриками по производству спермы; при этом крупные доминантные самцы горилл имеют довольно жалкие по размеру яички. У людей, судя по размеру яичек и данным по положительному отбору в генах, ответственных за мужскую репродуктивную функцию, сочетается шимпанзиная склонность к промискуитету и горилловая моногамия. Наши предки, скорее всего, не сильно отличались от нас, балансируя между эмоционально поощряемой преданностью партнеру и заманчивыми сексуальными альтернативами.

У второго белка из списка Мартина функции так и остались неизвестными. И это отражает вопиющую неполноту наших знаний о работе генов. Третий белок участвовал в синтезе факторов, контролирующих производство белков в клетке. И что означают изменения в нем, мы не имеем ни малейшего представления. Вполне небезосновательно предполагать, учитывая пробелы в наших знаниях, что данный белок приобрел какую-то дополнительную, неизвестную нам функцию. Но зато два оставшихся белка с парой аминокислотных замен присутствуют у нас в коже. Один принимает участие в соединении клеток друг с другом, в особенности он проявляет себя при заживлении ран, а другой обнаруживается в верхних слоях кожи, в потовых железах и в волосяных луковицах. Следовательно, мы можем заключить, что по ходу эволюции в человеческой линии произошли некие серьезные изменения кожных покровов. Остается лишь надеяться, что в дальнейшем ученые прояснят сущность этих изменений: может, первый белок способствовал более эффективному заживлению ран, а второй мог модифицироваться из-за того, что люди избавились от меховой шкуры. Но сейчас мы ничего определенного не скажем. Слишком уж велико наше невежество в вопросах конкретной работы генов в организме.

Когда будет готова полная версия неандертальского генома и когда соберется достаточно информации по современной генетической вариабельности, Мартин и Дженет должны будут, конечно, скорректировать свой каталог. В новой версии будут отражены все модификации, которые появились в человеческой линии около 400 тысяч лет назад после разделения с неандертальцами и до отметки в 50 тысяч лет, когда толпа переселенцев двинулась из Африки, заполонив весь мир. После этого времени вряд ли можно найти изменения, которые имелись бы у всех людей, просто потому что люди оказались на разных континентах. Если ориентироваться на имеющиеся данные по неандертальскому геному, общее число модифицированных позиций у людей составляет порядка 100 тысяч. Эта цифра и есть точный ответ на вопрос “Что делает человека человеком?”, по крайней мере с точки зрения генетики. И если мысленно вернуть обратно все эти 100 тысяч нуклеотидов в их изначальное состояние, то получится как раз общий предок неандертальца и человека современного типа. И в будущем одной из важнейших задач антропологии станет тщательное изучение созданного каталога, с него начнется поиск генетических изменений, предопределивших человеческие разум и поведение.

Научный результат редко бывает окончательным. На самом деле, стоит ученому получить важный результат, часто приложив колоссальные усилия, как немедленно открывается способ улучшить или развить идею. И тем не менее необходимо уметь в какой-то момент остановиться и сказать самому себе: все, здесь мы подводим итоги и публикуем их. Осенью 2009 года я понял, что для нас настал такой момент.

Работа, которую мы собирались написать, обещала стать важной вехой с нескольких точек зрения. Самое главное, что это будет первая публикация генома вымершей формы человека. Да, группа Эске Виллерслева из Копенгагена весной уже представила геном из волос эскимоса. Но их материалу – волосам – было всего 4000 лет, и сохранялся он в вечной мерзлоте, к тому же в нем обнаружили только 80 процентов человеческой ДНК да 20 – посторонних загрязнений. Заголовок статьи сообщал, что отсеквенирован геном “вымерших палеоэскимосов”, и мне было бы интересно спросить какого-нибудь здравствующего эскимоса, как он относится к утверждению, что он вообще-то вымер. Неандертальцы же были действительно древней, действительно вымершей, действительно отдельной формой людей, и при этом эволюционно самой близкой современному человеку, в какой бы части света тот ни жил. Еще я считал, что мы заложили методический фундамент для целой области будущих исследований. В отличие от скелетов из вечной мерзлоты, наш костный материал сохранялся в обычной среде. Наши образцы были найдены в типичных, ничем не примечательных условиях, как и многие другие костные остатки человека и животных по всему миру. Я надеялся, что разработанные нами приемы можно будет использовать для реконструкции полных геномов из многих подобных костей. Наверняка самые горячие споры вызовет утверждение о генетическом вкладе неандертальцев в геном современных евразийцев. Но так как мы проверили этот вывод с трех разных концов и каждый раз получали один и тот же результат, я считал вопрос решенным. Будущие исследования должны прояснить, как, где и когда происходило смешение, но мы, по крайней мере, доказали, что оно имело место. Пришло время предъявить миру наши результаты.