Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов - Сванте Пэабо

Создавая библиотеки из экстрактов, Йоханнес применил одну из инноваций Эдриана Бриггса, которая помогала разобраться с химическими повреждениями, превращающими цитозины в урацилы. Эдриан заметил, что основная часть У-нуклеотидов располагается ближе к концам древней молекулы ДНК, и показал, как избавиться от поврежденных концов. При этой процедуре терялись в среднем один-два нуклеотида на концах у примерно половины древних фрагментов, но одновременно устранялось большинство ошибок в составленных последовательностях ДНК. Так как в этом случае больше не требовалось учитывать частые ошибочные замены Ц на Т, то составлять геном стало намного легче. С помощью этого метода Йоханнес создал две большие библиотеки генома. Эти библиотеки не только содержали целых 70 процентов ДНК денисовского индивида, но и ошибок в них было намного, намного меньше, чем в неандертальских фрагментах. Это был настоящий прорыв. Тем не менее я ужасно нервничал, мне не давала покоя мысль, что Эдди сейчас работает параллельно с нами по той же теме и, может, в этот самый момент как раз ставит точку в превосходной, готовой к публикации рукописи. Поэтому я торопил свою команду как мог. Всех занятых секвенированием попросил оставить другие проекты, бросить все силы только на этот проект и работать как можно быстрее.

Одновременно меня страшно интересовал странный зуб, который нам передал Анатолий. Определить, чей он, насколько он связан с денисовским пальцем, можно было только по ДНК. Йоханнес осторожно, будто заправский дантист, просверлил в зубе маленькую дырочку, сделал вытяжку из полученной микростружки и затем создал из нее библиотеку ДНК. Из этой библиотеки он отобрал фрагменты мтДНК. Вдобавок мы сразу же отсеквенировали случайную выборку фрагментов, чтобы прикинуть содержание эндогенной ДНК.

В результате нас ожидали хорошая новость и плохая новость. Хорошая: Йоханнес сумел воссоздать мтДНК-геном целиком. Между ним и геномом из фаланги пальца обнаружилось два различия, и это означало, что зуб и палец принадлежали двум разным особям, но относящимся к одной форме людей. Плохая же новость заключалась в том, что эндогенной ДНК в зубе осталось только 0,2 процента. И от этого еще более загадочной выглядела феноменально высокая сохранность ДНК в пальце. Я даже обдумывал, не был ли тот палец отсечен сразу после смерти хозяина, что замедлило бы разложение ДНК в мертвых клетках и остановило бы развитие бактерий. В качестве шутки я предложил и такой вариант: то существо умерло, воздев мизинец к небу, мизинец быстренько мумифицировался, и бактерии лишились возможности размножаться. Теперь, когда выяснилось, что зуб принадлежал тому же типу людей, что и палец, Бенсе с удвоенной энергией занялся изучением его строения. И хотя я не специалист по зубам, даже на мой взгляд зуб казался необычайно крупным. Он был в полтора раза больше моих коренных зубов. Еще Бенсе сказал, что кроме размера зуб отличается от неандертальских аналогов по строению зубной коронки – некоторые неандертальские особенности отсутствовали, а другие, которых у неандертальцев не было, наоборот, наличествовали.

Корни тоже были необычными. У неандертальцев корни зубов располагались очень близко друг к другу или даже срастались, а у этого зуба заметно расходились. Бенсе заключил: строение зубов позволяет предположить, что денисовцы отличались и от неандертальцев, и от современного человека. Кроме того, так как у денисовского зуба нет неандертальских черт, приобретенных около 300 тысяч лет назад, то, как рассудил Бенсе, предки денисовских людей разошлись с другими представителями человеческой линии до этого времени. На это же указывала и мтДНК. Но когда дело касалось интерпретации морфологии, я всегда предпочитал осторожность, которая кому-то может показаться чрезмерным скептицизмом. Возможно, что в ходе эволюции зубы денисовцев вернулись к архаичной морфологии, стартовав от морфологии неандертальской или даже человеческой. Только исследование ядерного генома могло бы развернуть эту сюжетную линию.

Рис 23.1. Монти Слаткин, Анатолий Деревянко и Дэвид Рейх на встрече в Денисовой пещере в 2011 г. Фото: Бенсе Виола, MPI-EVA

И вот заработали секвенаторы, выдавая на-гора цепочки ядерной ДНК денисовского человека. Одновременно мы вносили последние редакционные штрихи в статью о неандертальцах. У нас не хватало времени, чтобы немедленно заняться денисовскими последовательностями, но я надеялся, что стоит нам только начать, и мы быстро с ними справимся. За последние четыре года, занимаясь неандертальским геномом, мы разработали компьютерные программы, замечательно подходящие и для анализа денисовской ДНК. И все же я опасался, что Эдди далеко нас обошел, поэтому перегруппировал консорциум, выделив маленькую мобильную команду, которая, отложив в сторону все остальное, сосредоточилась на работе с денисовским геномом. Нам как никогда нужны были Дэвид Рейх, Ник Паттерсон и Монти Слаткин со своей бригадой (рис. 23.1). Сначала мы назвали себя группой “Мистер Икс”, поскольку не знали, кто такой этот денисовский персонаж. Затем Бенсе обнаружил, что кость пальца принадлежала совсем юному существу, трех – пяти лет; вдобавок мы секвенировали наследуемую по материнской линии мтДНК; все это плохо сочеталось со знакомым по комиксам образом мачо. Я подумывал о “Девице Икс”, но это уж слишком напоминало персонаж японских анимэ. В конце концов у меня получилось название “Мисс Икс”, оно и прижилось. Группа “Мисс Икс” сразу же начала еженедельные телефонные совещания.

Удо сравнил фрагменты ДНК с геномом человека и шимпанзе. Это было не очень трудно, так как мы пользовались методиками Эдриана для устранения большинства ошибок. Удо предупредил, что сравнение только предварительное. Несмотря на это, мы ознакомили консорциум с информацией Удо. Вскоре после отправки в журнал окончательного варианта статьи по мтДНК Ник Паттерсон прислал предварительный анализ предварительных результатов Удо. Прочитав его, я мысленно произнес слова благодарности рецензенту, убедившему меня не спешить с названием нового вида. Ник сделал два открытия.

Во-первых, он обнаружил, что геном из денисовского пальца ближе к неандертальцам, чем к современным людям. Разница между денисовским и неандертальским геномами оказалась всего чуть больше, чем различия геномов современных людей – если, например, сравнивать ДНК папуасов Новой Гвинеи и африканских бушменов. Картина выходила совсем не та, что представлялась по сравнениям одних только мтДНК. И первое, что пришло в голову: приток генов неких архаичных форм гоминин из Азии привнес соответствующую мтДНК в геном денисовского человека. В конце концов, не мы ли только что доказали, что неандертальцы скрещивались с современным человеком? Почему бы и здесь не предположить генетический обмен? Однако с выводами спешить не следовало.

Второе открытие Ника оказалось еще более неожиданным. У человека из Денисовой пещеры было больше одинаковых мутантных аллелей (СНИПов) с папуасами, чем с китайцами, европейцами или с двумя африканскими индивидуумами. Возможно, люди, родственные денисовцам, перемешались с предками папуасов, хотя, учитывая расстояние между Сибирью и Новой Гвинеей, нам опять же не стоило торопиться с выводами. Может быть, мы совершили ряд ошибок, к тому же Удо еще раз напомнил, что геном, составленный им из фрагментов ДНК, строго предварительный. Возможно, что-то пошло не так в сложном компьютерном анализе, и, таким образом, появилось добавочное сходство между геномом неандертальцев и денисовцем, а также между папуасским и денисовским геномами. Также приходилось учитывать, что оба утверждения Ника могли быть ошибочными.