Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов - Сванте Пэабо

Я поговорил со своими парнями из лаборатории, они отнеслись к нашей проблеме с пониманием и энтузиазмом, мы все договорились, и в один прекрасный день Ханс получил требуемый материал. Из спермы он выделил ДНК и прогнал через ПЦР, использовав те же праймеры, что и группа из Юты. Как и ожидалось, он секвенировал множество цепочек мтДНК, полученной, соответственно, из ядерного генома. Эти фрагменты мы внимательнейшим образом сравнили с “динозавровыми” из Юты. И действительно, нашлись два фрагмента, практически идентичных опубликованным. Это означало, что вместо ДНК динозавра лаборатория в Юте секвенировала сегменты человеческой ядерной ДНК, а точнее мтДНК, переместившуюся в ядерный человеческий геном. Так как эти сегменты оказались в ядре очень давно, за это время они набрали достаточное количество мутаций, чтобы не напоминать человеческий митохондриальный геном, но все еще походить на геном млекопитающих, птиц и рептилий. В технических комментариях в Science[31] я не удержался и съехидничал, написав, что у меня есть три возможных объяснения, как в лаборатории, где полно наших собственных ДНК, получаются цепочки, подобные опубликованным в Юте. Во-первых, в лабораторию могло по чистой случайности занести ДНК динозавра, что, по моим предположениям, маловероятно. Во-вторых, динозавры могли как-нибудь скреститься с ранними млекопитающими этак 65 миллионов лет назад. Этот вариант мне тоже пришлось отвергнуть как не слишком вероятный. По третьему сценарию – самому естественному – человеческая ДНК была внесена во время эксперимента. Science опубликовал наши комментарии и комментарии двух других лабораторий, указывающие на несоответствия в сравнительном анализе последовательностей ДНК; эти несоответствия в результате привели группу из Юты к ложным выводам, будто их мтДНК являются предковым вариантом для птиц.

Комментарии комментариями, но, несмотря на игривый тон, горечь там тоже присутствовала: в области изучения палео-ДНК подобные работы появляются постоянно. Стремление к громким, пусть и сомнительным результатам портит исследования до сих пор. Как нередко повторяли мои студенты и аспиранты, с помощью методик ПЦР очень легко получить фантастические результаты, но очень трудно доказать, что они правильные, а уж если результаты опубликованы, еще больших трудов стоит объяснить, почему исследование ошибочно, где и как закралась ошибка, как в материал попала инородная ДНК. В том конкретном случае нам удалось все это продемонстрировать, но сколько пришлось затратить усилий! И знаний это не прибавило. По сей день, например, неясно, откуда взялась “янтарная” последовательность, опубликованная в Nature и Science. Я уверен, что, вложив некоторое количество труда и времени, можно было бы найти ее источник, но мы решили, что с нас достаточно. Как сказал один мой студент: “Хватит играть в полицейских от ПЦР”. Мы решили, что с этого момента игнорируем ошибочные с нашей точки зрения работы и сосредотачиваемся на собственных изысканиях. Мы считали, что должны сконцентрироваться на исследованиях ДНК возрастом в десятки тысяч лет, выработать методы их выделения, изучения и подтверждения корректности результатов и это будет лучшее, что мы можем сделать для нашей науки. Когда дело касается древней человеческой ДНК, именно подтверждение подлинности результата представляет наибольшую сложность, так как современная человеческая ДНК проникает абсолютно всюду. И хотя для меня это было болезненное решение, пришлось на время оставить изучение человека и направить усилия на древних животных. Пришлось вспомнить, что профессорствую я на кафедре зоологии. Так мы остановились на вопросах связи вымерших животных и их ныне живущих родственников.

Глава 5

Досада на человека

Чарльза Дарвина во время путешествия по Южной Америке восхитили и одновременно потрясли находки ископаемых растительноядных гигантов. Эти существа, казалось ему, обойдут в размерах любого их современного наземного наследника. Вместе с чучелами птиц и зверей Дарвин отправил в Англию и несколько окаменелостей, включая крупную нижнюю челюсть, извлеченную из выветрелых прибрежных скал в Аргентине. Челюсть попала к анатому Ричарду Оуэну, и он приписал ее гигантскому наземному ленивцу размером с бегемота и дал ему имя Mylodon darwinii (см. рис. 5.1). Такой роскошный гигантский растительноядный зверь, конечно, вызывал интерес, но всех больше воодушевляла мысль, что животное не вымерло окончательно, а где-то существует, бродит по просторам Патагонии. В 1900 году в поисках этого чуда снарядилась экспедиция мистера Хескета Причарда, которого подтолкнула сенсационная находка явно свежего помета и остатков шкуры какого-то животного, напоминающего гигантского ленивца. Проехав по Патагонии около двух тысяч миль, Причард решительно заявил, что никакого помета и никаких иных следов, свидетельствующих о существовании милодона, нет[32]. И правильно рассудил: мы теперь знаем, что милодон вымер около 10 тысяч лет назад во время последнего ледникового периода.

Сейчас в Южной Америке живут дву- и трехпалые ленивцы; по сравнению с милодоном их вес весьма скромный, 5–10 килограммов. И они в отличие от милодона живут на деревьях. К древесному образу жизни они приспособились, видимо, совсем недавно в масштабе геологического времени – не дело таким крупногабаритным животным забираться на деревья. Кроме того, они и в древесных верхах не слишком сноровисты, спускаются вниз лишь для такого “низменного” дела, как испражнение. Главный вопрос происхождения ленивцев – возможность параллельной эволюции: был ли у двух форм ленивцев единый наземный предок, который стал приспосабливаться, довольно неуклюже, к древесному образу жизни, или же было две параллельных попытки наземных ленивцев освоиться на деревьях? Если сходные адаптации появляются независимо друг от друга – иными словами, если история повторяется раз за разом, – это означает, что возникающие экологические требования животные могут исполнить ограниченным числом способов. И если находятся две или больше несвязанных групп организмов с параллельно обретенными сходными поведенческими или морфологическими признаками, то есть случаи так называемой конвергенции, то отсюда неизбежно следует, что эволюция подчиняется определенным правилам.

Примером конвергенции может служить сумчатый волк, которого мы изучали в Цюрихе и Беркли. Как и с сумчатым волком, конвергенцию в случае с древесными ленивцами можно доказать, если понять, как дарвиновский наземный гигант связан с трех- и двупалыми ленивцами.

Рис. 5.1. Реконструкция скелета гигантского наземного ленивца. Источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/

И я отправился в Лондон, в Музей естественной истории. Там меня опекал Эндрю Каррант, куратор отдела животных четвертичного периода, специалист по палеонтологии млекопитающих, добродушный человек, внешностью не сильно отличавшийся от плейстоценовых гигантов. Он показал мне ископаемые кости, которые собирал Дарвин, и разрешил отрезать маленький кусочек от двух костей патагонского милодона из этой коллекции. И еще я съездил в Нью-Йорк, в тамошний Музей естественной истории, и взял кое-какие образцы оттуда. Но именно в Лондоне, во владениях Эндрю, я своими глазами увидел, откуда берутся загрязнения в окаменелостях, попадающих к нам для изучения. Например, однажды я спросил Эндрю, обработана кость лаком или нет. И он, к моему изумлению, лизнул ее. И потом ответил: эта вроде нет, не обработана. Потому что, будь она покрыта лаком, не впитывала бы слюну. А необработанная кость, напротив, так активно впитывает слюну, что язык будто прилипает к поверхности. Тут я понял, что кости, с которыми мы работаем, могли за столетие музейного хранения подвергнуться подобной проверке не знаю уж сколько раз, – и испугался.

Когда образцы прибыли в Мюнхен, за них взялся Матиас Хёсс. Как всегда, по моему настоянию мы в первую очередь занялись технической стороной дела. Ленивцы меня интересовали лишь постольку-поскольку: на них можно было отработать получение древней ДНК. Матиас оценил общее количество ДНК в вытяжке из образцов милодона, а потом прикинул, сколько там ДНК, схожей с современными ленивцами. Выходило, что собственно милодоновой ДНК в вытяжке не больше 0,1 процента, а все остальное принадлежит тем существам, которые населяли эту кость после смерти животного. Нас это не удивило, потому что цифра оказалась типичной для ископаемых остатков.

Матиас, занявшись митохондриальной ДНК, ухитрился собрать цепочку длиной больше тысячи нуклеотидов. Как? Он размножил участки, которые перекрывались друг с другом, и соединил их в правильном порядке. После оставалось сравнить аналогичные фрагменты современных трех- и двупалых ленивцев с реконструированной древней цепочкой: так Матиас доказал, что наземные гиганты около четырех метров в высоту ближе к трехпалым ленивцам, чем к двупалым. Большинство ученых на тот момент полагали, что трех- и двупалые ленивцы произошли от единой древесной формы, и тогда они должны быть теснее связаны родством друг с другом, чем с наземным милодоном. Мы же показали, что, напротив, милодон больше похож на одного из них, значит, среди ленивцев по крайней мере дважды возникали древесные формы (рис. 5.2).