Мир до нас: Новый взгляд на происхождение человека - Том Хайэм

фрагментов костей для исследования. Этот первый этап длится дольше всего. Нужно отпилить от каждой косточки препарат – маленький, около 20 мг, кусочек, поместить его в пластиковую пробирку и пометить ее так же, как пластиковый пакет, в котором хранится исходный образец.

Далее следует химическая обработка.

Сначала мы извлекаем белок (коллаген), растворяя кость в разбавленной кислоте. Полученный коллаген необходимо разделить на отдельные пептиды. Это мы делали при помощи еще одного передового метода, суть которого состоит в добавлении в коллагеновый раствор фермента трипсина, с хирургической точностью разрезающего коллаген на фрагменты-пептиды. (Вообще-то, именно этим трипсин занимается в животе каждого из нас, помогая нам переваривать белки. Когда вы съедаете бифштекс, вы запускаете тот же самый процесс ферментного переваривания, который мы применяем в лаборатории для того, чтобы выбрать из находок археологов человеческие кости.) Выделив пептиды, мы добавляем химикат, который обеспечивает их затвердение и кристаллизацию, после чего многоканальной пипеткой наносим вещество на множество – сотни – стальных пластинок. Эти пластинки мы помещаем в масс-спектрометр.

С помощью лазера пептиды получают электрический заряд, и заряженные частицы движутся по короткой трубке к детектору. Чем мельче фрагмент, тем быстрее его движение, крупные же обязательно отстанут. Очень скоро массы всех частиц пептидов, имеющихся в образце, удается измерить, после чего полученное распределение сравнивают с библиотекой исследованных ранее костей, принадлежность которых точно известна, и таким образом образец идентифицируют до рода, а иногда и до вида.

Подготовительная стадия исследования весьма трудоемка – для нее нужны очень старательные работники. Мы с Катериной задумались, может ли кто-нибудь из наших студентов заинтересоваться выполнением проекта по одной из тем их диссертации. К счастью для нас, в тот год подобралась сильная когорта студентов-магистрантов, и одна из студенток, энергичная и целеустремленная австралийка Саманта Браун, решила написать магистерскую диссертацию именно об этой работе.

Сэм принялась пилить кости. Она целыми днями не показывалась из комнатушки нашей оксфордской лаборатории и к концу января приготовила 700 10-миллиграммовых препаратов. В середине февраля 2015 г. она побывала на стажировке в манчестерской лаборатории Майка Бакли, где занималась анализом образцов и училась идентифицировать пептидные последовательности.

Через неделю спектральный анализ показал, что кости, которые мы успели исследовать, принадлежали медведю, корове, оленю, собаке, лисице, козе, лошади, гиене, мамонту, мыши, кролику, северному оленю, шерстистому носорогу и овце. А вот гоминидов не попадалось. Первая проба оказалась неудачной. Я запретил себе думать о том, что фактически мы ищем иголку в стоге сена – ну то есть в груде костей. Результата не было, но мы все же попытались. Я чувствовал, что пора освободить Сэм от этого задания. Она проделала большую работу и получила определенные данные, но попасть в яблочко, на что мы так надеялись, ей не удалось.

Мы встретились с Сэм, чтобы обсудить ее достижения. Я сказал, что она собрала солидный массив материалов об идентифицированных костях животных, который, пожалуй, послужит отличной базой для диссертации. Так что она может отдохнуть и не спеша составить тезисы к положенному сроку.

Рис. 17. Схема использования метода ZooMS для выявления человеческих костей

Но тут Сэм проявила твердость характера. Она отказалась и заявила, что не желает бросать работу, а хочет продолжить ее и обработать максимальное число образцов, среди которых все же может попасться кость гоминина. Ну можно?..

Средства пока что позволяли – так почему бы и нет? Единственная проблема состояла в том, что у нас закончились образцы, и поэтому мы отправили Сэм в Россию. Через несколько дней она вернулась оттуда с еще одним большим мешком костных обломков, любезно предоставленных нашими русскими коллегами, и снова скрылась в своей «мастерской». Через три недели были напилены, промаркированы и готовы к исследованию 1308 препаратов.

К тому времени Сэм уже заслужила репутацию настойчивой и дотошной работницы. Окружающие шутили, что она совсем переселилась в лабораторию и только пилит, и пилит, и пилит кости. Она же уверяла, что работа очень увлекательна, несмотря на однообразие. Я очень, очень надеялся на успех. Хотя бы одну косточку – этого будет более чем достаточно. И неважно, окажется она большой или совсем крошечной, лишь бы продемонстрировать действенность метода.

Взяв с собой 780 образцов, Сэм снова уехала в Манчестер для работы с масс-спектрометром. К сожалению, там была какая-то проблема с компьютером; Сэм вернулась в Оксфорд, так и не узнав результаты. Впрочем, Майк пообещал передать нам спектры, как только всё наладят. Через день, в пятницу 19 июня, под вечер, он просматривал полученные данные перед тем, как отправить их нам, и заметил в одном из спектров что-то необычное – там будто бы присутствовали пять уникальных пептидных маркеров, присущих гоминидам. Да, это был гоминин! Майк трижды перепроверил данные и в 20:09 послал мне электронное письмо, начинавшееся со слов: «Успех! Один из 780 образцов – тот, что нам нужен!». А дальше прямо сообщил мне радостную весть: мы нашли кость гоминина!

Мой ответ, отправленный минутой позже, в 20:10, содержал лишь эмоции, испытанные мною в тот момент:

ЧТО?????

ОФИГЕТЬ!!

ВОТ ЖЕ ОФИГЕТЬ!!

ПРАВДА?????????

(ПОПЫТКА УСПОКОИТЬСЯ)…

ОХ Ё-Ё-Ё-Ё-Ё-Ё-Ё…

Прошу прощения за столь цветистый язык, но в науке случаются такие мгновения, когда из-за переизбытка возбуждения и радости слов просто не остается. Мы все же нашли кость гоминина!

Я немедленно позвонил Сэм на мобильный, чтобы поделиться новостью.

Она не ответила.

Я звонил еще и еще.

«Телефон выключен или находится вне зоны обслуживания».

(Позже выяснилось, что Сэм отправилась на вечеринку и не заметила, что ее телефон разрядился.) Проклятье! Придется ждать. Я спустился на первый этаж и сообщил новость Катерине. От радости мы принялись танцевать на кухне и открыли бутылку вина.

Наутро Сэм наконец-то прочитала поток ликующих сообщений, которые я послал ей, и даже тяжелейшее похмелье не смогло омрачить ее восторга. Мы достигли поставленной цели, нашли гоминина среди тысяч образцов!

И в понедельник мы с Сэм, с трудом дождавшись 9 утра, принялись с великим усердием перебирать пакетики с костями в поисках того образца, от которого был отпилен кусочек, давший спектр гоминина. Он имел индекс DC1227. Сэм искала среди сотен пакетиков нужную метку, а я снимал этот процесс на видеокамеру. Через несколько минут образец был найден.

Он оказался крохотным.

С владевшим нами волнением смешалось легкое разочарование. Приложив столько усилий для того, чтобы отыскать эту косточку, мы оба – безусловно, оптимисты – только сейчас задумались над тем, что же делать с нею дальше. Как выяснилось, фрагмент был обнаружен в слое 12 восточного зала Денисовой пещеры. Это значило, что ему, почти наверняка, более 60 000 лет. Необходимо было обращаться с косточкой крайне осторожно и поменьше крутить ее в руках: как-никак, мы собирались извлечь из нее ДНК. Тем не менее мы взвесили образец – он потянул на 1,68 г. Косточка оказалась плотнее, чем можно было предположить с первого взгляда. Из этого следовало, что в ней вполне могли сохраниться биомолекулы коллагена и ДНК.

Я так разволновался, что той ночью никак не мог заснуть и все время ловил себя на мысли, что не верю в случившееся.

Мы решили подвергнуть образец томографическому сканированию, для чего нужно было отправиться в лабораторию, расположенную в сельской части Оксфордшира. Косточку мы держали в желтом пластиковом футляре с ручкой и прочными зажимами. В электронном письме я сообщил Сэм назначенное время и добавил: «Сэм, пожалуйста, не забудь образец (и его специальный футляр)!»

На что она ответила: «Я никогда и нигде не забуду Денни (да, я дала ему имя)!»

«У меня такое ощущение, словно DC1227 слегка простыл, – сказала она как-то позднее. – Мы будто бы нашли нового друга…»

Пожалуй, так оно и есть. И с того дня эта косточка именуется «Денни» и никак иначе.

Выяснилось, что компьютерная томография может сыграть ключевую роль в изучении косточки и того, кому она принадлежала.

Теперь предстояло заняться генетической последовательностью косточки. Сэм с футляром (в котором находился «Денни») улетела в Лейпциг, где в Институте Макса Планка от образца осторожно отделили 30,9 мг костной ткани, чтобы извлечь ДНК и для начала секвенировать мтДНК.

Еще один кусочек кости мы предназначили для радиоуглеродного датирования и измерения содержания изотопов углерода и азота. Мы надеялись, что кость, обнаруженная в 12-м слое, окажется не старше 50 000 лет – максимального возраста, доступного для радиоуглеродного метода. При этом нам хотелось точно знать, что она не намного моложе, и потому мы пожертвовали еще кусочек