Мир до нас: Новый взгляд на происхождение человека - Хайэм Том
Денисовская экспедиция также находила зубы лисиц, северных и благородных оленей и бизонов, просверленные для создания украшений. Среди находок попадались просверленный в двух местах фрагмент кольца из бивня мамонта, трубчатые кости птиц с нанесенными в правильном порядке надрезами (для какой цели – неизвестно), мраморные кольца и костяные иглы, в которые можно было без труда продевать нитки и с помощью которых, вероятно, шили меховую одежду, штаны и обувь. Когда в 2016 г. одна из групп, раскапывавших центральный зал, обнаружила там совершенно целую костяную иглу длиной 7,5 см, я как раз находился рядом и видел это своими глазами. Невозможно передать, с какими чувствами берешь в руки только что извлеченный из земли предмет, изготовленный 35 000–40 000 лет назад, столь красивый и изящный. Я часто представляю себе время, прошедшее с тех пор, когда человек далекого прошлого в последний раз держал его в руках, как череду разделяющих нас поколений. Считается, что поколения сменяются через 21–23 года, и это значит, что с тех пор родились, жили и умерли более 1700 поколений. Я думаю о людях, изготовивших эти предметы, об их детях, родителях и дедах, о том, как была устроена их повседневная жизнь.
Что занимало их мысли? Какие надежды они питали, о чем мечтали? Что им приходилось делать, чтобы пережить пугающие изменения климата и условий окружающей среды, так часто и безжалостно дававшие о себе знать на протяжении последних 100 000 лет? А с недавних пор я начал задумываться и о том, что за люди – с антропологической точки зрения – могли сделать тот или иной предмет. Принято считать, что все эти находки были изготовлены руками наших прямых предков из вида Homo sapiens, но, как мы увидим далее, это мнение весьма и весьма неоднозначно.
В июле 2008 г. один из археологов откопал в восточном зале Денисовой пещеры маленькую косточку. Анатолий Деревянко и Михаил Шуньков решили, что она может быть фрагментом останков анатомически современного человека. Кость представляла собой концевую фалангу мизинца особи, которой было где-то 13 лет от роду. Эта кость была зарегистрирована как «Денисова 3».
В следующем году крохотный кусочек этой кости отправился в Германию, где в лейпцигском Институте Макса Планка из нее добыли ДНК. За последние 20 лет в древней геномике произошла революция. В главе 6 мы досконально разберем ее значение для археологии в целом и для мелких фрагментов человеческих останков наподобие «Денисова 3» в частности. Но прежде я хочу рассмотреть ключевые аспекты «генетической революции», объяснить, как устроена геномика и что она может поведать нам о глубоком археологическом прошлом.
5
Генетическая революция
Древняя геномика, или знание о древней ДНК, сыграла революционную роль в изучении человеческой эволюции, а также в археологии: она помогла нам проникнуть в прошлое, вызвав сейсмические сдвиги во всех наших представлениях о нем. Мне посчастливилось быть свидетелем того, как древняя геномика начала совершенствоваться, а затем все более широко применяться. Это совпало с моим приходом в Оксфорд, где я познакомился с сотрудниками Центра биомолекулярной археологии Генри Уэллкома и начал работать с ними. Благодаря им и вместе с ними я мог в подробностях наблюдать развитие данной отрасли. В этой главе я собираюсь представить некоторые довольно замысловатые концепции, которые иногда бывают трудными для восприятия, но позволяют получить общие сведения хотя бы об основах геномики, а они, в свою очередь, очень пригодятся при чтении следующих частей книги. Я очень надеюсь, что, прочитав эту главу, а в дальнейшем увидев мою фразу об идентификации какого-нибудь количества ОНП в древнем геноме, вы сразу поймете, о чем идет речь.
Помню, как в конце 1980-х гг. я впервые услышал о потенциальных возможностях, которые способен дать науке анализ древней ДНК, извлеченной из человеческих костей. Поначалу результаты казались невероятными, а в некоторых случаях даже слишком хорошими, чтобы быть правдой{96}. Позднее несколько ученых своими трудами доказали, что иногда эти сомнения были оправданными. Случалось, что генетики, работая с костями, по неосторожности загрязняли их современной человеческой ДНК, и в результате анализ давал совершенно бессмысленные данные. В отдельных случаях выяснялось, что нуклеотидные последовательности «древней» ДНК относятся к бактериям с пола лаборатории, а не имеют древнее происхождение. Раздавались призывы к радикальному улучшению лабораторных протоколов и дублированию работ, что могло бы помочь избежать публикации недостоверных результатов{97}. От нескольких коллег, работающих в этой области, я слышал, что, по их мнению, эти вездесущие загрязнения вообще никогда не позволят извлечь подлинную ДНК древних людей. Они говорили, что даже мимолетное прикосновение к кости одним пальцем несет загрязнение, которое неизбежно проникает в самое «сердце» находки. Мой ныне покойный коллега Роджер Якоби иногда попросту лизал кости, предназначенные для радиоуглеродного датирования, чтобы узнать, не покрыли ли их каким-нибудь консервантом или клеем для сохранности. Интересно, что в 1850-х гг. археологи считали облизывание найденных костей надежным способом их датировки. Древняя кость, в отличие от находок современной эпохи, прилипала к языку, и потому многие исследователи старательно вылизывали кости, чтобы оценить их возраст. Наиболее известным примером такой датировки считается случай с первым найденным неандертальцем, фельдхоферской особью из Германии, упомянутой в главе 3{98}. А ведь таким облизыванием дело не ограничивается: представьте себе, сколько народу прикасается к найденным костям непосредственно на раскопках или в музеях, и вам станет ясно, что они не могли избежать неустранимого загрязнения{99}. Исследователи были вынуждены биться над вопросом: как аутентифицировать извлеченную ДНК, чтобы убедиться, что она подлинная, а не попала в объект исследования уже после его обнаружения?
К счастью, за последние годы все заметно изменилось в лучшую сторону. Ученые разработали потрясающие способы устранения загрязняющих веществ и фрагментов ДНК, полученных от других организмов, таких как микробы и бактерии, и выделения для анализа только эндогенной, или исходной, ДНК. Особое внимание уделяется обеспечению чистой среды в процессе извлечения ДНК. В лабораторных помещениях создают повышенное давление, чтобы, когда открывается дверь, наружный воздух ни в коем случае не попадал внутрь. Ученые также носят в лаборатории защитную одежду, чтобы гарантированно избежать загрязнения образцов костей и зубов своей собственной ДНК. При посещении чистой лаборатории необходимо не только использовать одноразовые бахилы или тапочки, предназначенные лишь для данного помещения, но и облачаться в средства индивидуальной защиты для всего тела. Наши тела щедро рассыпают частицы, содержащие ДНК, и крайне важно не допустить их попадания на предметы исследования. Едва ли не параноидальное отношение нескольких исследовательских центров – для нашей истории существенно, что к их числу относятся и лаборатории Института Макса Планка в Лейпциге, – к борьбе со всепроникающим загрязнением является одним из ключевых факторов, обеспечивающих нам сегодня возможность извлечь достоверно подлинную ДНК древнего человека.
Генетики также разработали методику извлечения ДНК с признаками «повреждения» или химического изменения, приобретенными с течением времени и говорящими о том, что она имеет древнее происхождение, а не получена из современных, загрязняющих источников.
Чтобы понять, зачем нужна борьба за чистоту при извлечении генетического материала и как осуществляется это извлечение, необходимо уяснить, что, собственно, представляет собой ДНК. Молекула ДНК похожа на закрученную вокруг воображаемой вертикальной оси веревочную лестницу. Сами веревки образованы чередующимися друг с другом молекулами дезоксирибозы и фосфатной группы. Ступеньки-поперечины формируются из так называемых оснований ДНК, или нуклеотидов: аденина (А), всегда находящегося в паре с тимином (Т), и гуанина (Г) – с цитозином (Ц). Со временем некоторые части ступенек претерпевают химические изменения. Нуклеотид цитозин, например, может превратиться в урацил, который при репликации ДНК связывается не с гуанином, а с аденином. Очень важно, что частота нахождения молекул урацила в ДНК тесно коррелирует с возрастом: чем древнее кость, тем больше в ней обнаруживается вкраплений урацила. При секвенировании ДНК в лаборатории фермент, используемый для расшифровки последовательности, будет указывать на привязку А к Т, а не к Г, с которым всегда связан цитозин{100}. Таким образом, Ц, словно по волшебству, превратится в Т. Эта замена Ц на Т приводит к повышенному содержанию Т на концах каждой лесенки ДНК. У непосвященных это может вызвать недоумение, но важно знать, что такая диспропорция указывает на высокую вероятность истинной древности цепочек ДНК и, как следствие, отсутствие в них загрязнений со стороны современной ДНК. Генетики способны физически отделять в лаборатории молекулы ДНК с высоким содержанием урацила, являющиеся, как им известно, древними, от загрязненных{101}.
