Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов

Постскриптум

С тех пор прошло три года, и вот я сижу и пишу эту книгу. Про судьбу остального кусочка денисовской фаланги, отданного в Беркли, так ничего и не известно. Не исключено, что он в какой-то момент объявится и можно будет провести датирование. Тогда мы узнаем, когда жила денисовская девочка.

Анатолий со своей командой продолжает раскопки в Денисовой пещере и находит там необыкновенные вещи. Им попался еще один коренной зубище с характерной денисовской ДНК. Еще они нашли косточку от большого пальца ноги, и эта кость принадлежала неандертальцу.

Дэвид Рейх со своим аспирантом Шрирамом Санкарараманом на основе генетических моделей определили время перемешивания неандертальцев и людей современного типа^[70]. Получилось примерно 40–90 тысяч лет назад. Из этого следует, что подтвердился более простой сценарий смешивания, согласно которому неандертальцы скрещивались с выходцами из Африки, а не тот, который в качестве альтернативы был предложен в 2010 году — повторное соединение каких-то ранее размежевавшихся внутриафриканских групп.

Матиас Мейер, служивший у нас в лаборатории кем-то вроде технического волшебника, разработал новые высокочувствительные методы экстрагирования ДНК и подготовки библиотек. И в результате мы смогли даже из того крохотного кусочка денисовской косточки реконструировать геном с 30-кратным покрытием^[71]. А недавно мы прочитали ДНК из кости пальца ноги из Денисовой пещеры и получили геном с 50-кратным покрытием. А это, между прочим, большая точность, чем у большинства прочитанных геномов современных людей.

Сравнивая неандертальский геном с ДНК денисовской девочки, мы отметили признаки присутствия ДНК более древних человеческих линий, разошедшихся с денисовцами и неандертальцами еще до их собственного разделения. Кроме того, мы показали, что денисовцы скрещивались с неандертальцами и что небольшая доля их генов все же присутствует у современного азиатского населения. В 2010 году, имея геном с небольшой глубиной покрытия, мы эту чуточку не обнаружили, а она тем не менее свидетельствует о давно ушедших в историю межпопуляционных скрещиваниях. Все вместе данные открывают картину множественных смешений между различными человеческими формами в позднем плейстоцене, но в малых пропорциях.

Тем временем проект 1000 Genomes набрал данные, так что появилась возможность составить практически полный каталог вариабельных позиций в геноме современных людей, по которым все современные люди отличаются от неандертальцев, денисовцев и обезьян. В этом каталоге зарегистрированы 31 389 однонуклеотидых замен (СНИПов), 125 вставок и выпадений участков из нескольких нуклеотидов. В их числе 96 модификаций, связанных с изменениями аминокислотных замен в белках, и около 3000 изменений в регуляторных генах, включающих и выключающих другие гены. Еще наверняка остались неучтенные модификации, спрятанные в нуклеотидных повторах, но все равно понятно, что генетический “рецепт” изготовления современного человека не слишком длинный. Следующим на очереди стоит большой вопрос: как нам разобраться с функциональными последствиями этих модификаций?

Джордж Черч, блестящий инженер-изобретатель из Гарварда, говорит, что ученым нужно взять этот каталог, модифицировать гены в человеческих клетках до предкового состояния, а затем воссоздать или клонировать неандертальца. Как раз когда мы закончили секвенирование неандертальского генома и представляли его на совещании AAAS в 2009 году, Джордж выступил на страницах New York Times с заявлением: “С современными технологиями неандертальца можно вернуть к жизни, для этого потребуется примерно 30 млн долларов”. И еще он сказал, что если кто-то возьмет на себя финансирование, то “я все могу сделать сам”. К его чести, он добавил, что тут обязательно возникнут этические проблемы, но в любом случае можно взять не человеческие клетки, а клетки шимпанзе.

Я, конечно, не подписываюсь под этим смелым заявлением, равно как и под другими, высказанными Джорджем, как я думаю, специально на публику. Тем не менее они обозначают некую возможность. Ведь как мы изучаем специфичные для человека особенности, например способность к языку или разум? Мы, естественно, не можем в силу технических и этических сложностей пойти по пути Джорджа. Но мы используем человеческие или обезьяньи клеточные линии, модифицируем их по образцу неандертальцев, выращивам в лаборатории в чашках Петри и исследуем; или вносим видоизменный генетический вариант мышам и потом изучаем их физиологию и поведение. Совершенно не обязательно клонировать неандертальцев. Наша лаборатория в Лейпциге уже начала работу в этом направлении. В 2002 году мы обнаружили, что белок, который синтезируется геном FOXP2, отличается от своего аналога у мышей, шимпанзе и других млекопитающих двумя аминокислотными заменами^[72]. А сам ген FOXP2, как было показано раньше группой англичанина Тони Монако из Оксфорда, связан со способностью к речи. И вот, приняв во внимание, что у шимпанзе и мыши этот ген практически идентичен, мы решили вставить мышам человеческий ген. По этой теме несколько лет напряженно работал Вольфганг Энард, талантливый студент, впоследствии ставший у нас аспирантом, а затем и ведущим исследователем. И вот наконец он вывел мышей с человеческой версией FOXP2. Результаты далеко превзошли все ожидания. Двухнедельные мышата, когда их выносили из гнезда, пищали, и этот писк не сильно, но совершенно явственно отличался у мышат с человеческим вариантом гена; их братья и сестры с мышиным вариантом пищали по-другому. Из этого следовало, что ген FOXP2 действительно связан с голосовой коммуникацией. Эта работа дала толчок другим, в которых были разобраны последствия этих двух аминокислотных замен: они влияют на процесс образования нейронных контактов и обработку сигналов в частях мозга, связанных с моторным обучением^[73]. И мы вместе с Джорджем Черчем теперь пытаемся внедрить эти модификации в клеточные линии, которые дифференцируются в нейроны.

И хотя в случае с этими двумя нуклеотидными заменами неандертальцы и денисовцы не отличаются от людей^[74], но в принципе понятно, каким может быть направление будущих исследований человеческой природы. Легко представить, как в клеточные линии или в мышиные линии вносятся те или иные генетические модификации, которые “очеловечивают” или, наоборот, “неандертализуют” биохимические каскады, а дальше изучается эффект этих модификаций. Однажды мы поймем, чем толпа переселенцев отличалась от своих давнишних современников и почему из всех приматов только современный человек смог занять все мыслимые уголки планеты, изменив невольно или намеренно всю окружающую природу. Я убежден, что ответ — возможно, один самых великих в человеческой истории — отчасти спрятан в древних геномах, которые мы смогли прочитать.