Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов

Глава 6 Вместе с хорватами

После публикации неандертальской мтДНК я потом много месяцев вспоминал, как все получилось. Какой долгий путь был проделан от тех первых опытов с высушенной телячьей печенкой, купленной 16 лет назад в супермаркете. И вот наконец мы смогли на основе древней ДНК сказать нечто новое и очень важное про человеческую историю. У того эталонного неандертальца митохондриальная ДНК резко отличалась от современной, и они, неандертальцы, вымерли, не оставив и следа своей мтДНК современному человечеству. Чтобы приблизиться к этому успеху, нам потребовались годы кропотливого труда — пришлось разрабатывать технологии для надежного определения ДНК давным-давно почивших особей. И теперь у меня наготове имелись все эти технологии, группа обученных и активных, мотивированных сотрудников… но вот большой вопрос: куда идти дальше?

Одна задача так и просилась вперед — определить мтДНК других неандертальцев. Ведь у других неандертальцев могла быть и другая мтДНК, не похожая на ту, из долины Неандерталь. И в ней вполне могло обнаружиться больше сходства с современной мтДНК. Кроме того, ДНК других неандертальцев чуть приоткрыла бы их собственную историю. Например, у современных людей вариабельность мтДНК не слишком высока. Если и для неандертальцев получится то же самое, то, следовательно, они произошли и затем распространились от небольшой популяции. А если у них, как у человекообразных обезьян, вариации мтДНК широки, то можно заключить, что их численность никогда не становилась слишком низкой. И никогда они не переживали таких резких снижений и подъемов численности, какие были характерны для людей современного типа. Эту задачу — исследовать других неандертальцев — рвался взять на себя Матиас Крингс, воодушевленный успехом с “главным” неандертальцем. Тут требовался материал как можно лучшей сохранности, поэтому основной трудностью было получить доступ к таким образцам.

Я задумался, почему у нас все получилось с неандертальцем из долины Неандерталь, и пришел к выводу, что основную роль тут мог сыграть пещерный известняк. Как научил меня Томас Линдаль, кислоты разрушают нити ДНК, поэтому, к примеру, в останках людей бронзового века, захороненных в кислых болотах Северной Европы, никакой ДНК не сохраняется. Но когда вода проходит через известняк, она подщелачивается. И я решил, что нам стоит обратиться к остаткам неандертальцев из известняковых пещер.

К сожалению, в школьные годы я не особенно интересовался геологией Европы. Но зато я помнил свою первую антропологическую конференцию в 1986 году, которая проводилась в Загребе, в тогдашней Югославии. Нас возили на полевые экскурсии в Крапину и Виндию, две пещеры, где найдено большое количество неандертальских остатков. Быстро просмотрев литературу, я понял, что пещеры действительно известняковые и, значит, надежда есть. В тех пещерах находили также кости других животных, например пещерных медведей, и довольно много — это тоже подогревало надежду. Пещерные медведи вымерли примерно тогда же, когда и неандертальцы, — около 30 тысяч лет назад. Кости пещерных медведей так или иначе связаны с пещерами, часто их находят в положении, позволяющем предполагать, что они погибали во время спячки. Мне пещерные медведи могли сыграть на руку — по ним можно было проверить, сохраняется ли вообще ДНК в этих пещерах. Если мы найдем в медвежьих костях ДНК, то легче будет убедить музейных кураторов поделиться с нами образчиками ценных неандертальских останков из тех же пещер. И я решил поинтересоваться историей пещерных медведей — в первую очередь на Балканах.

После кровавой войны с Сербией Загреб стал столицей независимой республики. Самая крупная коллекция неандертальцев происходила из Крапины, что в Северной Хорватии. Начало этой коллекции положил палеонтолог Драгутин Горянович-Крамбергер в 1899 году, раскопав около восьми сотен костей, принадлежавших 75 неандертальцам. Это самое крупное “кладбище” неандертальцев, когда бы то ни было найденное. Место им нашлось в Музее естественной истории в средневековом центре Загреба. В другой пещере — пещере Виндия в Северной Хорватии (рис. 6.1) — неандертальские остатки обнаружил и исследовал хорватский палеонтолог Мирко Малез в конце 1970-х — начале 1980-х. Ему попались костные фрагменты нескольких неандертальцев, но особенно выигрышных черепов, похожих на крапинские, ему не досталось. Зато Малез откопал целую кучу костей пещерных медведей. Все это отправилось в Институт четвертичной палеонтологии и геологии, относящийся к Хорватской академии наук и искусства. Я организовал поездку и в музей, и в институт. И в августе 1999 года прибыл в Загреб.

^{Рис. 6.1. Пещера Виндия в Хорватии. Фото: Йоханнес Краузе, MPI-EVA}

Конечно, крапинская коллекция неандертальцев впечатляла, но я скептически оценивал ее потенциал для изучения ДНК. Ведь этим костям было 120 тысяч лет, существенно больше, чем нашим прежним образцам с ДНК. Коллекция из Виндии обнадеживала больше. Прежде всего, она была моложе. В этой пещере неандертальцев нашли в нескольких слоях, но самый верхний, читай — самый молодой, датировался примерно в 30–40 тысяч лет, что для неандертальцев почти конец истории. К тому же меня несказанно радовали кости пещерных медведей, там их было полным-полно. В духоте институтского подвала хранились бесчисленные бумажные свертки с костями, рассортированными по осадочным слоям и типам: упаковки с ребрами, упаковки с позвонками, упаковки с бедренными костями… и много таких. Я напал на золотую жилу древних ДНК.

За эту коллекцию отвечала Майя Паунович, дама в возрасте, которая всю жизнь проработала в институте, не выезжая на публичные выставки и имея мало возможностей для исследований. Она была вполне дружелюбна, но вместе с тем мрачновата — безусловно, понимала, что большая наука обошла ее стороной. Три дня мы провели вместе с Майей, рассматривая коллекцию. Она передала мне кости пещерных медведей из нескольких осадочных слоев и к ним еще 15 образцов костей неандертальцев. Это именно то, что нам требовалось; теперь можно было приступать к исследованиям генетической изменчивости неандертальцев. Улетая обратно в Мюнхен, я был совершенно уверен, что все у нас быстро получится.

Тем временем Матиас Крингс отсеквенировал еще один фрагмент мтДНК эталонного неандертальца. Получилась примерно та же самая картина, что и с первым фрагментом: неандертальская мтДНК отделилась от ДНК предков современного человека около полумиллиона лет назад. Хорошо, что выводы подтвердились, это и ожидалось, но после эмоционального подъема того первого открытия немного скучновато. Неудивительно, что Матиас с нетерпением ждал Майиных образцов из Загреба.

Сначала мы посмотрели на степень сохранности аминокислот. Аминокислоты — это те кирпичики, из которых построены любые белки, и для их анализа требуется существенно меньшее количество вещества, чем для выделения ДНК. Ранее мы показали, что если не удается выявить спектр аминокислот, составляющих коллаген — основной белок костной ткани, да еще удостовериться, что эти аминокислоты присутствуют в необходимой для жизни химической форме, то вряд ли будут успешными и поиски ДНК. И тогда нет смысла уничтожать сравнительно большие куски ценной кости. Семь из пятнадцати костей показались нам пригодными, а одна выглядела особенно перспективной. Послав небольшой ее кусочек на радиоуглеродный анализ, мы получили датировку — 42 тысячи лет. Матиас приготовил пять вытяжек из этой кости и нашел два фрагмента мтДНК, аналогичных эталонному экземпляру. Хорошая работа. Он отсеквенировал сотни клонов, каждую позицию проверил минимум в двух прогонах — я настоял на этом, чтобы иметь по два повтора из независимых вытяжек. В этом случае можно быть уверенным в надежности результата.

И вдруг в марте 2000 года, когда Матиас трудился изо всех сил, в Nature вышла работа, заставшая нас врасплох. Британская команда отсеквенировала мтДНК еще одного неандертальца из Мезмайской пещеры на Кавказе^[37]. Они обошлись без технологических излишеств, которые у нас считались обязательными. Например, они не клонировали продукты, полученные в ходе ПЦР. Тем не менее ДНК у них получилась почти идентичная эталонной. Матиас ужасно расстроился — он так хотел сам опубликовать ДНК второго неандертальца, а его опередили! И замедлилось все из-за того, что я осторожничал и требовал бесконечных проверок. Конечно, мне было жаль его, но все же радовало, что наша первая, пионерная, последовательность подтвердилась независимой командой. Однако с комментарием в Nature, опубликованным вместе со статьей, я все же не согласился: мол, вторая последовательность “важнее”, потому что она, видите ли, доказывает правильность первой. Но что ж оставалось Nature, если первая последовательность была опубликована не там? Только такое притворное пренебрежение. Как говорится, видит око, да зуб неймет.

Но Матиаса все же ждал утешительный приз. Последовательность второго неандертальца всего лишь подтвердила первую, расшифрованную в 1997 году и опубликованную в Cell. Но теперь у Матиаса вместе с неандертальцем из Виндии получалось целых три последовательности. Следовательно, можно было уже сказать кое-что о генетической вариабельности неандертальцев. Кое-что очень существенное. Имея три последовательности, можно, как утверждает генетическая теория, с пятидесятипроцентной вероятностью выявить самую древнюю линию, предковую для популяции в целом. Выходило, что у трех неандертальцев различались 3,7 процента нуклеотидных позиций. Для сравнения нужно было проверить, какова эта разница у человека и человекообразных обезьян. Для начала мы посмотрели тот же фрагмент мтДНК у 5530 людей со всего мира. Из этой выборки мы брали по три случайных варианта и для них считали различия. Затем разницу по случайным тройкам усреднили. Получилось около 3,4 процента, что очень близко к значению по трем нашим неандертальцам. Затем нашли доступные данные по аналогичному фрагменту мтДНК для 359 шимпанзе. И проделали те же самые расчеты. Разница оказалась 14,8 процента. А для 28 горилл — 18,6 процента. Так что у неандертальцев генетическая вариабельность была низкой, сравнимой с современным человечеством, и ниже, чем у обезьян. Рискованно, конечно, делать заключения всего по трем индивидам, мы так и написали в Nature Genetics, опубликовав наши результаты позже в 2000 году; желательно, как мы подчеркнули в статье, провести исследования большего числа неандертальцев. Но все равно вывод остался прежним: генетическая изменчивость неандертальцев невелика, и все они берут начало от небольшой популяции, совсем как мы, люди^[38].