Страница 8 из 21
В 1997 году, используя такую же технологию, как для анализа ДНК живых людей, работавший в Лейпциге шведский ученый фактически заложил основы нового революционного научного направления – палеогенетики. Сванте Паабо извлек из музея в Бонне правую плечевую кость Неандертальца 1. С невероятными предосторожностями вырезал из середины кости фрагмент длиной 2,5 см, обнажив то, что когда-то было живым костным мозгом, в котором зарождались кровяные и иммунные клетки. В костном мозге возникает множество разных клеток, которые чрезвычайно быстро делятся и, следовательно, быстро воспроизводят свой генетический материал. Здесь и был найден первый клад – ДНК неандертальцев.
ДНК всех живых существ универсальна. Но она организована разными способами – как язык организован в виде книг, глав, памфлетов или даже оригами. И по наследству она передается тоже по-разному. У животных ДНК существует в виде хромосом – гигантских фрагментов двойной спирали, закрученных вокруг самих себя и вокруг маленьких бугристых белков; весь этот комплекс свернут таким образом, что образует знакомую нам по учебникам X-образную структуру. Большинство наших клеток содержат двойной набор хромосом: один унаследован от отца, другой от матери. Эти 23 пары хромосом бережно упакованы в ядре – маленьком гнездышке в центре клетки.
Однако биология – наука, состоящая из исключений и бесконечных ограничений, так что и в данном случае следует учесть, что идентичны хромосомы только в 22 парах (их называют аутосомами), а одна пара – непарная. Непарные хромосомы – это половые хромосомы. У меня одна Y- и одна X-хромосома, а у женщин пару составляют две X-хромосомы. Женщины получают по одной X-хромосоме от каждого из родителей, а мужчины получают Y-хромосому от отца. Однако, хотя Y-хромосома важна для определения пола, по сравнению с другими хромосомами она бедна информацией и содержит лишь незначительную часть суммарной ДНК. А вот X-хромосома – вторая крупнейшая хромосома из всего человеческого набора хромосом.
Есть еще одно исключение, касающееся передачи ДНК от родителей детям. Аутосомы и половые хромосомы никогда не покидают ядра. Однако существуют микроскопические, но невероятно важные молекулы ДНК, которые содержатся не в ядре, а в митохондриях – крохотных энергетических центрах, от которых зависят все сложные формы жизни. Эти клеточные органеллы образовались примерно два миллиарда лет назад в процессе слияния двух одноклеточных организмов. Образовавшиеся новые клетки, эукариоты, стали новой ветвью жизни, которая отличалась от всех существовавших ранее одноклеточных организмов, а именно, бактерий и архей. Три группы организмов (эукариоты, бактерии и археи) называют доменами – это верхняя ступень в иерархии живых существ, расположенная выше ступени пяти царств. К эукариотам фактически относятся все организмы, не относящиеся к бактериям или археям. Именно в эукариотах и содержатся крохотные клеточные электростанции, митохондрии, а в них хранится небольшое количество очень важной ДНК. Если слабенькая Y-хромосома передается от отца к сыну, митохондриальная ДНК (мтДНК) передается детям только от матери. Сперматозоиды содержат лишь половину генетической информации, необходимой для создания нового организма: 22 хромосомы, а также X- или Y-хромосому (что определяет пол будущего ребенка). Яйцеклетки тоже содержат лишь половинный набор информации: 22 хромосомы и X-хромосому, а также материнскую мтДНК.
Почти вся человеческая ДНК (более 97 %) содержится в 22 парных хромосомах и X-хромосоме, и вся эта информация наследуется от обоих родителей примерно в равной пропорции. Каждая аутосома представляет собой уникальную комбинацию ДНК, унаследованную вашими родителями от их родителей. Когда в семенниках мужчины и в яичниках женщины[12] образуются сперматозоиды и яйцеклетки, происходит выравнивание парных хромосом и их перестройка. Представьте, что в лежащих рядом наборах червовых и трефовых карт вы меняете местами несколько карт одинакового достоинства. В результате у вас сохраняется два полных набора карт в правильном порядке, только они представляют собой смесь червей и треф. То же самое происходит с хромосомами при образовании половых клеток. Только хромосомы обмениваются не королями и тузами, а миллионами фрагментов ДНК. Таким образом, каждая из 22 аутосом представляет собой новую комбинацию генов. Этот процесс, называемый рекомбинацией, объясняет генетическую уникальность каждого человека.
Однако с митохондриями и Y-хромосомой ничего подобного не происходит. Митохондриальная ДНК достается человеку от матери, ей – от ее матери и т. д. по материнской линии, а Y-хромосома точно так же передается по отцовской линии. Для тех, кто хочет выяснить свое происхождение, эта ДНК предоставляется удобным инструментом и используется во множестве экспериментов (не в последнюю очередь по причине ее малого размера), так что именно на анализе этой ДНК были основаны первые исследования в генеалогии. Митохондрий в клетке миллионы и поэтому весьма высока вероятность сохранения этой ДНК на протяжении длительного времени. Аутосомы и половые хромосомы существуют в виде единого набора только внутри клеточного ядра. Поэтому по сравнению с ядерной ДНК миллионы идентичных копий митохондриальной ДНК представляют собой гораздо более надежный источник информации. В нашем рассказе мы часто будем упоминать как мтДНК, так и Y-хромосому, впрочем, не только по той причине, что они несут в себе полезную информацию, но и поскольку порой их роль в поиске предков сильно преувеличивают.
Неандертальцы жили почти на всей территории Западной Европы (от восточного края Испании до пещер Уэльса), в горах Центральной Азии и дальше к югу, вплоть до территории Израиля. Возраст самых старых костей неандертальцев, которые мы достоверно идентифицировали, составляет 300 тысяч лет, и нет костей, которые были бы моложе 30 тысяч лет. Это довольно длительный период для существования человеческого вида. Еще более ранний вид, Homo erectus, расселился по всему миру после выхода из Африки, который начался 1,9 миллиона лет назад. Но недавно выяснилось, что неандертальцы оставили в истории более долгий след, чем мы предполагали раньше. Считается, что анатомически современный человек появился в Восточной Африке примерно 200 тысяч лет назад, а потом, в свою очередь, покинул пределы африканского континента (примерно 100 тысяч лет назад).
Эти цифры уточняются каждые пять лет по мере обнаружения новых образцов. В октябре 2015 года в пещере Фуян в провинции Даосянь на юге Китая нашли 47 зубов современного человека; возраст зубов составляет не менее 80 тысяч лет, и логично предположить, что их обладатели проделали путь от того места, где появились (Восточная Африка), до пещеры в Китае как минимум за несколько десятков тысячелетий.
В соответствии с представлениями традиционной палеоантропологии, основанной на изучении костей, к тому времени, когда Homo sapiens пришли в Европу (около 60 тысяч лет назад), неандертальцы уже прекрасно здесь обжились, хотя жили небольшими группами. Но если учитывать результаты анализа ДНК, эту гипотезу следует подвергнуть серьезной ревизии (мы поговорим об этом ниже).
Тем не менее изучение анатомии неандертальцев показывает, что они, совершенно определенно, отличались от других людей. Одним из важнейших параметров в палеоантропологии является размер мозга – так вот у неандертальцев он был больше, чем у нас. Объем мозга современного мужчины составляет около 1,4 литра, у женщин – чуть меньше. Объем мозга неандертальцев составлял от 1,2 до 1,7 литра. Объем мозга нельзя напрямую связать с уровнем интеллектуальных способностей, однако в целом у человекообразных обезьян больший объем мозга соответствует более сложной организации.
Неандертальцы были ниже нас ростом, коренастыми, с выпуклой грудной клеткой, широким носом и тяжелыми надбровными дугами. Очевидно, именно из-за этих физических признаков они приобрели у нас неважную репутацию. В нашем понимании они олицетворяют неотесанных пещерных людей, и порой «неандертальцами» называют тупоголовых бандитов. Когда в XIX веке впервые осуществлялась классификация древних людей, великий немецкий биолог Эрнст Геккель предложил назвать один вид Homo stupidus (Человек глупый).
12
Этот процесс происходит еще до рождения. Яйцеклетка, из которой вы появились, образовалась в яичниках вашей матери, когда она была в утробе своей матери. Таким образом, ваша ДНК закладывалась внутри организма вашей бабушки.