Страница 2 из 9
Если посмотреть на карту, которую в качестве примера дает Кавалли-Сфорца, то становится понятно, почему его великое утверждение дало сбой. В современной генетической структуре популяций найдутся отголоски некоторых великих событий человеческого прошлого – тут Кавалли-Сфорца был совершенно прав. Например, низкое генетическое разнообразие неафриканского населения по сравнению с африканцами отражает урезанное разнообразие современных людей[1], расселявшихся из Африки на Ближний Восток примерно 50 тысяч лет назад. Но по структуре ныне живущих популяций нельзя реконструировать мелкие события прошлого. И дело не в том, что смешение с соседями затирает следы таких событий. Все существенно сложнее: как стало понятно из прочтений древней ДНК, люди, населяющие сегодня те или иные области, практически никогда не происходят от тех, кто жил здесь в прежние времена9. И это обстоятельство ограничивает возможность реконструкции прошлых миграций по данным нынешних популяций.
Рис. 1а. Карта-схема, нарисованная Лукой Кавалли-Сфорца в 1993 г. (наверху даны пояснения), изображающая предполагаемое продвижение фермеров с востока, которое выявляется по разнообразию групп крови у нынешнего населения: самое высокое предковое разнообразие приходится на юго-восточную область в районе Анатолии.
В своем труде The History and Geography of Human Genes Кавалли-Сфорца писал, что он исключал из анализа те популяции, которые с очевидностью являются продуктом крупных миграций, такие как африканцы и европейцы в Северной и Южной Америке, осевшие здесь в течение последних пяти столетий, или же некоторые европейские меньшинства, в частности евреи и цыгане. Он считал, что прошлое было проще, чем настоящее, и что если в известной истории той или иной популяции не было масштабных переселений, то эти популяции – прямые потомки тех, кто жил здесь в далекие прошлые времена. Но прошлое оказалось столь же сложным, как и настоящее, – и это нам показали исследования древней ДНК. Человеческие популяции именно что постоянно перемещались.
Реформаторский вклад Кавалли-Сфорца в науку о генетике древних популяций напоминает историю о Моисее, дальновидном вожатом, чей вклад в будущее был выше и больше, чем любого из его сподвижников, создавших новое миропонимание.
Рис. 1б. Современные полногеномные данные показывают, что первичный градиент наследия фермеров Европы идет не с юго-востока на северо-запад, а фактически перпендикулярно этому вектору – с юго-запада на северо-восток; это результат крупной миграции скотоводов с востока, заместившей наследие первых фермеров.
В Библии сказано: “И не было более у Израиля пророка такого, как Моисей…”[2], но также рассказано, что Моисею не дозволено было достичь Земли обетованной. Он водил своих людей по пустынным землям сорок лет – и вот наконец поднялся на гору Нево и увидел на западе реку Иордан, а за ней обещанную его народу землю. Но сам так и не ступил на нее. Это право было дано лишь его последователям.
Так же и с генетикой прошлых времен. Кавалли-Сфорца увидел широчайшие возможности генетики для расшифровки истории человечества, когда никто и не помышлял об этом, но его дальновидение обогнало технологии, необходимые для воплощения его идей. Однако теперь все иначе. У нас в сотни тысяч раз больше данных и вдобавок богатейшая коллекция древней ДНК, а это более прямой источник информации о перемещениях популяций, чем археология и лингвистика.
В 2010 году были опубликованы первые пять ископаемых человеческих геномов: геномы неандертальцев10, геном древнего денисовца11 и гренландца, жившего примерно 4 тысячи лет назад12 . В течение следующих лет были обнародованы данные по геномам еще пяти древних людей, а за ними в 2014 году последовал целый букет данных по геномам 38 индивидов. В 2015 году полногеномный анализ древних людей вышел на этап сверхускорения. В трех статьях предлагались данные по 6613, 10014 и 8315 древним образцам! К августу 2017 года в моей лаборатории прочли полные геномы трех тысяч древних индивидов, но и в других лабораториях работа тоже кипела. Теперь информация поступает с такой скоростью, что за время от прочтения ДНК в образце до его публикации общее количество данных по меньшей мере удваивается.
Рис. 2. Чтение древней ДНК в лабораториях ускорилось теперь настолько, что за время между производством соответствующих данных и их публикацией общая информация по древней ДНК увеличивается больше чем вдвое.
Подавляющая часть методологии прочтения древней ДНК была разработана Сванте Пэабо и его группой в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия, применительно к очень древним образцам, таким как неандертальцы и денисовцы.
Сам я занимался адаптированием этих методов к анализу большого числа образцов сравнительно недавнего возраста, до нескольких тысяч лет (что все-таки тоже немало). Я начал специализироваться в этой области в 2007 году (как правило, процесс такого обучения занимает 7 лет) в лаборатории Сванте Пэабо, работая над проектами неандертальского и денисовского геномов. В 2013 году Пэабо помог мне создать мою собственную лабораторию по древней ДНК – первую в США, которая занималась прочтением ископаемых человеческих геномов. Помогала мне в этом Надин Роланд, которая, прежде чем прийти ко мне, тоже обучалась в лаборатории Пэабо. Мы хотели поставить на поток прочтение индивидуальных древних последовательностей, то есть на основе разработанных в Европе технологий создать геномную фабрику в американском стиле.
Мы с Роланд понимали, что методики, отработанные Маттиасом Мейером и Цяомэй Фу в лаборатории Пэабо, могут стать основой для крупномасштабного анализа древней ДНК. Ведь Мейер и Фу занимались изобретательством, потому что деваться было некуда: они должны были выделить ДНК из костей возрастом примерно 40 тысяч лет (это были ранние современные люди из пещеры Тяньюань в Китае)16. Дело в том, что когда Мейер и Фу получили экстракт ДНК из костей ног тяньюаньца, то выяснилось, что там лишь 0,02 % ДНК самого тяньюаньца, а остальная ДНК от бактерий, поселившихся в костях после его смерти. Так что прямое секвенирование виделось чересчур дорогим предприятием, даже на оборудовании, которое появилось после 2006 года и удешевило прочтение геномов в сотню тысяч раз. Решение этой проблемы Мейер и Фу позаимствовали со страничек руководства по медицинской генетике. Медикам бывают нужны лишь интересные для тех или иных задач 2 % из всего генома, их научились выделять, отбрасывая остальные 98 %. Так же и тут: Мейер и Фу выбраковывали ненужные 98 %, а крошечную часть человеческой ДНК оставляли.
Методы выделения ДНК, разработанные Мейером и Фу, стали фундаментом революции древней ДНК и ее успеха. В 1990-х молекулярные биологи научились использовать технику лазерного травления электронных схем в своих задачах: прикреплять к стеклянным или кремниевым пластинам миллионы нужных, прицельно выбранных кусочков ДНК. Эти кусочки ДНК можно затем снимать с пластины специальными молекулярными ножницами (ферментами) в водный раствор. С помощью этого метода Мейер и Фу синтезировали пятидесятидвухбуквенные фрагменты ДНК, которые перекрывали друг дружку концами, подобно черепице на крыше. Получилась почти полная последовательность 21-й человеческой хромосомы. Затем они использовали свойство ДНК спариваться с двойниковыми последовательностями: спаривая искусственно синтезированную “наживку” с кусочками ДНК в растворе, они выловили из экстрактов схожие с “наживкой” фрагменты ДНК. В улове, как выяснилось, находились в основном фрагменты ДНК тяньюаньца. Именно они и были нужны для исследования. Их анализ показал, что тяньюанец был представителем ранних современных людей, той их части, которая привела к современным восточным азиатам. В геноме этого человека оказалось не так уж много следов архаичных линий, сотни тысяч лет назад отделившихся от ветви современного человека. Это противоречило прежним утверждениям, основанным на сравнении формы скелетов17.
1
Под термином “современные люди” автор подразумевает людей с современным анатомическим строением и поведением; в большинстве случаев имеются в виду сапиенсы, жившие менее 50 тысяч лет назад. Далее в данном переводе, чтобы избежать путаницы, человечество, существующее в настоящее время, называется нынешним, или сегодняшним, или иными синонимами. (Прим. перев.)
2
Втор. 34: 10.