Генетическая одиссея человека - Спенсер Уэллс

Научная удача, которая чуть не стала причиной моей гибели в Сан-Франциско, на самом деле началась с самых первых обнаруженных костей неандертальцев. Эти кости представляли собой типовой образец — то есть по ним палеоантропологи судили обо всех остальных — и находились в музее Бонна почти 140 лет к тому моменту, когда группу ученых из Мюнхена допустили к их исследованию. Паабо ухватился за этот шанс, и его аспирант Маттиас Крингс провел анализ ДНК этих костей в ходе работы над своей кандидатской диссертацией. Более чем за год кропотливой работы методом проб и ошибок Крингсу постепенно удалось выделить достаточное количество неповрежденной митохондриальной ДНК, чтобы получить ее последовательность длиной 105 пар нуклеотидов. То, что он увидел, соединив все вместе, было поразительно. Вот что Крингс рассказывает о первом взгляде на ДНК, возраст которой 40 000 лет:

Я знал эту последовательность наизусть… и я, конечно, смог увидеть в ней замену [изменение в последовательности ДНК]. После осмотра первой последовательности по моей спине поползли мурашки. На участке, где обычно было не более трех или четырех замен, их было восемь. Я подумал: «Какая странная последовательность».

После того как результаты, полученные после тщательного анализа других фрагментов этих костей, совпали и подтвердились в ходе экспериментов, проведенных в лаборатории другого континента (для уверенности, что полученные в лаборатории Мюнхена результаты не были экспериментальным артефактом вследствие какого-либо загрязнения), он признал правильность этой последовательности. Повторив процедуру несколько раз, он в конце концов сумел получить из этих останков последовательность митохондриальной ДНК длиной 327 пар нуклеотидов — вполне достаточную, чтобы дать статистически значимую оценку ее эволюционной дивергенции. Эта последовательность явно не была мтДНК современного человека, но не принадлежала она и человекообразной обезьяне. Скорее всего, она относилась к представителю семейства гоминидов, имевшего около 500 000 лет назад общего с современными людьми предка. Эта дата согласовалась с той, что была предсказана палеонтологами, изучавшими расселение так называемых «архаичных людей» из Африки в Европу, и это доказывало, что неандерталец не был прямым предком современных людей. Скорее всего, неандертальцы представляли собой местную популяцию архаичных гоминид, которых позже сменили современные Homo sapiens — без какого-либо явного смешения[26]. Из тысяч человеческих митохондриальных последовательностей, полученных от людей со всего мира, ни одна не отличалась от других так, как установленная Крингсом последовательность неандертальца. Неандертальцы выходят за пределы диапазона генетической изменчивости, обнаруженной в человеческом виде, и, следовательно, они представляют собой отдельный вид. Этот первоначальный результат был подтвержден двумя дополнительными генетическими исследованиями останков неандертальцев из других частей Европы, свидетельствующими о том, что неандертальцы близкородственны друг другу, но в очень дальнем родстве с нами. Эти генетические данные неопровержимо доказывают: современные европейцы, как и все живущие на Земле люди, имеют африканское происхождение.

Вместе с исследованием 12 000 азиатских Y-хромосом, обсуждавшимся в предыдущей главе, результаты, полученные в ходе анализа ДНК из костей неандертальца, вбили последний гвоздь в гроб мультирегионализма. Было ясно, что на смену нашим гоминидным родственникам пришли современные люди, которые распространились из Африки в течение последних 50 000 лет. Хотя некоторые антропологи и отстаивают мультирегиональную модель эволюции человека, большинство из них признает, что для нее попросту нет убедительных доказательств. Призрак Карлтона Куна наконец-то был похоронен современной молекулярной биологией. «Но, — можете подумать вы, — если неандертальцы были вытеснены, то кем?»

Художественный темперамент

Осенью 1922 года двое мальчишек-подростков вошли в пещеру близ Кабрере (расположенную во Франции, в двух часах езды на северо-восток от Тулузы). Несмотря на отговоры своего приходского священника, с которым они впервые побывали в этой пещере в 1920 году, они намеревались исследовать ее более подробно. То, что они увидели там, было необычайным. Позднее аббат Анри Брей, французский эксперт по древнему пещерному искусству, назвал живопись Пеш-Мерля (как стала впоследствии называться эта пещера) местной «Сикстинской капеллой». Его обстоятельные исследования десятков французских пещер выявили богатые художественные традиции прошлого давностью в тридцать тысяч лет, дающие уникальную возможность заглянуть в умы европейцев эпохи палеолита.

Изображения на стенах этой и других пещер Европы эпохи верхнего палеолита определенно указывают на концептуальное, абстрактное мышление их создателей и являются самыми древними в мире доказательствами этому. Чрезвычайно детальным рисункам пещеры Шове, старейшим во Франции, около 32 000 лет. Недавно обнаруженные изображения в пещере Фумане, расположенной в северной Италии недалеко от Вероны, могут быть датированы как выполненные 35 000 лет назад, что делает их старейшими в мире образцами пещерного искусства. Во всех этих местах сложность объектов и мастерство, с которым они изображены, отмечают резкий отход от прошлого. По сути это детальные «капсулы времени», оставленные древними европейцами — красиво исполненные моментальные снимки их жизни, спрятанные внутри запечатанных пещер до тех пор, пока их не обнаружили в XIX и XX веках.

Обитатели этих европейских пещер определено были талантливыми художниками, и их культура демонстрирует явный отход от культуры предшествовавших им неандертальцев. Она знаменует начало в Европе эпохи позднего палеолита и говорит о выходе на сцену вполне современного человека. Их искусство, наряду с оставленными ими разнообразными орудиями, дает нам возможность немного заглянуть в умы создавших их людей. Но были ли эти первые европейские художники, создатели Пеш-Мерля, Шове и Фумане, предками западных европейцев? И если да, то почему они появляются так внезапно, около 35 000 лет назад? Генетические данные дают нам ключи к разгадке этой головоломки.

Ранее мы видели, что наиболее очевидное место, из которого можно попасть в Европу, Ближний Восток, не внес, похоже, существенного вклада в генофонд современных европейцев. Определяемая исключительно маркером М89 Y-хромосомная линия, которая могла характеризовать древние ближневосточные популяции около 45 000 лет назад, не очень распространена в Западной Европе. Расстояние от Ближнего Востока до Европы через Босфор столь незначительное, что мы могли бы спросить, почему современным людям потребовалось так много времени — возможно, 10 000 лет — для того чтобы совершить знаменательную вылазку в Западную Европу. Чтобы разгадать загадку, откуда пришло большинство европейцев позднего палеолита, мы должны изучить генетические маркеры в Западной Европе и задаться вопросом, от каких именно евразийских линий они могли произойти и когда.

Я уже сказал в начале главы 5, что моя Y-хромосома характеризуется маркером, известным как M173. Оказывается, что этот маркер не является уникальным для меня — на самом деле его частота высока по всей Западной Европе. Интересно, что чаще всего он встречается на крайнем западе, в Испании и Ирландии, где M173 присутствует более чем у 90 % мужчин. Следовательно, это доминирующий маркер в Западной Европе, так как большинство мужчин относятся к определяемой им родословной линии. Высокая частота говорит нам о двух вещах. Во-первых, о том, что подавляющее большинство жителей Западной Европы имело в определенный момент прошлого одного мужского предка. А во-вторых, случилось нечто такое, что стало причиной исчезновения других линий.

Помешанные на датах

Первое, что большинство из нас хочет знать, когда слышит, что почти все западные европейцы ведут свой род от одного человека — это то, «когда он жил». Вот когда в дело вступают наши абсолютные методы датировки. Если мы изучим генетические вариации — полиморфизмы — в Y-хромосомах M173, то сможем оценить, сколько времени потребовалось бы нашим мутационным часам для того, чтобы создать их. Ну а если все эти Y-хромосомы относятся к линии M173, как мы можем изучать изменчивость? Действительно ли все они одинаковые?

К счастью для нас, нет. Хотя все они имеют очень близкое родство и соответственно общий маркер M173, у них есть и другие маркеры, которые помогают различить их. В отличие от стабильных маркеров, которые мы исследовали для определения порядка возникновения — или относительного возраста — Y-хромосомных линий, эти другие маркеры содержат в своем генетическом коде не просто однобуквенные замены. Скорее, они возникли из-за биохимического «заикания». Когда мы копируем нашу ДНК, ее двойные нити расплетаются, и крошечные машины, известные как полимеразы, выполняют действительно тяжелую работу по сборке дополнительной копии. Не забудьте, что если мы знаем последовательность одной нити двухцепочечной молекулы ДНК, то мы знаем последовательность и другой благодаря незыблемым правилам молекулярной биологии. А всегда образует пару с Т, а Ц — с Г. Это очень хорошо работает для более чем 99 % генома, где буквы встречаются в уникальном порядке, и легко сказать, как должно происходить образование пар. К сожалению, есть небольшая часть нашего генома, которая не так проста. Она состоит из так называемых тандемных повторов — коротких участков ДНК, в которых одна и та же последовательность повторяется несколько раз подряд. Они часто принимают форму пары букв, таких как ЦАЦАЦАЦАЦА…, но повторяющаяся последовательность может состоять из трех, четырех и более букв. Как и следовало ожидать, сталкиваясь с этими участками генома, полимеразы могут начать путаться. В конце концов, если перед вами десяток или более повторов, как вам узнать, в каком месте последовательности вы находитесь — это повтор номер десять или одиннадцать? Так в некоторых случаях (примерно в одном на каждую тысячу) при сборке комплементарной нити ДНК полимераза делает ошибку, добавляя или убирая повтор. Если первоначальная нить имела двенадцать повторов, копия может иметь одиннадцать или тринадцать — случайно, из-за ошибки на молекулярном уровне. Именно этот процесс Лука Кавалли-Сфорца назвал «генетическим заиканием».