Моя доисторическая семья. Генетический детектив

Детеныш Тролля: 54 000 лет назад

Женщина, которой суждено было стать моей прародительницей, торопливо спускалась с горы. Она спешила к озеру в долине. Сейчас на этом месте находится Тивериадское озеро. А раньше был огромный водоем, который современные геологи назвали Лисан – «язык» – за его вытянутую форму. Как называли это озеро-море тогдашние люди, мы не знаем.

Женщина была молодой, худощавой, с черными волнистыми волосами и смуглой кожей. Из одежды на ней был лишь завязанный на бедрах витой шнур, с которого свисали и ритмично раскачивались в такт шагам ряды красных и зеленых ракушек. На обнаженной груди женщины висел на кожаном шнурке амулет: фигурка птицы, выточенная из рога газели.

На вершине горы женщина встретила мужчину. И теперь в ее матке было его семя.

Мужчина был с женщиной одного роста, но гораздо тяжелее и сильнее ее. Так что если там, на вершине горы, он решил применить силу, то защитить себя женщина вряд ли смогла бы. Лицо мужчины выглядело непривычно: массивный широкий нос, резко выступающий вперед профиль.

Глаза у него, правда, тоже были карими, как и у женщины, но кожа светлее, а волосы – прямые. И особый запах. Мужчина был к женщине так близко, что она почувствовала его запах. Чужой и резкий.

Но хотя мужчина и женщина были такими разными, плод в животе у женщины начал расти. Зимой ей пришла пора рожать. Члены небольшого племени остались жить на озере Лисан, однако спустились на несколько миль южнее, к местам, где они обитали прежде. Люди приладили к скале простой навес для защиты от ветра и стали надеяться, что их оставят в покое обитавшие в тех краях существа, которых они называли троллями или – иногда – Другими.

Шел холодный дождь. Красные тюльпаны увяли, из земли торчал лишь сухой чертополох.

Роды были тяжелыми, но и женщина, и младенец выжили. Родился мальчик – необычайно крупный и сильный. Моя прародительница завернула его в шкуру газели и осторожно положила на постель из сухой травы.

Через три дня шаманка провела особую церемонию. Она плясала и плясала, пока боги не ответили ей. Во время ее танца остальные члены племени сидели вокруг костра и пели. Вернувшись из мира богов снова в реальность, шаманка уже могла кое-что рассказать о будущем ребенка. Она объявила, что у мальчика будет много потомков. Они заселят всю землю, до самого края. «Его назовут сыном богов, и боги дадут тебе силу взрастить его», – сказала шаманка молодой матери.

Обычно шаманка не говорила таких значительных слов о новорожденных. Но она была мудрая женщина и понимала: моя прародительница обязательно должна выходить и вырастить этого ребенка. Племя не может позволить себе терять детей – иначе оно не выживет на новой территории.

К счастью, мальчик оказался здоровым и крепким. И ел с большим аппетитом. Сначала сосал грудь, потом стал есть мясо и растительную пищу, которую удавалось добыть его матери. Ребенок пил воду прямо из ручья, но живот у него никогда не болел.

Вот только выглядел мальчик иначе, чем его соплеменники. Светлая кожа, скошенный подбородок, более мощные надбровные дуги. Волосы на его голове не вились, а были прямыми. Когда матери не было поблизости, члены племени называли малыша Детенышем Тролля. Говорилось это по-доброму, любя, но ведь все догадывались, какого происхождения этот ребенок.

Со временем племя решилось, несмотря на Других, вернуться на север, в горы. Эти земли – сейчас мы называем их Галилеей – изобиловали дичью вроде газелей и туров и были благоприятны для жизни. Племя нашло отличную известняковую пещеру, в которой можно было жить и зимой.

Троллей члены племени видели редко, и всегда – на большом расстоянии. Несколько раз людям из племени удавалось услышать, как переговариваются Другие. Разговаривали они на странном, непонятном языке. На их одежде не было украшений.

Детеныш поздно заговорил; к сказкам он, в отличие от других детей, оставался равнодушен. Зато с кремнем, деревом, кожей и прочим он управлялся не хуже, а то и лучше остальных. Надо было только показать ему, что и как делать.

Зимы в то время бывали необычайно холодными, сырыми и тяжелыми. Многие дети заболевали. Многие умирали. Но Детеныш рос, он становился все сильнее и крепче.

Племя заботилось о нем. Ему, ребенку, непохожему на остальных детей, доставалось больше внимания. К тому же члены племени боялись (хоть и не говорили об этом вслух), что кто-нибудь придет и заберет у них этого мальчика.

Через несколько лет женщина, его мать, умерла, так ничего и не рассказав о мужчине, которого повстречала в тот весенний день, когда на склонах горы цвели красные тюльпаны.

Но слова шаманки сбылись. Многочисленное потомство Детеныша расселилось по всей земле, до самого ее края.

Неандертальцы из Лейпцига

У большинства из нас в роду были такие Детеныши. Значит, и у нас часть генома происходит от Других (сегодня мы называем их неандертальцами).

У людей вроде меня, имеющих европейское происхождение, это чуть меньше двух процентов ДНК. Как если бы неандерталец был дедушкой бабушкиной бабушки. Выходит, Детеныш – отец бабушкиной бабушки?

Но это совсем не так. Отец бабушкиной бабушки жил в XIX веке. А скрещивание людей современного типа с неандертальцами происходило гораздо раньше – примерно 54 000 лет назад.

Но их гены пережили тысячелетия. В древности население земли было очень малочисленным, поэтому редкие пересечения с неандертальцами имели столь далеко идущие последствия. К тому же некоторые полученные от неандертальцев наследственные черты оказались очень кстати. Они повышали шансы человека выжить и оставить собственное потомство.

Местом наших контактов с неандертальцами, вероятно, был Ближний Восток – коридор, по которому проходили все, кто переселялся из Африки в другие места земного шара. С большой вероятностью это могло происходить в Галилее – археологические находки показывают, что именно там люди современного типа сосуществовали с неандертальцами. Контакты могли происходить и чуть севернее, например там, где сейчас находится Ливан.

Неандертальцы пришли в этот регион первыми. Их далекие предки покинули Африку за несколько сотен тысячелетий до нас. Следы неандертальцев обнаруживаются от Испании на западе до Сибири на востоке. Одна из первых находок была сделана в середине XIX века в долине Неандерталь в Германии – отсюда и название «человек неандертальский».

С середины XIX века и до последних десятилетий ученые полагали, что современные европейцы – нечто вроде внуков неандертальцев. Предполагалось, что мы долго развивались здесь, изолированные от других народов, отчего у нас развилась типично европейская внешность со светлой кожей и прямыми волосами. Считалось, что у людей, живущих в Азии и Африке, другая история развития; так, азиаты якобы происходят от «пекинского человека», или питекантропа.

Такие предположения называются гипотезой мультирегионального происхождения человека. По большей части эти идеи ошибочны. Но крупицы истины они все-таки содержат. И новые ДНК-методики позволяют обнаружить эти крупицы.

Самый большой вклад в изучение ранней истории человечества посредством исследования древних ДНК внес ученый шведского происхождения Сванте Паабо.

Сегодня Паабо – светило мировой науки, руководитель отдела генетических исследований в Институте эволюционной антропологии общества Макса Планка, который сам же когда-то основал в Лейпциге.

Работая над этой книгой, я дважды побывала в Институте эволюционной антропологии. Здание Института построено по специальному проекту: стены из стекла пропускают солнечный свет, очень зеленый внутренний дворик, в центре его – небольшой пруд. В холле, по указанию Паабо, устроена стена для лазанья высотой в четыре этажа. Молодые ученые упражняются здесь перед поездкой в Африку, где они изучают обезьян, живущих высоко в ветвях деревьев. Возле скалодрома – рояль, тут репетирует хор. Сразу видно – в институте царит особая атмосфера. Работы ведутся сразу в нескольких областях – психологии, палеонтологии, лингвистике. Но главными, конечно, являются молекулярная биология и ДНК-исследования.

Специальная лаборатория, где извлекают и исследуют древние ДНК, расположена в подвале, где образцам не грозят нежелательные загрязнения. Здесь, внизу, работают не покладая рук Паабо и его молодые сотрудники. Сейчас у них много конкурентов в других странах, но лейпцигская группа остается лидером. Во время моего второго посещения группа опубликовала исследование о ДНК испанского гоминида, жившего около 400 000 лет назад – во времена, когда неандертальцы еще не появились.

Результаты исследований Сванте Паабо служат развитию передовых научных технологий. Но широкой публике Паабо стал известен благодаря высокоточному анализу ДНК неандертальца.

Первое, что я вижу, зайдя в кабинет Сванте Паабо, – это скелет неандертальца, зажатый между письменным столом и диваном. Скелет состоит из копий разных костей, найденных при раскопках. Неандерталец низкорослый, крепкого телосложения. А сам Сванте Паабо – наоборот – высокий и худощавый.

Газеты всего мира посвятили не одну колонку ему и его исследованиям. Внебрачный сын нобелевского лауреата, ректора Каролинского института Суне Бергстрёма, Сванте Паабо написал интереснейшую автобиографию «Неандерталец», где, в частности, рассказал о своей матери, беженке из Эстонии Карин Паабо – специалисте по пищевой химии. Когда Сванте было тринадцать лет, мать взяла его с собой в поездку по Египту; там мальчик заинтересовался мумиями. Так и началась его карьера исследователя.

Паабо вырос в пригороде Стокгольма Багармоссене, учил русский язык в Школе военных переводчиков (одном из самых строгих учебных заведений под эгидой Министерства обороны), начал изучать египтологию и коптский язык в Упсальском университете, но спустя два года оставил египтологию ради медицинского образования. Через четыре года медицинских штудий Паабо приступил к исследованиям в области клеточной биологии.

В качестве штатного сотрудника он изучал вирусные белки. А в свободное время втайне от всех пытался выделить ДНК тысячелетних мумий. Начальство Паабо ничего об этом не знало вплоть до публикации его первой научной статьи, которую напечатали в одном восточногерманском журнале: первыми мумиями Сванте Паабо стали мумии из музея в Восточном Берлине.

Впоследствии выяснилось: то, что Паабо принимал за сенсационную ДНК мумии, по большей части было загрязнениями, привнесенными современными людьми. Но идея уже родилась. Паабо показал, что ДНК может сохраниться в тканях, которым не одна тысяча лет.

На Западе никто не обратил внимания на вышедшую в ГДР статью. Но через год Паабо опубликовал материал в британском журнале Nature, и эта статья вызвала большой интерес. Паабо написал Аллан Уилсон из Калифорнийского университета в Беркли, который на тот момент был крупнейшим специалистом по эволюции и ДНК. Уилсон просил разрешения приехать, чтобы проводить изыскания в лаборатории «профессора Паабо». Сванте Паабо тогда едва исполнилось тридцать лет. Он еще не защитил докторскую диссертацию – какая уж там лаборатория.

В конце концов решение было найдено: Сванте Паабо отправился проводить исследования в калифорнийскую лабораторию Аллана Уилсона. Там Аллан Уилсон и его сотрудники какое-то время уже работали с ДНК, пытаясь с помощью новой методики разобраться в ранней истории человечества.

В 1987 году они опубликовали результаты своего первого исследования с применением ДНК-анализа, которое показало, что все ныне живущие люди ведут свое происхождение из Африки. Нашей общей праматерью была женщина, жившая в Африке около 200 000 лет назад. Обычно ее называют «митохондриальной Евой». Имя «Ева», конечно, смотрится реверансом в адрес библейского мифа о сотворении человека. Митохондрии – это особые клеточные структуры, содержащие небольшое число ДНК. Поначалу все ДНК-исследования, посвященные происхождению человека, строились на данных, полученных при изучении митохондриальных ДНК. Митохондриальные ДНК анализировать гораздо легче, чем ядерные ДНК, ведь ядро у клетки одно, а митохондрий – тысячи. Ограничение тут одно: митохондриальные ДНК пригодны только для отслеживания материнской линии, ведь мы наследуем митохондрии лишь от матерей.

Таким образом, уже в 1987 году техника позволила отследить митохондриальную Еву, хотя используемые методы по сравнению с современными выглядели невероятно неуклюжими. Молодые ученые из лаборатории Аллана Уилсона объезжали калифорнийские родильные дома и собирали плаценту женщин, приехавших из разных мест земного шара. Выделив с большими сложностями из этой плаценты ДНК, они обрабатывали результаты на примитивных компьютерах.

Линда Вигилант, жена Сванте Паабо, была тогда аспиранткой у Аллана Уилсона. За пару лет до приезда Паабо она как раз занималась митохондриальной Евой. Компьютеры были маломощными и медлительными, расчеты занимали неделю. Но в изучении ДНК произошел настоящий прорыв. Один калифорнийский ученый изобрел метод копирования ДНК (полимеразной цепной реакции), – за который спустя несколько лет получил Нобелевскую премию[5]. Этот метод дал возможность использовать в качестве рабочего материала один-единственный волос, а не целую плаценту. Антропологи, работавшие в разных частях мира, включились в исследование, начав изучать волосы самых разных народов. Результатом этого, самого первого, исследования стал вывод о том, что около 200 000 лет назад в Африке жила женщина, от которой происходят все ныне живущие люди. Она – наша общая праматерь.

Спустя еще несколько лет, в 1995 году, американские ученые опубликовали результаты нового открытия: они обнаружили мужской аналог митохондриальной Евы. Его назвали Y-хромосомным Адамом. Усовершенствованные ДНК-технологии и более мощные компьютеры теперь позволяли сравнивать Y-хромосомы различных мужчин, живущих в разных частях света. Y-хромосомы содержат гораздо больше ДНК, чем митохондрии, и передаются от отца к сыну. Таким образом, их можно использовать только для воссоздания прямой отцовской линии. Исследование показало, что мужчина, являющийся прародителем всех современных мужчин, жил около 200 000 лет назад. Y-хромосомный Адам тоже обитал в Африке.

Такие веские доказательства поставили крест на мультирегиональной гипотезе. Современный человек ведет свое происхождение из Африки.

Рис. 1. Праматери из Африки

Ева жила в Африке 200 000 лет назад. Она является праматерью всех живущих ныне людей. Примерно 60 000 лет назад одна из ее дочерей покинула Африку, и ее потомки расселились по всему миру.

ДНК-анализ продолжал развиваться. Сванте Паабо тоже постепенно совершенствовал методы, позволявшие проводить анализ проб тысячелетней давности. Работая с останками ископаемых животных, он научился не допускать загрязнения проб и отделять ископаемые образцы от пыли, древних бактерий, следов существования современных людей.

После Калифорнии Паабо получил должность профессора на кафедре зоологии в Мюнхене. Чтобы избежать загрязнений материала, он требовал, чтобы два его аспиранта каждую ночь облучали лабораторию ультрафиолетом, а каждое утро шли прямиком к себе на рабочее место, не заходя в другие помещения с ДНК-пробами, и соблюдали множество других мер предосторожности.

Летом 1997 года Паабо опубликовал результаты ДНК-анализа самого знаменитого неандертальца в мире – того самого скелета, найденного в долине Неандерталь в XIX веке, давшего название всем прочим неандертальцам. На этот раз результат был гораздо более надежным, чем в случае со старой мумией двенадцатью годами раньше.

Анализ, основанный на митохондриальной ДНК, отчетливо показал: неандертальцы не могут быть предшественниками современных европейцев. Мы не являемся их праправнуками. Во всяком случае, по прямой нисходящей материнской линии. Наше с ними родство скорее напоминает очень, очень древних двоюродных братьев и сестер.

Исследование произвело фурор. Сванте Паабо стал звездой науки, особенно в Германии, где у неандертальцев совершенно особый статус – со времен той самой первой находки, сделанной в XIX веке.

С сожалением должна признаться, что я пропустила новость об этом революционном открытии. Всего за несколько месяцев до этого события я вступила в должность редактора научного отдела газеты «Дагенс Нюхетер». Я еще не успела понять, за какими журналами обязательно должен следить научный журналист, меня еще не внесли в нужные списки, чтобы я получала предварительную информацию и приглашения на пресс-конференции.

Но через несколько месяцев я встретилась со Сванте Паабо в Осло, на семинаре по новым технологиям в генной инженерии. Мы вместе пообедали, и мой интерес к ДНК-исследованиям проснулся по-настоящему. После этого я много раз брала у Паабо интервью, слушала его доклады и писала в «Дагенс Нюхетер» о его новых публикациях в ведущих научных журналах мира.

Паабо не остановился на анализе митохондриальных ДНК, а продолжил исследования в области ядерных ДНК. Я уже говорила, что это значительно сложнее. Но зато такой анализ дает гораздо более полную картину, поскольку длина митохондриальной ДНК (наследуемой по материнской линии) составляет около одной трехсоттысячной доли длины ДНК, которая находится в ядре клетки и называется ядерной ДНК. Ее мы наследуем от обоих родителей.

Предварительные результаты анализа ядерной ДНК, опубликованные Сванте Паабо и его группой в 2009 году, подтвердили выводы, полученные в процессе исследования митохондрий: неандертальцы не являются предками современных людей; их скорее стоит рассматривать как наших генетических кузенов.

Но это еще не все. Продолжение исследования дало неожиданный результат, поразивший и самого Сванте Паабо. В мае 2010 года он и его сотрудники опубликовали результаты масштабного анализа, показавшего, что у неандертальцев и людей современного типа могло быть совместное потомство. Неандертальцы не вымерли окончательно. В нас живут их гены.

После этого методы анализа древних ДНК продолжали совершенствоваться; точность их теперь была так же высока, как если бы исследование касалось любого человека, живущего в наши дни. Выводы, к которым пришли ученые, выглядят следующим образом.