Читать книгу "Скелеты в шкафу. Драматичная эволюция человека - Иэн Таттерсаль"

Вероятно, самой главной загадкой во всей этой истории остается вопрос, почему ученые, описавшие LB1, решили назвать его Homo floresiensis. Раз дело было не в патологии, то он, очевидно, принадлежал к новому виду, но почти ничего в его строении не указывало на род Homo. Судя по всему, в этом случае снова сработало странное мышление палеоантропологов: если это гоминид (тут сомнений не возникает) и он не принадлежит к роду Australopithecus (что тоже очевидно), значит, остается только один вариант, каким бы натянутым он ни казался, — Homo.

Глава 10. Неандертальцы, ДНК и креативность

Молодой швед Сванте Паабо был одним из нескольких талантливых молодых молекулярных генетиков, склонных к творческой работе над геномом, которая была визитной карточкой лаборатории Алана Уилсона в Беркли. Вдохновленный полученным там опытом, в 1997 году Паабо впервые выделил ДНК из окаменелостей гоминида: небольшой фрагмент митохондриального генома, извлеченный из кости руки неандертальца из пещеры Фельдхофер. Это было удивительным техническим достижением, так как ДНК — длинная и хрупкая молекула, при жизни она нуждается в постоянном «ремонте», а после смерти быстро распадается на все более и более короткие фрагменты. Неизбежный процесс дробления замедляется в прохладных и сухих условиях, и это наряду с тем, что огромное количество копий мтДНК есть в каждой клетке, объясняет, почему в останках неандертальца еще оставалась ДНК, которую можно было извлечь. В своей недавней книге Neanderthal Man Паабо описывает продолжительную и напряженную борьбу с техническими проблемами в этой работе.

Его успех означал, что наконец стало возможным прямое сравнение генов Homo sapiens и его вымершего родственника. Фрагмент круговой молекулы мтДНК, который удалось секвенировать Паабо и его коллегам, оказался за пределами диапазона, наблюдаемого среди всех современных людей. В этой части митохондриального генома между нуклеотидами людей в среднем имеется восемь различий, а между людьми и шимпанзе — 55. Неандертальцы находятся примерно посередине — 26 различий. Более того, неандертальцы оказались генетически практически равноудалены от всех современных народов, с которыми их сравнивали, что позволяет предположить, что линии неандертальцев и современных людей в течение достаточно долгого времени развивались независимо.

После открытия способа многие группы исследователей извлекли более подробные геномы мтДНК из останков более чем 10 неандертальцев, найденных в разных уголках Европы. Результаты в целом были идентичны, однако дополнительно обнаружилось, что различия в последовательности мтДНК для людей и неандертальцев меньше, чем для любого из этих видов и шимпанзе. Это означает, что обе линии гоминидов относительно недавно преодолели генетическую «пробку». Очевидно, шимпанзе беспрепятственно накапливали мутации в мтДНК гораздо дольше, чем Homo neanderthalensis или Homo sapiens, — отчасти потому, что видообразование шимпанзе шло дольше, но, возможно, и из-за того, что они жили в менее заселенных районах.

Затем интрига усилилась. Используя новый высокопроизводительный метод секвенирования ДНК, который имитирует течение времени путем разделения ДНК на мелкие фрагменты перед повторной сборкой на компьютере, группа Паабо в 2010 году смогла извлечь большую часть генома неандертальцев из фрагментов кости, обнаруженной в хорватской пещере Виндия. В 2013 году они упрочили свою победу, добыв еще более всеобъемлющий ядерный геном из окаменелостей, найденных на Алтае, на юге Сибири. Это было ошеломляющее техническое достижение: длина ядерного генома человека составляет 3 миллиарда пар оснований, в то время как митохондриального генома — 16,500 нуклеотидов. Что еще хуже, смешение ядерной ДНК между поколениями анализировать намного сложнее, чем смешение митохондриальной ДНК. Конечный результат — огромные наборы данных, доступные человеческому сознанию только после переработки сверхмощными алгоритмами суперкомпьютеров. Эти алгоритмы, в целом очень похожие на те, что были разработаны для использования в кладистике, должны непременно основываться на различных предположениях об эволюционном процессе, которые могут казаться разумными, но не всегда непосредственно доказуемы. Тем не менее изменения в ДНК кодируют большую часть истории популяции, а также инструкции по сборке каждого индивида. Это позволило исследователям показать не только то, что некоторые неандертальцы являлись носителями аллелей, определяющих рыжий цвет волос и светлый тон кожи, но и то, что в их геноме содержался человеческий вариант гена FOXP2, ответственного (наряду с другими) за развитие речевых навыков.

Наиболее ожидаемый вывод из этой работы — то, что геномы неандертальцев и современного человека невероятно похожи. Подобное сходство очень сложно оценить точно, но один из методов сравнения показывает, что кодирующий белки геном неандертальцев на 99,7% совпадает с нашим. Это выдерживает сравнение с показателем 98,8% для людей и шимпанзе, которые тоже — в глобальном смысле — являются очень близкими родственниками. Изначально «молекулярные часы» показали, что линии неандертальцев и современного человека разошлись в промежутке около 300 и 700 тысяч лет назад, и это предположение подтверждается найденными окаменелостями.

Наиболее удивительное заключение состоит в том, что некоторые специфические общие элементы генома существовали между неандертальцами и племенами людей за пределами Африки — континента, на котором зародился Homo sapiens. Команда Паабо верит, что это стало возможным из-за скрещивания неандертальцев и потомков некоторых из первых Homo Sapiens, однако такой обмен должен был произойти достаточно давно, ведь у современных европейцев сходства с неандертальцами меньше, чем у жителей Восточной Азии. Последующая передача генов современным людям оценивалась в 2-4 %, однако затем этот показатель был понижен до 1,5-2,1 %. Тем не менее некоторые ученые утверждают, что эти сходства можно объяснить тем, что предки современных людей выходили из Африки в разных направлениях и в разное время, поэтому одна ветвь сохранила общий с неандертальцами признак (доставшийся от более древнего общего предка), а все остальные — нет. Этот вопрос активно обсуждается до сих пор, но никакие предположения о том, что же происходило, когда Homo sapiens наводнили Европу, совершенно не мешают коммерческим лабораториям обещать каждому, кто пришлет им образец своей слюны (и заплатит 100 долларов), оценить его процент «неандертальских генов».

Однако, с точки зрения палеоантропологов, самое важное во всем этом — помнить, что близкородственные виды (например, Homo neanderthalensis и Homo sapiens) часто похожи на решето и незначительный уровень перемешивания практически не будет означать, что исторически неандертальцы и современные люди не отличались от других того же вида. Все еще существуют сомнения в том, что эти два вида гоминидов давно идут отдельными эволюционными путями. И действительно, недавние открытия группы Паабо дают основание предполагать, что изолирующие механизмы, которые Эрнст Майр считал критически необходимыми для видообразования, активно развивались, так как у современных людей обнаружены свидетельства «выбора и удаления генетического материала, унаследованного от неандертальцев». Усложняя формирующуюся картину, математическое моделирование позволяет предположить, что даже упомянутые 2-4 % признаков неандертальцев у современных людей могли быть получены не только в силу демографической динамики, но и благодаря крайне редким случаям раннего спаривания.