ДНК. История генетической революции

Хотя картина неандертальского генома по нынешним меркам получалась очень приблизительной, результаты исследования уже тянули на шокирующие заголовки: «Паабо сравнил первые черновики неандертальских последовательностей с только что отсеквенированными геномами пяти людей, обитавших в разных регионах мира. Рассмотрев геномы троих живших в Европе и Азии, он обнаружил характерные участки неандертальской ДНК, полностью отсутствовавшие в геномах двух других людей родом из Западной Африки (йоруба) и Южной Африки (сан)». Действительно, неандертальцы никогда не жили в Черной Африке. Такие результаты убедительно свидетельствуют о том, что современные люди и неандертальцы действительно гибридизировались в период, когда их пути пересеклись; предположительно это произошло на Ближнем Востоке в период между 40 и 75 тысячами лет тому назад.

И вот уже мы имели два результата, анализ которых привел к очень разным выводам: один по итогам секвенирования митохондриальной ДНК, другой ДНК из молекул ДНК, содержащихся во всех хромосомах клетки. По анализу митохондриальной ДНК скрещивания между неандертальцем и современным человеком не наблюдалось, а по основной геномной ДНК скрещивание было, причем весьма значительное. Лишь один из этих результатов верен, не так ли? Правда, этот явный конфликт результатов объясним с учетом нюансов наследования митохондриальной ДНК. Существует ряд возможных сценариев этого события, но, вероятно, простейший из них связан с половой асимметрией при наследовании митохондриальной ДНК. Тогда как ДНК из моего генома получена мною от обоих родителей – я получился из отцовского и материнского генома, – мтДНК полностью получена мною от матери. После оплодотворения яйцеклетки сперматозоиды передают плоду лишь геномную ДНК. Митохондрии (и митохондриальная ДНК, что в них находится) присутствуют в цитоплазме яйцеклетки – то есть мтДНК наследуется по материнской линии. Что, если в гибридизации между нашими видами участвовали лишь неандертальцы-мужчины? В таком случае наши предки получили бы из спермы неандертальцев геномную ДНК, а неандертальскую митохондриальную ДНК не получили бы. Поэтому геномная ДНК у нас от обоих видов, а митохондриальная только от одного, H. sapiens.

С Ближнего Востока генетический след неандертальцев распространился по миру, поскольку люди современного типа расселились на восток – в Азию, на север и запад – в Европу. Геном современных европеоидов и монголоидов, как правило, примерно на 2,5 % состоит из неандертальской ДНК (этот факт гордо красуется на фирменных футболках от компании 23andMe). Разумеется, Паабо потратил два десятилетия жизни не просто на то, чтобы у перспективного коммерческого стартапа появился прикольный слоган. На то, чтобы оценить истинную важность проекта по расшифровке неандертальского генома, уйдут десятки лет. Паабо мечтал прояснить конкретные генетические изменения, благодаря которым современный человек оказался таким особенным и которые позволили нам расселиться и «освоить всю сушу до последнего пятнышка» – это как раз то, чего наши древние человекоподобные предки даже не пытались делать. Паабо говорит: «Они просуществовали два миллиона лет, но так и не обрели решимости переправляться через водную преграду, если не видели противоположного берега». Люди современного типа существуют всего около ста тысяч лет – но мы уже слетали на Луну, плюс нам хватило изобретательности, чтобы по кусочкам собрать мозаику, из которой выстроилось древо жизни. Чтобы понять функциональные последствия тех мутаций, благодаря которым современный человек отличается от неандертальца, нам потребуется вся наша изобретательность. Однако для начала нужно идентифицировать эти ключевые отличия. «С высоты птичьего полета» геномы неандертальца и современного человека удивительно схожи: при секвенировании они совпадают на 99,5 %. Некоторые различия локализованы на участках, кодирующих белки, и именно эти участки могли давать важный физиологический и функциональный эффект. Среди них есть подмножество, которое, возможно, даже позволило бы объяснить фундаментальные поведенческие, морфологические или когнитивные различия между двумя видами. Например, Паабо и стэнфордский иммунолог Питер Пархэм предположили, что от неандертальцев к людям современного типа перешла ключевая мутация, повлиявшая на иммунную систему и, возможно, обеспечившая нам устойчивость к некоторым инфекционным болезням. Две новые мутации в гене рецептора меланокортина-1 позволяют предположить, что неандертальцы вполне могли быть светлокожими и рыжеволосыми.