Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов

В целом реакция людей отвечала скорее укоренившимся у них представлениям о мире, чем действительным событиям 30–40-тысячелетней давности. Например, многие интересовались, какие преимущества дают неандертальские гены неафриканскому населению. И хотя вопрос можно рассматривать как вполне осмысленный, меня он все равно заставлял насторожиться. В такой его постановке некоторым образом читалось, что в унаследованных фрагментах должно быть что-то положительное, так как их обладателями оказались европейцы и азиаты, нередко заявлявшие о своем превосходстве над другими народами. В данном случае для меня отправным утверждением, или нулевой гипотезой (нуль-гипотеза — эта та, с которой начинается любое научное исследование), является отсутствие каких бы то ни было функциональных следствий у генетических изменений. Случается, что некоторые пытаются это опровергнуть — например, как в нашем случае, с помощью исследований распределения генетического разнообразия. До сих пор нам не попалось ни намека на модификации, ведущие к изменению функций, так что на вопрос читателей я всегда отвечал одинаково: у нас нет причин отвергать нулевую гипотезу. Возможно, вся открытая нами генетическая картина — это просто далекие следы естественных межгрупповых смешений. Но с этим нам предстоит еще разобраться. К примеру, в течение года после публикации генома на эту тему были сделаны кое-какие открытия.

Питер Парэм является ведущим мировым специалистом по главному комплексу гистосовместимости (ГКГС). Это, наверное, самая сложная генетическая система человеческого генома, именно по ней я когда-то давно защищал диссертацию в Упсале. ГКГС кодирует трансплантационные антигены, то есть те белки, которые присутствуют почти во всех клетках тела. В их обязанности входит связываться с фрагментами вирусных и микробных белков, инфицирующих клетку, и переносить их к поверхности клетки, где их распознают клетки иммунной системы. Обнаружив чужеродный белок, иммунные клетки уничтожают инфицированную клетку и, таким образом, ограничивают распространение инфекции по организму. Но ГКГС открыли вовсе не в ходе изучения нормального процесса борьбы с инфекцией, а когда увидели бурный ответ организма на трансплантацию тканей, кожи, почек, сердца и т. д. Столь агрессивное отторжение трансплантированных тканей (отсюда и само название “комплекс гистосовместимости”) происходит в силу того, что белки трансплантационных антигенов очень разнообразны, они кодируются десятками и сотнями различных вариантов генов ГКГС. Таким образом, если человеку пересаживают орган не от родственника, то в донорском органе неизбежно будут другие варианты трансплантационных антигенов, и в результате иммунная система воспримет пересаженную ткань как чужеродную и начнет с ней бороться. Чтобы купировать иммунную реакцию, человеку всю жизнь приходится принимать иммунодепрессанты, даже если донором был родственник, то есть генетически близкий пациенту вариант. И напротив, если донором выступает однояйцовый близнец, то пересадка происходит без всяких осложнений со стороны иммунной системы, так как у донора и реципиента одинаковые гены ГКГС и, соответственно, трансплантационные антигены. Мы в точности не знаем, почему белки ГКГС столь вариабельны, но, возможно, высокое число вариантов позволяет иммунной системе эффективнее распознавать зараженные и здоровые клетки.

Питер Парэм взял в разработку те фрагменты неандертальской ДНК, которые по расположению в геноме соответствовали генам ГКГС. Эд Грин много способствовал этой работе (а он к тому времени перебрался в Калифорнийский университет в Санта-Крузе на должность профессора); он помог определить в неандертальском геноме некоторые участки ГКГС, которые мы пропустили из-за высокой вариабельности этой генетической системы. Через год после выхода нашей статьи на очередной конференции они сделали доклад об одном из генов ГКГС: он был обнаружен у европейцев и азиатов, а также у неандертальцев. Но его не нашли у африканцев! Как было показано, неандертальцы передали европейцам примерно половину всех вариантов этого гена, а китайцам — около 72 процентов. Если принять во внимание, что неандертальское наследие составляет не больше 6 процентов современного генома, такое невероятное разрастание разнообразия именно в этом одном участке свидетельствует о какой-то важной его роли, о том, что этот конкретный ген как-то помог переселенцам выжить. Питер предположил, что неандертальцы, прожив на евразийских территориях больше 200 тысяч лет, выработали в генах ГКГС какие-то адаптации к местным болезням, отсутствовавшим в Африке. Так что новопоселенцы, смешавшись с неандертальцами, приобрели эти адаптации в готовом виде. И соответственно, устойчивость к некоторым болезням давала носителю адаптивное преимущество, что, в свою очередь, обеспечило быстрое распространение и высокую частоту этого гена. В августе 2011 года Питер и его группа опубликовали работу с описанием своих открытий^[64].