Чтение онлайн

К счастью, перед тем как вернуть кость Рубину, Гейл не только сфотографировала ее в высоком разрешении, но и взяла несколько образцов костной ткани для дальнейшего исследования{114}. В 2019 г. Паабо уговорил ее опубликовать свои результаты. Геном мтДНК, полученный группой Гейгл, оказался идентичен данным Краузе и соавторов от 2010 г. Это стало подтверждением того, что и те и другие исследователи работали с одной и той же косточкой. Снимки высокого разрешения позволили реконструировать кость и виртуально связать ее с меньшей проксимальной частью, взятой ранее. Смоделированное изображение дало ученым возможность довольно точно определить возраст денисовской девочки, которой принадлежал палец. От младенческого до подросткового возраста наши кости претерпевают определенные изменения. Скажем, большеберцовая кость состоит из трех различных частей: диафиза (стержня) – средней, самой крупной части, двух метафизов, представляющих собой, упрощенно говоря, расширяющиеся оконечности диафиза, и двух эпифизов – суставных оконечностей кости, одна из которых смыкается с бедренной костью, а вторая – с предплюсной. У новорожденных эпифизы подвижны, так как не соединены с основным стержнем кости. Пока идет формирование новой кости и детская нога растет, эпифиз связан со стержнем лишь тонкой хрящевой пластинкой. Впоследствии пластинка твердеет (костенеет), и через некоторое время большеберцовая кость становится единым целым. Этот процесс называется закрытием эпифизарных зон роста. Изучив кости людей, чей возраст на момент смерти нам хорошо известен, биологические антропологи установили сроки, в течение которых эпифизарные зоны роста закрываются в различных костях – пальцев, ребер, бедер и т. д. Эти знания позволяют нам определять возраст людей, которым принадлежали костные фрагменты наподобие «Денисова 3». Виртуально соединив вместе два обломка и пристально исследовав степень закрытия, ученые смогли подсчитать, сколько лет было «Денисова 3» на момент смерти. В это время эпифиз пребывал в стадии закрытия, которая продолжается от двух до четырех месяцев. Фаланга мизинца была близка к окончательному окостенению, следовательно, особь находилась в возрасте ранней юности. Поскольку ядерная ДНК со всей определенностью показала, что кость была женской, ученым удалось сравнить состояние и размер косточки с аналогичными частями скелетов наших живых современниц и установить, что костный обломок принадлежал девочке тринадцати с половиной лет. Анализ бугристости и кривизны косточки весьма достоверно указал на то, что она представляет собой концевую фалангу мизинца правой руки. Далее, в главе 9, будет рассказано о том, как мы сумели определить, что возраст кости может колебаться от 52 000 до 76 000 лет.

Я не перестаю удивляться тому, как много информации можно извлечь из крошечной частички археологического материала: вся косточка имеет в длину лишь 2 см, и все же нам удалось восстановить возраст и пол особи, временной интервал, в котором произошла смерть, и часть скелета, которой она принадлежала. И мы, конечно же, располагаем полным ядерным геномом «Денисова 3», содержащим неисчерпаемое множество другой информации – от обыденного описания внешности (у девушки были темно-каштановые волосы, карие глаза, смуглая кожа – и никаких веснушек!) до особенностей популяционной истории, состояния здоровья и перенесенных болезней{115}.

Но как же вышло, что в образце «Денисова 3» так хорошо сохранилась ДНК? Дать однозначный ответ вряд ли удастся, но предположений существует несколько. Во-первых, косточка представляла собой самый кончик пятого пальца[26], а телесные оконечности первыми высыхают до утраты влаги, благодаря чему меньше подвергаются воздействиям плотоядных бактерий и эндогенных ферментов. На мизинце очень мало плоти и в обычных условиях, так что именно это могло способствовать сохранению ДНК. Во-вторых, дело может быть в самой пещере и ее условиях. В наши дни, входя в Денисову пещеру, нужно надевать пальто: там постоянно держится примерно одинаковая низкая температура. Участники раскопок облачаются в теплые комбинезоны и обувь, чтобы не замерзнуть, и в таком виде походят на астронавтов, готовых войти в ракету. Средняя температура – несколько градусов ниже нуля. Подобные условия благоприятствуют сохранению ДНК. Мой коллега Том Гилберт часто говорит, что ДНК похожа на мороженое: в холодном климате она «тает» не так быстро, как в тропиках. Но эти две версии нельзя считать исчерпывающими, поскольку во многих костях из Денисовой пещеры ДНК не осталось вовсе, она вся распалась. От одного участка пещеры к другому условия для сохранности органики могут изменяться. Кость – это сложный материал, состоящий из различных биомолекул, большую часть которых составляет смесь минерального цемента гидроксиапатита и белкового компонента, в котором превалирует коллаген. Уровень кислотности (pH), наличие воды, микробов и бактерий, температура – все это в различных сочетаниях способствует либо сохранению ДНК и коллагена, либо их распаду. Судя по всему, в некоторых частях пещеры костные органические вещества сохраняются для науки, а в других – ни в малейшей степени. Миром правит случай; для палеоантропологов «Денисова 3» – это пример редкостного везения.

Благодаря детальному секвенированию с высоким покрытием ядерный геном «Денисова 3» сумел очень многое рассказать нам и о современном человечестве, и о нашей отдаленной истории. Более широкое эволюционное родство между денисовцами и другими гомининами могло быть выявлено путем сравнения генома «Денисова 3» с эталонным геномом человека по линии, уходящей на миллионы лет назад к общему предку человека и шимпанзе. Такое сравнение позволяло определить, насколько далеко по этой линии денисовцы отошли от нас. Группа Райха рассчитала, что это случилось на 11,7 % обратного пути к общему предку. Для неандертальцев такой же анализ показал 12,2 %, то есть практически одинаковую степень расхождения, из чего можно заключить, что денисовцы и неандертальцы были близкородственными группами. Более поздние расчеты показали, что ветви денисовцев и неандертальцев разошлись около 420 000 лет назад{116}.

Как мы уже видели в главе 5, из-за колоссальной величины ядерного генома для его всестороннего анализа требуются немалые вычислительные мощности. Область науки, развивающая это направление, называется биоинформатикой, и представляют ее математики и популяционные генетики, имеющие внушительный опыт работы с большими числами и алгоритмами, которые позволяют распознавать закономерности и различия в длинных последовательностях оснований. В настоящее время применяется ряд новых статистических подходов, позволяющих выявлять эти закономерности. Один из них, именуемый тестовой D-статистикой{117}, был разработан Ником Паттерсоном, коллегой Дэвида Райха. Профессиональная подготовка Паттерсона пришлась здесь как нельзя кстати: в деле вычленения тенденций и закономерностей из огромного массива данных никто не смог бы добиться большего успеха.

В 1960-е гг., когда Ник еще был студентом Кембриджского университета, половина профессоров там была выходцами из Блетчли-парка – из той самой знаменитой группы по взлому шифров, которая помогла союзникам выиграть Вторую мировую войну. На первых порах он и сам присоединился к этому кругу и в начале 1970-х гг. занял должность криптографа в Центре правительственной связи Великобритании. Позднее он перебрался в США, где до конца холодной войны трудился в секретном Центре коммуникационных исследований. Оттуда он перешел в область хедж-фондов и фондовой биржи, где, используя математические методы, предсказывал, куда лучше инвестировать[27]. А в начале 2000-х гг., к счастью для всех, кто изучает эволюцию человечества, он вновь сменил сферу деятельности и переехал в Массачусетс[28], где вместе с Дэвидом Райхом стал работать над математическими исследованиями глубинных закономерностей генетики человека. На сей раз он поставил перед собой цель разобраться в сложной истории человеческих популяций и их предков. Его метод D-статистики ныне широко применяется для количественного определения величины генетических связей между популяциями (мы называем это «смешение»), а также для установления числа различий и подобий.

Паттерсон и Райх сравнили геном «Денисова 3» с геномами 938 наших живых современников из 53 популяций, разбросанных по всему миру. В этих геномах содержались генотипные данные примерно 642 690 ОНП – участков человеческой ДНК, обеспечивающих наивысший уровень изменчивости в ядерном геноме{118}. Ученые желали узнать, у каких из современных популяций обнаружится наиболее тесная связь с геномом денисовского человека. Путем сопоставления геномов они выделили три основных кластера. Семь человек, составивших первую группу, проживали в Африке к югу от Сахары. Вторая группа состояла из 44 человек, живших за пределами Африки, и одного жителя Северной Африки. В третью группу вошли папуасы и жители меланезийского острова Бугенвиль. В последней из групп было выявлено наибольшее количество аллелей, аналогичных денисовскому геному, а вторая вовсе не имела денисовской ДНК. Изучив долю производных аллелей, исходящих от неандертальцев или денисовцев, исследователи обнаружили, что около 2,6 % каждого из геномов неафриканских популяций восходят к неандертальцам. Это было известно и раньше (но не с такой точностью) из результатов проекта «Геном неандертальца», опубликованных еще в мае 2010 г. Но работа Райха и Паттерсона показала, что меланезийские геномы на 4,8 % восходят к денисовцам. Все это в совокупности означает, что около 7,5 % в геномах современных жителей Меланезии, по-видимому, занимает след от межпопуляционного смешения с этими не существующими ныне разновидностями людей. Вероятнее всего, дело тут в том, что в какой-то момент эволюции предков папуасов и меланезийцев им были переданы гены от денисовцев, и случилось это, когда наши предки покинули Африку и стали заселять Восточную Евразию, – примерно 50 000–54 000 лет назад.

Давайте остановимся на секунду, чтобы освоиться с этим фактом, ведь это настоящее откровение. Почти 8 % ДНК одной из групп наших современников унаследовано от других групп, давно уже исчезнувших… Менее десяти лет назад палеоантропологи считали интербридинг между «современными» людьми и неандертальцами невозможным и не верили, что они вообще когда-нибудь встречались. Теперь мы знаем, насколько ошибочным было это мнение.

Еще один интригующий факт, отмеченный в статье, относился к митохондриальной ДНК, содержащейся в человеческом зубе из Денисовой пещеры. «Денисова 4» (так зарегистрирована эта находка) – это хорошо сохранившийся моляр, найденный в южном зале пещеры. Паабо и его сотрудники строили догадки о том, не мог ли зуб принадлежать той же особи, от которой осталась косточка «Денисова 3». К сожалению, сохранность ядерной ДНК в зубе оказалась намного хуже, чем у «Денисова 3», а вот митохондриальную ДНК все же удалось извлечь и секвенировать с покрытием 58X, то есть каждая позиция генома мтДНК в среднем была прочитана 58 раз. Последовательность мтДНК отличалась от таковой у «Денисова 3» в двух позициях, так что образцы не могли принадлежать одному человеку, но их очень большое сходство наводит на мысль, что оба человека, вероятно, принадлежали к одной группе людей и хронологически отстояли не слишком далеко друг от друга. Параметры ДНК позволяют предположить, что менее чем за 7500 лет до того, как жили эти особи, был жив их общий предок. А это, в свою очередь, говорит о том, что, занимаясь денисовцами, мы действительно имеем дело с человеческой популяцией.

За несколько месяцев 2010 г. анализ крохотной косточки, зарегистрированной как «Денисова 3», в буквальном смысле переписал историю человечества. Маленький размер кости и отсутствие в ее ДНК Y-хромосомы привели генетиков к выводу, что «Денисова 3» – это часть скелета девочки-подростка. Благодаря бесценному дару, который преподнесла нам эта девочка, мы теперь знаем, что в глубине Евразии, помимо таких же людей, как мы, и неандертальцев, обитала еще одна группа людей, существование которой мы до недавних пор не могли и вообразить. Кроме того, ее геном рассказал нам, что ДНК денисовцев унаследовали некоторые из наших современников, которые сейчас живут в Меланезии и Австралии. Таким образом, становится очевидным, что, когда мы говорим о «происхождении современного человека», нам явно необходимо расширить этот термин, включив в него не только особую эволюцию нашего собственного вида, но и примеси, исходящие от других групп – групп, которые ранее считались скорее «иными», нежели «нами», или, как в случае с денисовцами, и вовсе оставались неизвестными.

Генетические данные денисовцев оказались настолько исчерпывающими по сравнению с немногочисленными останками скелетов, которыми мы располагаем, – всего четыре крошечных фрагмента, – что один журналист, рассказывая об исследовании денисовцев, написал: «геном ищет для себя окаменелости». В следующей главе я расскажу об усилиях, направленных на поиск других останков денисовского человека, чтобы, наконец, нарастить плоть на эти отдельные косточки.

7

Где искать окаменелости?

Можем ли мы установить, как выглядели денисовцы, если до нас дошли только мелкие частицы их останков? Геном «Денисова 3» предоставил нам информацию о фенотипе девочки из Денисовой пещеры, но, чтобы узнать больше об основной морфологии скелета и черепа этих людей, необходимо заполучить как можно больше ископаемых фрагментов.

Вести поиски целесообразно в двух направлениях. Во-первых, можно раскапывать новые археологические стоянки. На это требуются время и силы, но этот путь, несомненно, оправдан, и многие археологи предпочитают именно его. Во-вторых, мы можем исследовать коллекции музеев и университетов на предмет человеческих останков, которые необходимо идентифицировать и связать с одной из определенных разновидностей людей. Разве не может быть, чтобы среди фрагментов скелетов, оказавшихся в разных коллекциях и в настоящее время известных лишь как «Homo» или «архаичный Homo», нашлись останки денисовцев или даже иных, неведомых видов человека?