Чтение онлайн

Институт молекулярной медицины, в котором находится моя лаборатория, был создан благодаря пионерским научным исследованиям его основателя и первого директора — профессора сэра Дэвида Уэзералла. На протяжении последних двадцати пяти лет его работа была посвящена наследственным заболеваниям крови, в особенности тем, которые затрагивают основной компонент красных кровяных телец, или эритроцитов,— гемоглобин. Заболевания крови в северных широтах не так уж часто встречаются, но на здоровье народов Африки, Азии и Средиземноморского региона Европы оказывают поистине разрушительное действие. Основные заболевания — серповидно-клеточная анемия на юге Сахары в Африке и талассемия в Азии и Средиземноморье — ежегодно косят сотни тысяч детей. Причина этого бедствия заключается в незначительных на первый взгляд мутациях в генах гемоглобина, в результате которых нарушается способность эритроцитов переносить кислород. При серповидно-клеточной анемии изменяется внешний облик эритроцитов — их форма и дала название болезни, они теряют способность двигаться, скользя, протискиваясь и не задевая друг друга, по руслу тончайших кровеносных сосудов. Это нарушает доступ крови, а с ней кислорода к живым тканям организма. При талассемии изменяется структура самого гемоглобина, он образует внутри эритроцитов плотные желеобразные сгустки, в результате клетки разрушаются в селезенке. В любом случае анемии могут приводить к очень тяжелым последствиям и представляют угрозу жизни, если их не лечить, а единственным эффективным способом борьбы с ними до сих пор остаются регулярно повторяющиеся переливания крови, которые — не говоря уже об их побочном эффекте, возникающем от переизбытка железа в организме,— слишком дороги для государственного здравоохранения в большинстве пораженных этими заболеваниями регионов.

Почему эти болезни поражают людей в одних местах, оставляя в покое другие? Ответ на этот вопрос — малярия. Серповидно-клеточная анемия и талассемия обнаружены в тех регионах, для которых малярия была эндемична. Обеим болезням для того, чтобы развиться, требуется наличие двойного набора мутантного гемоглобинового гена — по одному гену от каждого из родителей. При этом родители — носители одного мутантного гена, сами не страдают от болезни. Большинство наследственных заболеваний следуют той же схеме; для европейцев, например, типично заболевание кистофиброзом, при котором у родителей, несущих по одному мутантному гену, симптомы заболевания также не проявляются. По причине, которая даже в настоящее время остается не вполне ясной, малярийному плазмодию, паразиту, вызывающему малярию, стоит большого труда внедряться в эритроциты носителей серповидно-клеточной анемии и талассемии, вследствие чего носители этих болезней в меньшей степени подвержены малярии. Через много поколений эта устойчивость к малярии приводит, благодаря механизмам естественного отбора, к широкому распространению мутантных гемоглобиновых генов в малярийных регионах. Однако, хотя носителям мутантного гена он помогает, для их детей эти мутации могут стать смертельно опасными, потому что в случае, если оба родителя являются носителями мутантных генов, кое-кто из детей может заполучить по одному такому гену от каждого, а это неизбежно приведет к заболеванию анемией. Из-за драматических колебаний от преимуществ мутации к риску лишиться потомства, в малярийных регионах поддерживается высокий уровень гемоглобиновых мутаций. Малярия напрямую не вызывает анемии, но делает это опосредованно, способствуя появлению, распространению и даже расцвету гемоглобиновых мутаций, а в них и заключена истинная причина этих заболеваний. Следовательно, даже если удастся искоренить малярию в каком-то месте, это не будет означать, что и болезни сразу исчезнут. В средиземноморских регионах Европы — в Сардинии, Италии, Греции, на Кипре и в Турции — малярия практически исчезла благодаря программам, направленным на истребление малярийного комара — переносчика малярийного плазмодия. А талассемия по-прежнему существует. Десятки тысяч людей все еще несут гемоглобиновые мутации, и снизить уровень заболеваемости, хотя бы частично, можно лишь с помощью совершенно другой программы, направленной на генетическое тестирование будущих родителей, которое позволяло бы выяснить, являются ли они носителями мутантных генов.

Многие жители Средиземноморья эмигрируют оттуда в разные страны, особенно в Соединенные Штаты, Канаду, Австралию и Британию. С ними, точнее, внутри их, путешествуют гены талассемии, а значит, и сама болезнь. Точно так же, ранее в результате насильственного вывоза африканцев, ген серповидных эритроцитов проник и в Северную Америку, где серповидно-клеточная анемия встречается до сих пор, даже в отсутствие малярии. Постепенно, через много поколений, мутантные гены сойдут на нет в этих популяциях, отчасти в результате активных программ, направленных на решение этой проблемы, отчасти же просто из-за высокой смертности больных анемией. Без малярии, которая помогала их распространению, они разделят судьбу всех генов, носителей заболеваний, исчезновение которых происходит в результате естественного отбора.

Раскрытие механизма распространения серповидно-клеточной анемии и талассемии оказало огромное воздействие на развитие генетики. Не будет преувеличением сказать, что, если бы не работы по двум этим заболеваниям, определившие направление исследований, вряд ли можно было бы ожидать тех великолепных успехов, которых, начиная с середины 1980-х годов, достигла медицинская генетика. Именно исследования наследственных анемий послужили для медиков и ученых окончательным доказательством того, что простые мутации в генах действительно приводят к возникновению болезней.

Эти исследования заинтересовали меня, когда я расследовал происхождение полинезийцев, а причины этого интереса были куда более прозаическими. На островах Океании и Юго-Восточной Азии, главным образом в Папуа-Новой Гвинее, Вануату и Индонезии, проводились те исследования, которые, наконец, доказали связь между талассемией и малярией. Гены талассемии удавалось обнаружить только в заболоченных низинах неподалеку от берега, где свирепствовала малярия, тогда как в гористых внутренних районах, на больших высотах, где комары не жили, опасные гены практически отсутствовали. Результатом этого исследования было и то, что холодильники в Институте молекулярной генетики ломились от образцов ДНК с этих островов. Ходить за ними было недалеко — мне стоило только подняться на второй этаж института, где я работал, и я приумножил свою коллекцию образцов из Полинезии, добавив к ней замечательное собрание, которое покрывало (более или менее полно) огромное расстояние от Юго-Восточной Азии до далекой Пацифики. Если полинезийцы шли именно этой дорогой, то мы обязательно должны были найти их след в виде «разбросанной» по пути митохондриальной ДНК.

За лето 1992 года я расшифровал последовательности для тысячи двухсот митохондриальных ДНК. Первым делом предстояло установить, есть ли среди них такие, где отсутствует небольшой фрагмент. На Раротонга такое выпадение было обнаружено в девятнадцати из двадцати проб, а проверить это было довольно просто. И вот результат: такая же особенность очень часта на Самоа и Тонга; западнее, в Вануату и на побережье Новой Гвинеи, она встречается немного реже. В пробах с Борнео и Филиппин встречалось еще реже выпадение фрагмента ДНК, но все же мы обнаруживали его и там и даже западнее — у туземных жителей Тайваня. Это было похоже на солидный довод в пользу азиатского происхождения островитян Полинезии. Но, если вы помните, из публикаций в научной прессе мы уже знали, что точно такое же выпадение маленького фрагмента ДНК находили и в Северной и в Южной Америке. Неужели мы оказались в той же безвыходной ситуации, что и все те, кто до нас пытался разгадать головоломку с помощью генетики и оказывался не в состоянии различить гены, пришедшие в Полинезию прямиком из Азии, от генов, попавших туда непрямым путем, по перешейку через Америку? Наша последняя и единственная надежда была на то, что мы сможем разобраться во всем с помощью последовательности контрольного региона.

Карта-схема 5. Морские пути в Америку и из Америки, использованные первыми европейскими мореплавателями. Атлантический океан: Э — маршрут Эйриксона и норманнов от Норвегии до Северной Америки. К — маршрут Колумба и европейцев средневековья от Канарсих островов до тропической Америки. Тихий океан: М — маршрут Менданьи от Перу до Полинезии и Меланезии. С — маршрут Сааведры и последующих каравелл из Мексики к Малайскому архипелагу. У — маршрут Урданеты от Малайского архипелага до Северо-Западной Америки. «Кон-Тики», «Ра-I», «Ра-И» — маршруты Т. Хейсрдала, пройденные на плотах и папирусных ладьях по морским путям древних мореплавателей

Самая типичная последовательность в Раротонга и в пробах из лаборатории на Гавайях выглядела как 189, 217, 247, 261 и характеризовалась выпадением небольшого участка. Другая, менее распространенная последовательность была вариантом первой: 189, 217 и 261, но без изменения в позиции 247. Я здорово натренировался и сразу узнавал тот особенный рисунок полос, который свидетельствовал, что мы имеем дело с последовательностью полинезийца. Такой рисунок все время встречался нам в пробах с островов Полинезии. Чем дальше на запад продвигались мы и чем ближе подходили к Азии, тем реже встречалась полная последовательность с измененной позицией 247. В то же время стал появляться новый тип, всего с двумя изменениями — 189 и 217; максимальной концентрации такая комбинация достигала между островами Ами, Бунум, Атайял и входящим в состав Тайваня Пайваном. Были готовы записи всего этого захватывающего путешествия. Я уселся за телефон и принялся разыскивать всех, кто только мог снабдить меня данными о митохондриальных последовательностях у коренных американцев. Мне необходимо было удостовериться в том, что 247, характерный вариант полинезийской митохондриальной ДНК, не слишком часто встречается у американцев. Такой вариант у них не встретился. Ни единого раза. Тур Хейердал ошибся.

Должен признаться, я почувствовал легкое разочарование от того, что не могу подтвердить правоту человека, воодушевлявшего не одно поколение своими плаваниями на «Кон-Тики», «Ра-I», «Ра-II». Но дело обстояло именно так. Его теория растаяла как тень в беспощадных лучах прожектора генетики. Мнение большинства подтвердилось: полинезийцы приплыли на острова из Азии, а не из Америки. Я до сих пор не знаю, что думает об этом сам Хейердал. Полагаю, что на девятом десятке лет он едва ли опустился бы до попытки противостоять устрашающей мощи современной генетики. Со стороны антропологической общественности последовал взрыв вежливых аплодисментов в ответ на публикацию наших результатов, однако маститые академики были настолько самоуверенны и до такой степени убедили себя в весомости собственных доказательств азиатской гипотезы, что новые данные их не особенно впечатлили и лишнее подтверждение этой точки зрения не повлияло на их спокойствие. А вот выступление против общепринятого мнения, как мне пришлось в скором времени убедиться — по поводу совершенно другой части света, вызывает реакцию, которую можно назвать как угодно, только не миролюбивой.

Генетический след, ведущий через разбросанные на просторах Тихого океана острова, вырисовывался теперь с кристальной четкостью. Предки полинезийцев начали свое грандиозное путешествие по Тихому океану либо от берегов Китая, либо с Тайваня. Именно в этих районах наиболее часто встречалась митохондриальная последовательность, которую мы можем считать принадлежащей предкам островитян — последовательность, найденная нами у большинства современных полинезийцев: с вариантами 189 и 217 и выпадением короткого фрагмента. В образцах с Тайваня мы нашли и другую последовательность, в которой кроме варианта 189, 217 были еще изменения, но в позициях, которые больше нам не встретились нигде в регионе. Это были мутации, которые произошли на Тайване после того, как предки полинезийцев уплыли. Подсчитав мутации и умножив их количество на стандартную частоту мутаций, мы можем прежде всего определить, сколько времени прошло с тех пор, как «предковая» последовательность впервые прибыла на Тайвань. Как мы увидим, когда дойдем до изучения генетической картины в Европе, мнения современных исследователей на этот счет противоречивы. Тем не менее по большому количеству отклонений от основной схемы (напомню ее запись — 189, 217) на Тайване было очевидно, что эта последовательность обосновалась здесь давно — от двадцати до тридцати тысяч лет назад.

Существует очень много археологических свидетельств тому, что около трех-четырех тысяч лет назад на островах Юго-Восточной Азии произошел взрыв численности населения — это удалось определить по ряду древних остатков материальной культуры, связанных с сельским хозяйством. Наиболее значительные свидетельства — это дошедшие до нас осколки глиняной посуды, выполненной в характерном стиле, который называется лапита. Эта посуда, покрытая красной глазурью и украшенная орнаментом зубчатой формы, который расположен на глазури горизонтальными рядами. Для археологов керамические изделия с четко определимым стилем — поистине счастливая находка. Горшки пролежали в земле тысячи лет, и вот теперь по манере, в которой они были выполнены, удалось проследить связь с регионами, географически очень сильно удаленными от места, где их нашли. Из такого сходства не обязательно автоматически следует, что между авторами керамики существует биологическая связь; однако можно с уверенностью сказать, что некий контакт между двумя регионами имел место. За относительно короткий период, около пятисот лет, начавшийся приблизительно три с половиной тысячи лет назад, поселения культуры лапита возникли на побережьях многих островов Западной Пацифики, начиная с островов Адмиралтейства к северу от Новой Гвинеи, до Самоа в Западной Полинезии. Сторонники гипотезы об азиатском происхождении полинезийцев всегда приписывали это быстрое расселение, предполагающее наличие фантастических мореходных знаний и навыков, народу, заселившему в конечном итоге всю Полинезию. Таинственное отсутствие керамики лапита на островах к востоку от Самоа объясняли тем, что в тех местах не было подходящей глины. Теперь, когда генетика твердо высказалась в пользу азиатского, а не американского происхождения полинезийцев, можно было попытаться узнать что-то определенное и о том, откуда началось это великое расселение людей и глиняных горшков.