ХХ век. Хроника необъяснимого. Открытие за открытием - Николай Непомнящий

Хендрик Пойнар обратил внимание на следующий эффект: в биологическом материале одновременно с разрушением ДНК меняется и молекулярная структура аминокислот — они «рацемизируются». Например, так называемая «L-форма» молекулы аспарагиновой кислоты постепенно превращается в «D-форму», которая отличается от своего прообраза, как отражение, видимое нами в зеркале, от самого зеркала. Изменения эти легко зафиксировать. Когда содержание D-молекул превысит определенное пороговое значение, тогда ничего хорошего от ДНК можно уже не ожидать — искать гены будет поздно.

— Так обстоит дело, кстати, со всеми останками динозавров, — замечает X. Пойнар. — Когда сообщают, что якобы найдена ДНК динозавра, не верьте этому. Исследователи в очередной раз допустили ошибку и приняли за желаемое нечто другое: ДНК бактерий, грибков или человека.

Где ты, неандерталец?

Увы, природа слишком редко балует археологов. Такие находки, как Этци, редки: около 5200 лет назад этот человек поднялся в Альпы и, повидимому, был застигнут непогодой. Лед одел его панцирем, сквозь который воздух уже не проникал. Даже специалист не сохранит генетический материал лучше, чем это сделала природа.

Правда, три года назад скептики заговорили о том, что тело древнего обитателя Тироля было на самом деле мумией инки, каковую некий шутник и любитель розыгрышей взял и спрятал в альпийском глетчере. Однако гены Этци четко свидетельствовали, что он был древним европейцем, а не жителем Южной Америки. Более того: по своим генетическим особенностям он очень похож на современных обитателей Альпийского региона.

Пээбо, исследовавший «ледникового человека», надеется, что Этци поможет сделать важные открытия и в области истории медицины. Мюнхенский ученый намерен отыскать вирусы и бактерии, присутствующие в организме Этци. Так выяснится, какие болезни досаждали европейцам каменного века.

Ученого вдохновляет открытие, сделанное американскими коллегами. Те, изучая мумию женщины доинкского периода, обнаружили в ткани легкого следы туберкулезных бактерий. Выходит, индейцы умирали от чахотки задолго до появления испанцев. Прежде считалось, что именно конкистадоры занесли в Америку этот недуг.

Гены помогут прояснить и тайны эволюции человека. Почему бы, например, не найти ДНК неандертальца? Последние неандертальцы загадочно исчезли 34 тысяч лет назад. Неужели не сохранилась их ДНК? Неужели не удастся узнать, какие родственные отношения связывали человека современного и неандертальца?

— Чтобы выяснить степень родства, достаточно отыскать фрагменты ДНК длиной всего 400 базовых пар, — комментирует Маттиас Крингс (сейчас в лаборатории Пээбо как раз ищут ДНК неандертальца).

Со временем возникают случайные мутации; меняется последовательность «букв» ДНК, то есть последовательность нуклеобаз А (аденин), С (цитозин), G (гуанин) и Т (тимин). Чем больше разнятся одни и те же фрагменты ДНК, взятые у двух различных существ, тем дальше эти существа отстоят друг от друга. Так определяется степень родства.

— В наших исследованиях, — продолжает Крингс, — мы обращаем внимание прежде всего на ДНК митохондрий, энергетических станций клетки.

В каждой клетке имеется около 2 тысяч митохондрий, поэтому велики шансы отыскать в ископаемых останках фрагменты генетического материала.

— Кроме того, уровень мутаций здесь в сотни раз выше, чем в клеточном ядре, поэтому мы можем точнее определить родственные связи.

Каждые 10 тысяч лет одна из 400 баз меняется — происходит мутация ее «букв».

Удастся ли обнаружить ДНК неандертальца, пока никто не берется сказать. Проблема еще и в следующем. Возьмем останки мамонта, до которых дотрагивалась рука человеческая. Легко отличить гены человека от генов древнего хоботного. Но как выделить нужные фрагменты ДНК, когда исследуются останки древнего человека? Где подлинная ДНК, где привнесенная? Неясно. Сколько людей прикасались к костям, когда раскапывали захоронение, перевозили останки человека, препарировали их, брали их в руки, украшая музейные экспозиции. Одного прикосновения достаточно, чтобы увековечить свои гены на древних костях. Поэтому исследователю приходится брать пробы материала из самой сердцевины кости.

— Однако эти кости настолько ценны, — подчеркивает Пээбо, — что для начала мы решили исследовать найденные поблизости кости животных. Пока результат неутешительный. Судя по показателям рацемизации, состояние генетического материала очень плохое.

И все же ученые так быстро не сдаются. Поиски ДНК наших отдаленных родственников продолжаются. Итак, пока неясно, появится ли у нас новая родня.

А правомерна ли вообще такая постановка вопроса? Что, если неандертальцы все же сохранились в качестве генетического реликта именно в европейцах? Главными сторонниками этой гипотезы являются антрополог А. Торн из Канберрского университета и М. Уолпофф из Мичиганского. Вот некоторые доводы в пользу их гипотезы.

Так, некоторые особенности строения черепа (например, отверстие с внутренней стороны нижней челюсти) присутствовали лишь у неандертальцев и — по крайней мере, вплоть до неолита — у европейцев. То же относится и к крупным, массивным носам. Или же возьмем волосяной покров на теле: для неандертальца, как для человека, жившего в ледниковую эпоху, сильный волосяной покров на груди, животе и плечах был очевидным эволюционным преимуществом. Почему же из всех современных человеческих рас этим характерным признаком наделены лишь европейцы?

— На мой взгляд, неандерталец и гомо сапиенс настолько похожи, что я вряд ли сумею их различить, — признается Герхард Бозински, директор Музея археологии ледникового периода (Нойвидер, Германия). — Почему бы не объединить их обоих под наименованием «среднепалеолитический человек»?

Теперь взглянем шире на эволюцию человека. Девять лет назад американский исследователь Аллан Уилсон попробовал с позиций генетики описать хронику человечества. Он воспользовался тем, что митохондрии всегда наследуются материнской яйцеклеткой. Прослеживая генетическую эволюцию гомо сапиенс по материнской линии, Уилсон определил, когда жила прародительница всего нынешнего населения Земли.

Результат анализа стал сенсацией. Ева оказалась негритянкой, жившей 200 тысяч лет назад в африканской кустарниковой саванне. Все современные люди, будь то пигмеи, тибетцы или индейцы, произошли именно от нее. В 1995 году американские исследователи сообщили, что «всеобщий праотец» родился около 270 тысяч лет назад, причем срок жизни, отпущенный ему, был очень короток.

По генетическим уликам Уйлсону удалось восстановить и хронику покорения человеком Земли. 100 тысяч лет назад, согласно его расчетам, гомо сапиенс достиг Переднего Востока, через 40 тысяч лет заселил почти весь Азиатский континент. За последние 60 тысяч лет он освоил земли Австралии, Америки и Европы.

ДНК маньяка

О заселении Америки поговорим чуть подробнее. Считается, что первые люди здесь появились около 11 тысяч лет назад. Но генетические штудии, похоже, указывают на более раннюю дату. Доктор Антонио Торрони из Атлантского университета, изучив накопившиеся в генетическом материале дефекты, подсчитал, что предки современных индейских племен жили 22–29 тысяч лет назад. Впрочем, неясно, населяли ли они Азию или уже перебрались в Америку.

Его коллега, Дуглас Уоллос, убежден в том, что не все переселенцы прибывали в Америку по «утвержденному наукой» маршруту, через Берингов пролив. По крайней мере, одна волна мигрантов (6–12 тысяч лет назад) добиралась сюда иначе. В ДНК индейцев атапакской группы (к ним относятся навахо и апачи) Уоллос открыл мутацию, которая встречается также у азиатов, полинезийцев и меланизийцев, а вот у жителей Сибири ее нет. Вполне возможно, что азиаты колонизовали не только тихоокеанские острова, как полагали прежде, но и достигли Центральной и Южной Америки, расселившись оттуда по всему континенту. В последнее время предпринимаются также попытки найти ДНК первых переселенцев. Тщательное изучение их останков поможет восстановить маршруты великой миграции.

Интерес представляют не только случайно сохранившиеся фрагменты ДНК людей, населявших нашу планету в отдаленные времена. Нет, Пээбо и его коллеги изучают также гены ныне живущих людей.

Обычно эти исследования проводятся по заказу криминалистов. «Сбор генетических улик полностью меняет методику следствия», — говорит Хуберт Пехе, сотрудник Института судебной медицины при берлинском Свободном университете. В холодильнике его лаборатории громоздятся сотни разноцветных пробирок величиной с наперсток — набор ДНК убийц и маньяков.

Да и не в одних преступниках дело. За несколько тысяч марок Пехе открывает семейные тайны. В прошлом году ему пришлось 52 раза устанавливать отцовство. Так, например, пара близнецов пожелала узнать, кто же был их настоящим отцом: законный супруг матери или же ее приятель. Результат анализа оказался очень неожиданным: у близнецов были разные отцы.