В престижном научном журнале "Nature" опубликована статья российских, английских и шведских ученых, посвященная анализу ДНК неандертальцев. Самая, пожалуй, драматическая страница в истории происхождения современного человека – проблема неандертальцев. Споры об их судьбе и их вкладе в нашу кровь не прекращаются уже многие десятилетия.
"Мы, упрощенно говоря, видим разум современного человека, заключенный в теле древнего существа… У неандертальцев существовали верования, обычаи и обряды. Погребение мертвых, сострадание к себе подобным и попытки воздействовать на судьбу – вот новые аспекты, привнесенные в человеческую жизнь неандертальцами", – писал Ральф Солецки. "Под покатым лбом неандертальца горела истинно человеческая мысль" – мнение Юрия Рычкова.
И эти существа бесследно исчезли с лица планеты? Нет, многие антропологи помещают их среди наших предков. Следы первых неандертальцев датируются возрастом в 300 тысяч лет, а исчезли они где-то около 25 тысяч лет назад. И на протяжении по крайней мере 30 тысяч лет неандертальцы и наши прямые предки – кроманьонцы – жили бок о бок, в одних и тех же местах Европы.
Так почему бы им не смешиваться? – спрашивают сторонники нашего родства с неандертальцами. И все же в последнее время принято считать неандертальцев "боковой" ветвью эволюционного древа человека разумного.
Теперь результаты анализа образцов митохондриальной ДНК из ребер неандертальца подкрепляют эту точку зрения.
Несколько пояснений относительно методов анализа. Митохондрии (основной источник клеточной энергии) рассеяны вне ядра, в клеточной цитоплазме. В них находятся небольшие колечки ДНК, в которых помещаются около двадцати генов. Удивительна митохондриальная ДНК тем, что она передается из поколения в поколение принципиально иначе, чем хромосомная ДНК: только по женской линии.
Человек получает от отца и от матери по набору из двадцати трех определенных хромосом. Но то, какая из них наследуется от бабушки, а какая от дедушки, определяется случайно. Поэтому хромосомы у братьев и сестер несколько различны, и они могут быть не очень похожи друг на друга. А главное, по этой причине в ходе полового размножения между членами популяции происходит как бы "горизонтальное" перемешивание хромосом и возникновение различных новых генетических комбинаций. Эти комбинации и есть материал для эволюции, для естественного отбора. Иное дело – митохондриальная ДНК. Каждый человек получает мтДНК только от своей матери, та – от своей и так далее в ряду только женских поколений, которая имеет шанс передать ее и дальше.
И вот теперь учеными была проанализирована митохондриальная ДНК из костей скелета двухмесячного ребенка, найденного экспедицией Института археологии РАН в пещере Мезмайская на Кавказе. Отметим, что это самая восточная находка неандертальца, а жил он 29 тысяч лет назад. Из найденных ребер генетики сумели извлечь остатки генетического вещества ребенка и получили в результате отрезок мтДНК в 256 пар.
Что же показал анализ? Во-первых, "кавказская" мтДНК на 3,48 процента отличается от отрезка в 379 пар из костей коренного неандертальца из Германии, из долины Неандер, чей анализ был сделан еще в 1997 году. Эти различия невелики и говорят о родстве двух существ, несмотря на большое расстояние, разделяющее их, и время. Любопытно, что, по подсчетам ученых, немецкий и кавказский неандертальцы имели общего предка около 150 тысяч лет назад.
Но главное: этот отрезок очень сильно отличается от ДНК современного человека. В нем не удалось найти следов генетического материала, который мог бы быть передан от неандертальцев человеку современному.
Насколько надежным инструментом для изучения давнего прошлого служит анализ полученных с огромным трудом обрывков древних ДНК? – мой вопрос одному из авторов сенсационного открытия, Игорю Овчинникову.
"Довольно большой отрезок ДНК получить из древних останков нельзя. Возможно получить какое-то количество различных коротких фрагментов ДНК или получить большой фрагмент, совмещая перекрывающиеся отрезки. Тем не менее возможность для сравнения древнего и современного материала и филогенетического анализа, конечно, есть. Как правило, в такой работе для сравнения используются два высоко изменчивых участка в контрольном регионе митохондри альной ДНК человека, для которого проведены исследования на различных современных популяциях и известна примерная скорость появления мутаций. Отсюда появляется возможность построения филогенетического дерева, показывающего родство между разными популяциями и время их происхождения от общего предка".
Однако окончательную точку в споре о степени родства неандертальца и человека, на мой взгляд, все-таки не стоит ставить. Можно сравнивать мтДНК неандертальца с мтДНК не только современного человека, но и нашего прямого предка – кроманьонца. Правда, пока такой мтДНК еще не получено, но все впереди.
Возможно, существовали разные – генетически различавшиеся – группы неандертальцев, и какие-то из них все же были в числе наших предков.
Но все это не снимает драматизма ситуации: две параллельные ветви шли к светлому будущему цивилизации. И одна из них исчезает! Обстоятельства этого еще предстоит изучать и изучать.
Вот каким образом можно представить основные события в области исследований древней ДНК.
1984 год – получение и определение нуклеотидной последовательности ДНК из вымершего вида зебры квагга в лаборатории Аллана Вильсона в Калифорнии.
1985 год – клонирование и определение нуклеотидной последовательности из древней египетской мумии.
В последующие годы небольшие отрезки ДНК из древних останков тысячекратно умножались с помощью полимеразной цепной реакции – метода, который был разработан в 1985 году. Этот метод революционизировал молекулярную биологию и генетику, и авторы получили за него Нобелевскую премию. Получая множество копий исходного материала, исследователи заметно упростили себе работу.
1988 год – показана возможность анализа митохондриальной ДНК из образцов мозга человека давностью 7 тысяч лет.
1989 год – двумя группами в США показана возможность умножения древней митохондриальной ДНК.
1989 год – анализ митохондриальной ДНК сумчатого волка из Австралии, который вымер в прошлом веке.
1990 год – получен фрагмент ДНК из хлоропластов древних видов магнолии.
1992 год – получен фрагмент ДНК из ископаемого термита в янтаре.
Несколько позже начались главные работы по древним останкам человека. К наиболее интересным можно отнести:
1995 год – исследование митохондриальной ДНК из Тирольской мумии.
1997 год – исследование митохондриальной ДНК из останков неандертальца, найденного в окрестностях Дюссельдорфа в 1856 году.
Достаточно много исследований в последние годы было связано с изучением мумий из Северной и Южной Америки.
Если все предыдущие исследования были связаны с анализом митохондриальной ДНК, то в последние годы появились работы, связанные с анализом ДНК хромосом из древних останков человека.
1993 год – показана возможность определения пола в древних и средневековых останках человека.
1996 год – показана возможность изучения микросателлитов (коротких повторов) ДНК из средневековых останков. Эти два подхода крайне интересны антропологам и археологам для исследования половой и социальной структуры человеческих сообществ минувших времен.