КАК МЫ НАШЛИ В ДОРСЕТЕ РОДСТВЕННИЦУ ТИРОЛЬСКОГО ЛЕДОВОГО ЧЕЛОВЕКА

КАК МЫ НАШЛИ В ДОРСЕТЕ РОДСТВЕННИЦУ ТИРОЛЬСКОГО ЛЕДОВОГО ЧЕЛОВЕКА

Эрика и Гельмут Симон, опытные немецкие альпинисты из Нюрнберга, проводили отпуск в итальянских Альпах. Был четверг 19 сентября 1991 года, поход подходил к концу. Накануне вечером они сделали незапланированную остановку в хижине в горах, а наутро собирались спуститься вниз, где оставался их автомобиль. Но стояла такая чудная солнечная погода, что вместо этого альпинисты решили подняться утром на вершину Финайль высотой 3516 метров. Возвращаясь к хижине за оставленными в ней рюкзаками, они, сойдя с помеченной вешками тропы, сбились с дороги и попали в глубокую вымоину, наполовину заполненную тающим льдом. Изо льда что-то выступало, при ближайшем рассмотрении оказалось, что это обнаженное человеческое тело.

Подобные зловещие находки — не такая уж редкость в высокогорных районах Альп, и Симоны решили, что перед ними труп альпиниста, сорвавшегося в пропасть лет десять, а то и двадцать назад. На следующий день место осмотрели два прибывших туда скалолаза. Их заинтересовала необычная форма ледоруба, лежавшего рядом. Странный инструмент заставил предположить, что несчастный случай в горах произошел очень и очень давно. Была вызвана полиция, проведена сверка по спискам пропавших альпинистов. Первоначально решили, что обнаружен труп Карло Капсони, учителя музыки из Вероны, пропавшего в этих местах в 1941 году. Только несколько дней спустя забрезжило подозрение, что эта находка относится совсем к другой эпохе. Инструмент, обнаруженный подле тела, никак не напоминал современный ледоруб. Его скорее хотелось сравнить с доисторическим топором. Неподалеку был обнаружен еще и сосуд, сделанный из бересты. Мало-помалу появилась уверенность, что тело пролежало в горах не десятки и даже не сотни, а тысячи лет! Случайная находка оказалась археологическим открытием огромной важности.

Мумифицированные останки Тирольского ледового человека (так сразу же нарекли находку) перевезли в Институт судебной медицины в австрийском городе Инсбруке, где их заморозили и подготовили к исследованию. Группа ученых из разных стран собралась здесь для того, чтобы подвергнуть уникальную находку тщательному и всестороннему изучению. Поскольку моя научно-исследовательская лаборатория в Оксфорде была первой лабораторией в мире, где был проведен анализ ДНК ископаемых тканей, то и меня пригласили в команду, предложив попытаться извлечь ДНК из костей Ледового человека. Беспрецедентная, уникальная возможность поучаствовать в столь захватывающем предприятии оказалась достаточно сильным искушением; я, оставив рутинную карьеру специалиста по медицинской генетике, бросился очертя голову в совершенно новую для себя область науки, которую кое-кто из моих коллег рассматривал лишь как странное и эксцентричное отклонение, забаву, не имеющую никакого практического приложения.

К этому моменту радиоуглеродный метод (определение исчисляемого тысячами и миллионами лет возраста минералов, горных пород и органических остатков по накоплению в них продуктов распада радиоактивного изотопа углерода) подтвердил, что возраст Ледового человека колеблется в пределах от 5 000 до 5 350 лет. Это был куда более древний материал, чем тот, с которым мне прежде приходилось иметь дело, но, несмотря на это, шансы на успех были неплохие, ведь тело было вморожено в лед, где и находилось все эти долгие годы, не подвергаясь разрушительному для ДНК воздействию воды и кислорода. Материал, с которым нам предстояло работать, был помещен в баночку с плотно притертой пробкой — вроде тех, в которых хранят материал для патолого-анатомических исследований. Внешне пробы выглядели невзрачно: какая-то невнятная сероватая кашица. Когда мы с Мартином Ричардсом ( в то время он был моим ассистентом) открыли баночку и пинцетом извлекли первую порцию содержимого, то разглядели, что оно представляет собой частички кожи, перемешанные с фрагментами кости. Конечно, в этом не было ничего такого, от чего мы могли бы прийти в бурный восторг, но ведь мы не обнаружили и никаких признаков разложения тканей, а этого было вполне достаточно, чтобы приняться за работу, преисполнившись энтузиазма и оптимизма. И что же, вернувшись в лабораторию в Оксфорде и обработав крошечные фрагменты костной ткани тем же методом, которым мы ранее успешно пользовались при извлечении ДНК из других древних образцов тканей, мы обнаружили ДНК, и немало.

Результаты исследования были опубликованы в ведущем американском научном журнале «Science». Честно говоря, главной удачей было не то, что мы извлекли ДНК из тела древнего человека — к тому времени метод был освоен и стал рутинным, нас порадовало то, что последовательность ДНК у Ледового человека полностью совпала с той, которую получила работавшая независимо от нас группа исследователей в Мюнхене. Они, как и мы, показали, что ДНК принадлежала европейцу, и вот это-то и было самым поразительным. Доказано это было путем сравнения ископаемой ДНК и ДНК живых европейцев, наших современников. Вам может показаться, что ничего удивительного в этом нет, однако нельзя было исключить возможности масштабнейшей мистификации, было высказано подозрение, что в Альпы доставили мумию из Южной Америки и там вморозили в лед. На юге Перу и в северной части Чили расположена пустыня Атакама. Там неглубоко под землей имеются древние захоронения сотен тел, прекрасно сохранившихся благодаря холодному и чрезвычайно сухому воздуху пустыни. Для мистификатора, если бы такой нашелся, не составило бы большого труда извлечь одно из тел. В Европе климатические условия совсем другие: высокая влажность ускоряет разложение тел, так что остается один голый скелет, поэтому если мы имели дело с розыгрышем, то логичнее было предположить, что тело привезено из другого места, скорее всего из Южной Америки.

Подобная подозрительность в отношении находки может показаться чрезмерной, но только не для тех, кому известно, к каким изощренным уловкам прибегают мистификаторы. Вспомним хотя бы печально известную находку в Пилтдауне. Останки древнего человека были обнаружены в гравиевом карьере в английском графстве Сассекс в 1912 году. Здесь была найдена нижняя челюсть, похожая на обезьянью, но сочлененная с черепом, гораздо больше напоминающим человеческий. Было объявлено об открытии того самого «недостающего звена», которое пытались и пытаются найти ученые,— звена, связывающего человека и человекообразных обезьян — горилл, шимпанзе, орангутанов. Лишь в 1953 году мистификация была разоблачена. Это удалось сделать благодаря радиоуглеродному анализу — тому самому методу, который был применен и при исследовании Ледового человека. Проведенное исследование показало, что череп из Пилтдауна принадлежит современному человеку. Выяснилось, что автор розыгрыша (найти его так и не удалось) искусно присоединил нижнюю челюсть орангутана к человеческой черепной коробке, а затем с помощью химических красителей придал им одинаковую окраску, благодаря которой кости выглядели куда старше, чем были на самом деле. Пилтдаунскую подделку хорошо помнят до сих пор, и именно поэтому опасение, что новая находка также может оказаться фальшивкой, было для всех нас таким естественным.

Вслед за публикацией нашей научной статьи в прессе поднялась шумиха по поводу Ледового человека, и я дал интервью, разъясняя, как нам удалось доказать европейское происхождение останков. Если бы мы имели дело с фальшивкой, это удалось бы обнаружить с помощью анализа ДНК, тогда исследование выявило бы родство с южно-американцами, а не с европейцами. Но тут репортер газеты «Санди тайме» Луис Роджерс задала вопрос, который, как показали дальнейшие события, оказался поворотным.

— Вы говорите, что обнаружили в точности такую же ДНК и у европейцев — наших современников? А кто они? — спросила она тоном, не оставлявшим сомнений в том, что ожидает от меня немедленного и конкретного ответа.

— В каком смысле кто? Мы использовали образцы ДНК, которые собирали по всей Европе.

— Хорошо, но у кого именно? — настаивала Луис.

— Да я понятия не имею. Все записи, содержащие сведения о донорах, хранятся отдельно от результатов наших исследований. Но если бы даже я и знал, все равно эта информация строго конфиденциальна.

Однако после этого разговора с Луис я полез в свой компьютер, потому что мне и самому стало любопытно, чей же именно материал мы сравнивали с пробами древнего человека. Один из образцов именовался LAB 2803, а шифр LAB означал, что проба взята либо у сотрудника лаборатории, либо у родственника или близкого друга. Проверив номер по базе данных с именами добровольцев, я не поверил своей удаче. LAB 2803 была Мэри Мозли, и именно в этом образце ДНК была точно такой же, что и у Ледового человека. Полное совпадение могло означать только одно: Мэри и Ледовый человек состояли в родстве. По причинам, о которых я подробно расскажу в следующих главах, для меня это служило неопровержимым свидетельством того, что между Мэри и матерью Ледового человека имелась неразрывная генетическая связь, которая протянулась на пять тысяч лет и была надежно записана в структуре ДНК.

Мэри — наша подруга, ирландка, она работает консультантом по менеджменту неподалеку от Борнмута, в южно-английском Дорсете. Хотя Мэри сама не занималась наукой, но генетикой она живо интересовалась и за два года до описываемых событий предоставила нашей лаборатории несколько прядей своих длинных рыжих волос, которые мы и использовали для исследования ДНК. Мэри умница, она общительна и обладает прекрасным чувством юмора, так что я не сомневался, что она все поймет правильно и сможет справиться с бременем внезапной славы. Я позвонил и спросил, не возражает ли она, если ее имя будет опубликовано в «Санди тайме». Мэри не пришлось уговаривать, она сразу же дала свое согласие, и вот в следующем номере газеты появилась статья под интригующим заголовком: «В Дорсете проживает родственница Ледового человека».

Очень скоро Мэри приобрела международную известность. Среди многочисленных публикаций, которые были посвящены ей в прессе, меня особенно порадовала одна, в ирландской газете «Айриш таймс». Журналист спросил Мэри, осталось ли у нее хоть что-нибудь от ее ставшего знаменитым предка. Она призналась, что (вот сюрприз!) у нее ничего не сохранилось; статья вышла под заголовком «Тирольский ледовый человек не оставил нашей землячке — жительнице Борнмута никаких средств к существованию».

Был в этой истории один странный и поначалу неожиданный для нас момент, ради которого я, собственно, все это и рассказываю: Мэри вдруг призналась в непривычном ощущении — она испытывала к Ледовому человеку странное чувство близости, нечто большее, чем простое любопытство. Она разглядывала его многочисленные фотографии — в леднике, где он был обнаружен, в холодильнике, в анатомичке, где проходило вскрытие и были взяты образцы тканей для анализа. Для нее он больше не был неизвестным существом, диковинкой, о которой поведали газеты и телевидение. Мэри начала думать о нем как о реальном человеке, своем родственнике, коим он и на самом деле являлся.

Меня поразило то острое чувство кровного родства, что возникло у Мэри по отношению к Ледовому человеку. А потом я подумал: если мы обнаружили столь тесную генетическую связь между Мэри и человеком, умершим тысячелетия назад, то такую же связь в принципе можно проследить и для каждого из нас. Может, стоит только повнимательнее присмотреться к нашим современникам, и это позволит приоткрыть завесу над некоторыми тайнами далекого прошлого? Моим друзьям-археологам, однако, мысль эта ни в коей мере не показалась интересной. Они стояли на той точке зрения, что познать прошлое можно лишь путем изучения собственно прошлого; современные люди их не привлекали. Я же был убежден, что, если люди унаследовали ДНК от своих предков, если, как показал пример с Мэри и Ледовым человеком, сотни поколений пронесли ее структуру неизменной сквозь тысячелетия, значит, наши современники — не менее надежные свидетели событий прошлого, чем какой-нибудь бронзовый дротик или обломок глиняного сосуда.

Мне стало ясно, что необходимо сделать: провести развернутое исследование структуры ДНК, охватив им как можно больше современников. Я хотел сопоставить ДНК ныне живущих людей с ископаемым материалом, но моих тогдашних знаний не хватило бы для того, чтобы понять, сравнить и интерпретировать результаты. Поэтому на первых порах я поставил перед собой другую задачу: подробнейшим образом исследовать ДНК современных европейцев и жителей других частей света. Я был уверен: любая полученная в ходе исследования информация о современной ДНК — это наследство, полученное людьми от их предков. Прошлое находится внутри нас.

Исследования, проведенные за последние десять лет, показали, что почти для каждого европейца можно проследить неразрывную генетическую связь с предками, такую же, как у Мэри с Ледовым человеком, причем эта цепочка длиной в десятки тысяч лет приводит к одной из семи (всего семи!) женщин. Эти семь женщин приходятся прямыми матрилинеарными (то есть по материнской линии) предками примерно 650 миллионам современных европейцев. Я дал им имена — Урсула, Ксения, Елена, Вельда, Тара, Катрин и Жасмин, и после этого они внезапно ожили. Эта книга расскажет, как я пришел к такому невероятному заключению, и познакомит вас ближе с жизнью каждой из семи женщин.

О себе мне стало известно, что я потомок Тары, и у меня возникло желание узнать побольше о ней и о ее жизни. Я чувствую родственные узы, связывающие нас, она ближе мне, чем остальные шесть женщин. С помощью методов, о которых я расскажу вам, мне удалось определить, в какую эпоху и где именно жила каждая из семи женщин. Я узнал, что Тара жила в Северной Италии около семнадцати тысяч лет назад. Европу тогда сжимали тиски последнего ледникового периода, так что люди могли жить только на небольшой территории на самом юге материка. Тогдашняя Тоскана выглядела совсем не так, как в наши дни. Не было ни виноградников, ни гроздей бугенвиллии, вьющейся по стенам деревенских домиков; не было и самих домиков. Склоны холмов покрывали густые заросли сосны и березы. В речке была рыба, водились раки, так что Тара могла подкармливать семью в дни неудач, когда мужчины не приносили с охоты ни оленя, ни кабана. Когда ледниковый период сменился некоторым потеплением, потомки Тары, двигаясь вдоль побережья, переселились во Францию и присоединились к большой группе охотников на крупных животных, обитавших в тайге северной Европы. В конечном итоге потомки Тары пересекли посуху будущий пролив Ла-Манш и оказались прямо в Ирландии, и имя клану Тары дано мною по названию древнего кельтского государства.

Вскоре после того, как результаты моего исследования были опубликованы в газетах и на телевидении, по всему свету стали появляться разные истории о семи женщинах — праматерях европейцев. Журналисты и художники изощрялись в фантазиях, пытаясь придать им сходство с кем-то из наших прославленных современниц: Брижит Бардо провозгласили воплощением Елены; Мария Каллас стала Урсулой; на роль Жасмин выбрали, не мудрствуя лукаво, известную фотомодель Жасмин ле Бон; Дженнифер Лопес сделали Вельдой. Нам в лабораторию без конца звонили люди, желающие выяснить свое происхождение, в конце концов пришлось открыть сайт в Интернете, чтобы справиться со всеми запросами. Стало ясно, что мы натолкнулись на что-то весьма фундаментальное и сами еще только начинаем в полной мере осознавать значение происшедшего.

Из книги вы узнаете и о том, как были сделаны открытия, и об их последствиях для всех нас, где бы мы ни жили: в Европе или в самых отдаленных уголках нашей планеты. Это история единого прошлого для всех людей, общего для всех родословия. Мы побываем на Балканах во времена Первой мировой войны и на далеких островах Тихого океана. Из нашего времени мы перенесемся в те давние времена, когда лишь зарождалось земледелие, и еще дальше: в глубины прошлого, к тем нашим предкам, которые охотились рядом с неандертальцами. Не удивительно ли, что мы храним собственную историю в своих генах, фрагментах ДНК, которые, практически не изменившись, дошли до нас с тех древних времен, от далеких предков — предков, которые отныне перестали быть отвлеченным понятием и обрели реальные человеческие черты; предков, чья жизнь не имела ничего общего с современной жизнью, которым приходилось бороться за выживание и продолжение рода. Наши гены присутствовали при этом. Они дошли до нас спустя тысячелетия. Им выпало постранствовать по суше и морю, переваливать через горы и пробираться сквозь леса. Все мы, от самого сильного до слабейшего, от сказочно богатых до нищих, несем в своих клетках гены, которым удалось пережить все эти невероятные приключения. Нам есть чем гордиться.

А в общем началась эта история, по крайней мере, для меня, в Институте медицинской генетики в Оксфорде, где я работаю в должности профессора генетики. Институт — это часть Оксфордского университета, хотя расположен отдельно, да и по своему складу не слишком близок таинственному затворническому миру университетских колледжей. Сотрудники института — врачи и ученые, в своем труде применяют современные технологии генетики и молекулярной биологии для медицинских исследований. Среди них есть: иммунологи, занятые поиском вакцины против СПИДа; онкологи, которые воздействуют на опухоли и пытаются «убивать» их, прекращая доступ крови к опухолевым клеткам; гематологи, изучающие природу генетически наследуемой анемии, заболевания, из-за которого ежегодно становятся инвалидами и даже погибают миллионы людей в развивающихся странах; микробиологи, старающиеся проникнуть в тайны менингита, и много других специалистов. Работать в этом замечательном месте почетно и невероятно интересно. Я занимаюсь в нем проблемой наследственных заболеваний костей, в частности ужасного недуга osteogenesis imperfecta (несовершенный остеогенез) — наследственного заболевания, обусловленного нарушением синтеза коллагена в костной ткани. В тяжелых случаях болезнь приводит к трагическим последствиям в самом начале жизни: кости новорожденного настолько хрупки, что он не может сделать первый вдох — все ребра ломаются, ребенок задыхается и гибнет. Изучая причины возникновения этой страшной болезни, мы добрались до совсем, казалось бы, незначительных изменений в структуре генов, ответственных за формирование коллагена. Коллаген — очень важный белок, который в большом количестве содержится в костях, укрепляя их примерно настолько, насколько каркас из стальных прутьев укрепляет железобетонные конструкции. Логично было предположить, что отклонения в гене, отвечающем за коллаген, могут приводить к ломкости костей. Нам было необходимо подробнейшим образом изучить, как видоизменяется структура коллагена и его генов не только у больных, но и у здоровых — у возможно большего количества самых разных людей. Именно во время этого исследования я и познакомился в 1986 году с Робертом Хеджесом.

Роберт руководит лабораторией радиоуглеродного анализа археологического материала в Оксфорде. Он горит желанием извлекать побольше информации из тех костей, что проходят через его лабораторию, применяя для этого наряду с радиоуглеродным методом все мыслимые средства. Этот основной белок костей (коллаген) существует не только при жизни, он сохраняется в костях и после смерти. Поэтому нет ничего удивительного, что коллаген широко исследуется в изучении костей. Вот Роберт и подумал, не может ли какая-то генетическая информация содержаться в этих сохранившихся до наших дней фрагментах древнего белка. Мы решили провести совместное исследование, чтобы это проверить. Коллаген — белок, а значит, как и все белки, он построен из базовых элементов, которые называются аминокислотами. Как мы с вами увидим в следующей главе, последовательность аминокислот в коллагене — да и в других белках — диктуется последовательностью ДНК и генов. Мы задумали расшифровать последовательность ДНК древних генов коллагена не прямо, а косвенным путем, определяя порядок аминокислот в фрагментах белка, сохранившегося в старых костях, имевшихся в лаборатории Роберта. Несколько раз мы давали объявления, приглашая сотрудников для участия в этом проекте, но охотников не находилось. Мы и не ожидали потока заявлений на должность научного сотрудника по генетике, а полное отсутствие интереса к этой должности объяснили необычностью идеи. Мало, очень мало молодых ученых, которые бы хотели в самом начале пути удаляться от общепринятого направления исследований и пускаться в сомнительные предприятия. То, что никто не откликнулся на призыв поработать с нами, означало, что начало работы придется отложить на год. Разочарование, что и говорить; однако оказалось, что отсрочка была к лучшему потому, что мы, еще не успев начать работу, узнали о новом открытии. Американский ученый из Калифорнии по имени Кэри Маллис изобрел способ амплифицирования, то есть многократного приумножения самых мизерных количеств ДНК (в идеальном случае достаточно даже единственной молекулы) в лабораторной пробирке.

В один прекрасный, теплый вечер в 1983 году Маллис вел машину вдоль океана по Сто первой автостраде. Как он вспоминал впоследствии, ночь была напоена влагой и ароматом цветущих каштанов, он рулил и рассказывал подружке, сидевшей рядом, о работе, которую выполнял для местной биотехнологической фирмы. Маллис работал в области генной инженерии, а следовательно, ему приходилось заниматься воспроизведением ДНК в пробирках. Этот процесс протекал мучительно медленно, потому что молекулы приходилось копировать по одной. ДНК напоминает длинный кусок веревки, и копирование идет с одного конца до другого, затем все опять начинается сначала, и получается еще одна копия. Об этом громко и увлеченно рассказывал Маллис, и тут его внезапно осенило: а если вместо того, чтобы начинать копирование с одного конца, начать сразу с обоих концов — это дало бы устойчивую цепную реакцию. В этом случае можно делать не по одной копии за раз с оригинала, а копии с копий, удваивая число в каждом цикле. Теперь вместо двух копий после двух циклов и, соответственно, трех копий после трех циклов, появлялась возможность удваивать количество копий с каждым циклом, получая две, четыре, восемь, шестнадцать, тридцать две, шестьдесят четыре копии за шесть циклов вместо одной, двух, трех, четырех, пяти и шести. После двадцати циклов, таким образом, можно было получить не двадцать молекул, а миллион. Это было истинное прозрение ученого, подобное «Эврике» Архимеда. Он повернулся к подружке, чтобы разделить с ней радость открытия,— девушка сладко спала.

За это открытие в 1993 году Кэри Маллису была заслуженно присуждена Нобелевская премия в области химии. Благодаря этому открытию произошли революционные изменения в области практической генетики. Это означало, что теперь генетики располагают неограниченными количествами ДНК для проведения исследований, даже при ничтожно малых количествах исходной ткани. Одного волоска, да что там — единственной клетки отныне достаточно, чтобы получить столько молекул ДНК, сколько потребуется. Что же касается нашего проекта, то в результате счастливого прозрения Маллиса я решил отказаться от восстановления структуры генов по коллагеновым белкам (эта методика оказалась неподъемно сложной и трудоемкой) и решил применить вновь открытую цепную реакцию для амплификации остатков ДНК в древних ископаемых костях. В случае удачи мы могли получить по ДНК массу информации — добиться же такого, исследуя коллаген, было просто невозможно ни при каких обстоятельствах.

Наконец пришел отклик на объявление, и к нашей группе присоединилась Эрика Хагельберг. Мы, понятно, не рассчитывали на появление в команде специалиста по изучению ископаемых ДНК, прежде всего потому, что до нас этим просто никто не занимался. Однако Эрика имела ученую степень по биохимии и опыт исследовательской работы в области гомеопатии и истории медицины — такой послужной список свидетельствовал о солидной научной подготовке и разносторонних интересах, словом, мы сразу же поняли, что Эрика нам подходит, тем более что она была единственным кандидатом на вакантное место. Теперь нам не хватало только одного — образчиков древних костей.

В 1988 году нам стало известно о раскопках в Абингдоне, в нескольких милях к югу от Оксфорда. Там было начато строительство нового супермаркета, но бульдозеры, копавшие котлован под фундамент, неожиданно наткнулись на средневековое кладбище. Местным археологам дали срок два месяца для проведения раскопок, затем должно было возобновиться строительство. Когда мы с Эрикой прибыли на место, работа на участке кипела. День стоял солнечный и жаркий, по всему участку сновали десятки полуобнаженных участников археологической экспедиции. Одни скоблили землю лопатками; другие копошились в глубоких раскопах, тщательно осматривая каждый дюйм; третьи, увязая в грязи, преодолевали залитые водой траншеи. Из рыже-бурой земли виднелись наполовину откопанные скелеты, их крест-накрест пересекали маркировочные веревки, разделяющие участок раскопок на квадраты. Больших надежд увиденное не внушало. Я работал с ДНК много лет и привык относиться к ней с почтением. Я знал, что пробы ДНК следует хранить в замороженном виде при температуре минус 70 градусов Цельсия, а вынимая из морозильной камеры, немедленно помещать в контейнер со льдом. Если об этом забывали или лед таял, то пробы полагалось выкидывать, потому что было общеизвестно, что ДНК в таких условиях разрушается и разлагается. Никто и помыслить не мог о том, чтобы продержать пробу при комнатной температуре больше нескольких минут, а тут — материал, пролежавший в земле сотни, может быть, даже тысячи лет.

И все же попробовать стоило. Нам разрешили взять с собой три бедренные кости из раскопок. Мы вернулись в лабораторию. Теперь предстояло ответить на два вопроса: как извлечь из костей ДНК и какой фрагмент ДНК выбрать для реакции амплификации. Первое было нетрудно. Мы исходили из предположения, если ДНК сохранилась, то она связана с гидроапатитом, минеральным веществом, входящим в состав костей. Это содержащее кальций вещество применяют для абсорбирования ДНК в процессе очистки, поэтому нам казалось весьма логичным предположение, что гидроапатит может связывать и ДНК в древних костях. В этом случае необходимо было подумать о том, каким способом извлечь ДН К, отделить его от кальция.

Пилой-ножовкой мы вырезали маленькие кусочки кости, заморозили их в жидком азоте, измельчили в порошок, а порошок затем замочили в растворе химического вещества, которое медленно, в течение нескольких дней, вытягивало из него кальций. К нашей радости, когда весь кальций был извлечен, на дне пробирки еще оставалось кое-что — осадок выглядел, как невзрачная серая тина. Мы предполагали, что в осадке содержатся остатки коллагена и других белков, фрагменты клеток, возможно, жиры и (мы очень на это надеялись) хотя бы несколько молекул ДНК, которые предстояло выделить из этой смеси. От белков было решено избавиться с помощью ферментов. Ферменты — это биологические катализаторы, ускорители процессов, которые без них протекали бы во много крат медленнее. Мы остановили выбор на ферменте, разрушающем белок (таким же образом действуют ферменты, входящие в состав некоторых стиральных порошков, удаляя пятна, разрушая кровь и разные красящие вещества). От жира мы избавились с помощью хлороформа. То, что осталось, очистили фенолом, тошнотворной жидкостью, составляющей основу карболового мыла. Несмотря на то что фенол и хлороформ — это весьма агрессивные химикаты, мы знали, что на ДНК они вредного воздействия не окажут.

После всех обработок осталась чайная ложечка светло-коричневой жидкости, которая, по крайней мере, теоретически, должна была содержать ДНК, если она вообще изначально присутствовала в смеси. Но и при самом лучшем раскладе в чайной ложечке жидкости могло быть лишь несколько молекул ДНК, их-то мы и на-деялись подвергнуть реакции амплификации, чтобы увеличить количество материала, прежде чем перейти к следующим этапам исследования.

В основе реакции амплификации лежит та самая система копирования ДНК, которая используется клеткой в естественных условиях. Прежде всего берут опять-таки фермент, на этот раз тот, который управляет копированием ДНК; от названия этого фермента, полимеразы, происходит научное название реакции —полимеразная цепная реакция, или сокращенно ПЦР. Затем добавляются один-два коротких фрагмента ДНК, чтобы направить фермент-полимеразу, минуя все прочее, прямо к тому сегменту исходной ДНК, который надо амплифицировать. Наконец в смесь добавляется строительный материал — азотистые основания — то сырье, из которого будут создаваться новые молекулы ДНК, и еще кое-какие добавки, необходимые для того, чтобы шла реакция, например, магний. Разумеется, не следует забывать собственно о веществе, которое предстоит амплифицировать (в нашем случае — экстракт костей из Абингдона, содержавший, как мы надеялись, несколько молекул древней ДНК).

Теперь предстояло выбрать, какой именно ген амплифицировать. Нам было известно, что если ДНК и имеется в экстракте, то ее очень мало. Мы решили, что шансов на успех будет больше, если выбрать так называемую митохондриальную ДНК, по той простой причине, что количество митохондриальной ДНК в клетке в сотни раз больше, чем любой другой. Впоследствии мы убедились в том, что митохондриальная ДНК к тому же еще и обладает рядом свойств, которые делают ее идеально подходящей для реконструкции прошлого. В первый раз мы остановили свой выбор на ней просто потому, что ее в клетке во много раз больше, чем ДНК любого другого типа, а значит, если в абингдонских костях вообще сохранилась ДНК, то охотиться следует именно на митохондриальную ДНК.

Итак, капли драгоценного костного экстракта были добавлены к ингредиентам, необходимым для проведения реакции амплификации митохондриальной ДНК. Теперь нужно было вскипятить жидкость в пробирке, охладить, затем подогревать несколько минут, а потом снова вскипятить, охладить, подогреть ... и повторить этот цикл еще по крайней мере раз двадцать. Современные генетические лаборатории богато оснащены самым разным хитрым оборудованием, позволяющим проделывать все эти операции автоматически. Но это сейчас. А тогда, в восьмидесятые годы XX века, только одной фирмой был разработан подобный аппарат, стоил он целое состояние, таких денег ни у кого из нас не было. Единственное, что нам оставалось,— это, вооружившись таймером и уставившись на три водяные бани (контейнеры, где поддерживается постоянная температура): кипящую, холодную и теплую, вручную перекладывать пробирку поочередно в первую баню, во вторую, в третью, снова в первую... и так каждые три минуты. Повтор. Еще повтор. И так в течение трех с половиной часов. Мне хватило одной попытки, чтобы прийти в бешенство, а реакция так и не пошла. Необходимо было искать какой-то выход. Может, испробовать электрический чайник? Следующие три недели я провел среди проводов, таймеров, реле, термостатов и длинных спиралей из медных трубок, клапанов от стиральной машины и принесенного из дому чайника. В конце концов я соорудил машинку, которая выполняла необходимые операции. Она кипятила и очень быстро охлаждала, когда клапан стиральной машины открывался, впуская холодную воду из-под крана в свернутую спиралью медную трубку. Потом машинка нагревала — все это действовало безотказно.

Мы нарекли машинку генной служанкой и удостоверились, что она прекрасно справляется с реакцией амплификации на контрольном материале, содержавшем молекулы современной ДНК, на котором мы отлаживали ее работу. Можно было смело доверить ей и экстракт абингдонских костей. Сравнив последовательность полученных молекул с данными, опубликованными в научных статьях, мы вскоре убедились, что ДНК, безусловно, принадлежит человеку. Мы добились своего. Вот здесь прямо перед нами была ДНК кого-то, кто умер сотни лет назад. Это была ДНК, в буквальном смысле поднятая из гроба.

Итак, отправной точкой нашей работы стало открытие ДНК в обломках костей из полуразрытых могил кладбища в Абингдоне, тех самых костей, которые не внушали никаких надежд на успех, когда я впервые увидел их наполовину скрытыми в мокрой земле. Сейчас мне с трудом верится, что спустя несколько лет мы пришли к таким глубоким выводам, касающимся истории и, я бы сказал, самой сути нашего биологического вида. По мере того как будет разворачиваться повествование, вы увидите, что, как и в большинстве случаев, наше научное исследование отнюдь не походило на уверенное продвижение вперед к хорошо известной цели по заранее спланированному маршруту. Куда больше оно напоминало цепочку беспорядочных бросков, причем такие факторы, как подвернувшийся случай, личные взаимоотношения, денежные затруднения, даже физические травмы, определяли направление каждого из этих бросков не в меньшей степени, чем любая продуманная стратегия. Проторенных путей, которые привели бы нас к открытию семи дочерей Евы, просто не существовало. Исследование продвигалось маленькими шажками, каждый из которых помогал решить следующую конкретную задачу, вел к достижению промежуточной цели, которая тусклым маячком брезжила перед нами, и мы шли вперед ощупью, зная, чего достигли, но не представляя, что ждет нас впереди.

Первый полученный нами результат был огромной удачей, настоящим триумфом, но, как ни странно, мы его так не восприняли. Я объясняю это тем, что мы с Эрикой и не могли в тот момент осмыслить значение полученного результата, так как были слишком погружены в проработку мелких деталей. Кроме того, далеко не все шло у нас тогда гладко. У нас с Эрикой почему-то никак не налаживались отношения, работать вместе было нелегко, взаимное непонимание и напряжение росло и накапливалось. Лишь много позже я пойму, насколько далеко могут зайти подобные нестыковки, к каким последствиям в науке привести, да и не только в науке. Но осознание пришло позже, а тогда нас больше заботило, как бы не опоздать. По «беспроволочному телеграфу» до меня дошли слухи, что другая исследовательская группа также ищет ДНК в древних костях. Это означало, что нужно было как можно скорее публиковать результаты нашей работы, в противном случае была реальная опасность, что нас обойдут. В науке не так важно, кто первым провел успешный эксперимент, важно, кто первым успел опубликовать результаты. Если чья-то публикация опередила бы нашу хоть на один день, именно они могли бы претендовать на награду. К счастью, нам удалось убедить редакцию научного журнала «Nature» поторопиться с публикацией нашей статьи, и она была напечатана в рекордные сроки, к Рождеству 1989 года.

Я оказался совершенно не подготовлен к тому, что последовало за выходом статьи. Прежде, когда я изучал наследственные заболевания костной ткани, местная пресса время от времени освещала мои исследования, а раза два об этом даже писали в центральных английских газетах, однако я бы не сказал, что был избалован популярностью. Так что, придя на работу на следующий день, я был вынужден без конца отвечать на телефонные звонки журналистов, желающих взять интервью,— ощущение было новым и острым. Несколькими годами раньше мне случилось проработать три месяца в Лондоне в качестве репортера телекомпании Ай-Ти-Эн, снабжающей большую часть британских телеканалов телевизионными новостями. Мое авантюрное начинание было частью проекта Королевского научного общества, цель которого — перекинуть мост через бездонную пропасть, лежащую между наукой и средствами массовой информации. Меня привлекли к той акции, посулив хорошее вознаграждение, с помощью которого я надеялся поправить свои финансовые дела. Но дело закончилось тем, что мои долги только выросли в значительной степени из-за того, что я провел бездну времени в барах и ресторанах с интервьюируемыми (как правило) людьми куда богаче меня самого. Однажды вечером, к примеру, я проявил крайнюю неопытность и незрелость, пригласив известного телевизионного ведущего выпить и опрометчиво заявив, что я угощаю. «Благодарю, юноша. Пожалуй, от бутылочки Боллингера не откажусь»,— был ответ великого человека. Это дорогое шампанское явно было мне не по карману, но в данной ситуации что же мне оставалось делать, кроме как вынуть кошелек? Хотя меня и постиг полный финансовый крах, зато я многому научился за эти несколько месяцев, в частности, тому, что, давая интервью журналистам, нужно стараться отвечать на их вопросы только простыми фразами.

За утро, рассказывая репортерам о нашей научной статье, я изрядно устал подыскивать слова, чтобы попроще и доходчивее объяснить, что такое ДНК и тому подобные вещи. К моменту, когда позвонил корреспондент из отдела науки газеты «Обсервер», я уже дошел до ручки. После нескольких рутинных вопросов он спросил, каких открытий мы ожидаем теперь, когда стало возможным извлекать ДНК из археологических останков. Я ответил, что теперь можно будет, например, точно выяснить, действительно ли вымерли неандертальцы. Это был совершенно разумный и серьезный ответ и даже, как выяснилось впоследствии, верный прогноз. Но вслед за тем меня понесло: «Конечно, мы теперь сможем ответить и на другие вопросы, над которыми столетиями ломали головы ученые: например, мужчиной или женщиной был фараон Рамзес». Насколько мне известно, вторая возможность никогда не приходила в голову ни одному ученому. Ни у кого не возникало ни малейших сомнений в принадлежности великого фараона к мужскому полу. И все же я не слишком удивился, прочитав в воскресной газете заголовок «Рамзес Второй — фараон или фараонша?».

Спустя много лет мне посчастливилось быть приглашенным на открытие новой Египетской галереи Британского музея в Лондоне. Ужин был дан в величественной галерее египетской скульптуры, и мое место оказалось как раз напротив громадной гранитной статуи Рамзеса. Фараон неотступно глядел на меня, не отводя осуждающего взора. Я сразу понял: ему все известно о дурацкой шутке, так что в загробной жизни у меня могут возникнуть серьезные проблемы.

Одной из самых больших трудностей, с которыми мы столкнулись, извлекая ДНК из древних костей, было то, что даже при соблюдении максимальной осторожности все же имелся большой риск амплифицировать современную ДНК, чаще всего свою собственную, вместо ископаемой. Древняя ДНК даже там, где она есть, представлена в чрезвычайно малых количествах. Химические процессы, происходящие главным образом под воздействием кислорода, постепенно изменяют структуру молекулы, так что она начинает дробиться на все более мелкие фрагменты. Если хоть самая крошечная частица современной ДНК попадет в пробирку и вступит в реакцию, то копирующий фермент-полимераза сконцентрирует усилия на чистеньком современном материале и с энтузиазмом наплодит миллионы копий. Ферменту ведь невдомек, что нам-то необходимо амплифицировать именно малопривлекательные истрепанные ошметки старой ДНК. В таком случае все будет выглядеть так, словно реакция прошла вполне успешно. Поместив каплю экстракта древних костей в пробирку, на выходе получим массу ДНК. И только много позже, анализируя материал, вдруг обнаружим, что полученные молекулы ДНК не имеют ни малейшего отношения к ископаемой.

Хотя мы и были уверены, что в случае с костями из Абингдона такого не произошло, однако решили провести еще один контрольный эксперимент, используя в нем ископаемые кости, но не человека, а животного. Это позволяло легко проверить, что мы амплифицируем ДНК животного — это было в данном случае нашей целью, или ДНК человека, что свидетельствовало бы о загрязнении пробы. Мы стали думать, где бы взять старые кости животных, и решили, что самое подходящее место — это останки потерпевшего крушение корабля «Мэри Роуз». Великолепный галеон затонул в 1545 году, отражая атаку французского флота в Портсмуте. Почти никому из команды не удалось спастись. Более четырех столетий обломки корабля пролежали на илистом дне на глубине четырнадцати метров, пока в 1982 году «Мэри Роуз» не была поднята и выставлена для всеобщего обозрения в музее Портсмутской гавани. Там она хранится и в наши дни, в смеси воды и антифриза, не дающей древесине коробиться. На поднятом корабле были найдены не только скелеты несчастных моряков, но и сотни костей рыб и других животных. Когда корабль затонул, его трюмы были полны съестных припасов, в том числе коровьих и свиных туш и соленой трески. Мы уговорили сотрудника музея выдать нам для анализа одно свиное ребро. Поскольку большую часть времени ребро провело без доступа кислорода на илистом дне залива, оно находилось в прекрасной сохранности, так что нам удалось выделить изрядное количество ДНК без особых хлопот. Мы провели анализ — никаких сомнений: полученная ДНК принадлежала свинье, а не человеку.

Я описываю все это не потому, что задался целью нудно, один за другим, перечислять каждый из наших экспериментов. Мне просто хотелось, чтобы вы могли вообразить себе, какова была реакция после публикации результатов этого контрольного исследования. Еще больше телефонных звонков, новые газетные заголовки — лично мне больше всех понравился вот этот, из «Индепендент о Санди»: «Посади свинью за стол — она и ребра на стол, для исследования ДНК». Похоже, нам предстояло сплошное веселье.

Брайан Сайкс

Источник