АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

НАМ НЕ ДО СМЕХА

Профессор Луиджи Лука Кавалли-Сфорца – человек, столь же респектабельный, сколь элегантный. Великолепная осанка, даже в его семьдесят с лишним, седые волосы всегда безукоризненно уложены; он чувствует себя как дома и в переполненном конференц-зале, где собираются академические круги днем, и в первоклассном ресторане, где самые именитые делегаты встречаются по вечерам. Его заслуги и влияние в своей области трудно переоценить. Ученые, которые когда-то работали под его началом, в Италии или позднее в Стэнфордском университете в Калифорнии, сегодня и сами стали признанными авторитетами в популяционной генетике человека. Именно Лука впервые сформулировал теорию о доисторической Европе, которая доминировала на протяжении последней четверти века. Согласно этой теории, или, скажем, версии, в которую верят археологи, первобытные «фермеры» с Ближнего Востока наголову разбили потомков кроманьонцев, которые сами ранее вытеснили неандертальцев. Это было широкомасштабное вытеснение, изгнание, а это означает, что большая часть европейского населения ведет свой род не от охотников-собирателей, а от первобытных «фермеров».

Собрав воедино тысячи образцов крови, волос со всей Европы и проведя генетические исследования, Лука свел все имевшиеся результаты в кривую частоты повторяемости генов. Эти градиенты были организованы в простые векторы, названные основными компонентами, и спроецированы на карту в виде линий. Самой впечатляющей была первая основная компонента, она проходила по диагонали через всю Европу, от Анатолийского плоскогорья в Турции на северо-запад к Британии и Скандинавии. По мнению Луки и его коллег, это был след массового притока людей в Европу с Ближнего Востока. Совпадение между осью этой генетической миграции (с юго-востока на северо-запад) и путем первобытных земледельцев (по данным археологии) выглядело убедительным. Земледельцы захватили Европу.

Влияние вывода Луки распространилось далеко за пределы узкого круга специалистов в области генетики человека, археологии и связанных с ними дисциплин. Хотя некоторые археологи не разделяли этого взгляда и рассматривали его как следы передвижения незначительных по размеру групп, их голоса не могли пробиться сквозь общий хор одобрения. Археология, подобно любой научной дисциплине, подвержена влияниям и моде, а модной в Европе в тот момент была теория массового заселения ее «фермерами» с Ближнего Востока. В семидесятые годы прошлого столетия, когда Лука и его коллега (американский археолог Альберт Аммерман) впервые вынесли на обсуждение свои идеи, все воспринималось по-другому. В те времена общепризнанными в науке были полностью противоположные взгляды: развитие Европы присходило целиком и полностью за счет туземного населения и за счет постепенного принятия европейскими охотниками-собирателями мезолита методов и практики ведения сельского хозяйства. О широкомасштабных переселениях народов речь не шла. Оригинальный аргумент, выдвинутый Кавалли-Сфорца и Аммерманом, свидетельствовал о том, что хоть какое-то движение человеческих масс, какая-то миграция с Ближнего Востока имела место. В атмосфере интеллектуальной недоброжелательности тех лет этот процесс предпочли назвать термином, звучавшим совсем не вызывающе – «демодиффузия». Приставка «демо» означает народный, имеющий отношение к народу, а «диффузия» – медленное проникновение. Это все вместе описывало процесс как постепенное, шаг за шагом, продвижение «фермеров» по Европе от их оплота на Ближнем Востоке. Однако демодиффузия была не просто умозрительной идеей – она имела сильное математическое обоснование, базировавшееся на математической модели, разработанной великим специалистом в области статической генетики – великим Р. А. Фишером (учителем Артура Муранта). Фишер вывел уравнение для описания распространения чего-либо: животных, людей, генов, идей – в стороны из центра роста. Эта математическая модель получила выразительное название «волны распространения».

За последние двадцать пять лет название математической модели «волна распространения» постепенно возобладало над термином «демодиффузия» и в описании распространения сельского хозяйства в древней Европе. Я не до конца понимаю, почему это произошло. Возможно, поскольку модель получила широкое распространение, то постепенно отпала и необходимость преподносить всю концепцию в несколько уничижительном тоне, как пришлось сделать вначале, когда любые гипотезы о массовых переселениях народов принимались в штыки, а может быть, археологи просто не устояли перед властью красивого словосочетания «волна распространения». Как бы то ни было, постепенное было побито широкомасштабным. Идея последовательного и постепенного влияния пришедших с юго-востока «аграрников» была вытеснена в общественном сознании образом безостановочной волны – нашествия. Мнение, что «фермеры» изгнали исконных жителей, отбирали земли, сметали всех и вся на своем пути, укоренилось среди археологов и стало преобладающим.

Это человеческое цунами не только принесло в Европу сельское хозяйство, но также, согласно известнейшему кембриджскому археологу Колину Ренфью, отвечало за появление и распространение языковой семьи, к которой принадлежит большая часть современных языков Европы. Хотя об этом мало кто знает, кроме профессиональных лингвистов, однако нет никакого сомнения, что все, за немногими исключениями, языки, на которых говорят в современной Европе, происходят из общего источника. Они принадлежат к семье языков, которая называется индоевропейской. Способ конструирования фраз и большое количество совпадающих и похожих слов говорят о родстве между ними, хотя нам с вами это и не кажется столь очевидным, когда мы штурмуем разговорники и корпим над словарями. Надо быть лингвистом, чтобы увидеть связи между английским и португальским, греческим и гэльским языками. Исключениями являются баскский, финский, эстонский, лапландский и венгерский языки. Баскский язык уникален и не имеет «родственников» (правда, некоторые лингвисты прослеживают его связь с грузинским и другими языками кавказских народов), в то время как остальные четыре языка являются членами более восточной – Уральской языковой семьи.

В слове «индоевропейская» есть частица «индо», указывающая на связь европейских языков с санскритом. Эту связь в 1786 году обнаружил Уильям Джонс, который служил судьей во время английского господства в Индии. Джонс провел исследование, удивительное для дилетанта; собственно говоря, именно он разработал концепцию языковых семей, до сих пор принятую в сравнительной лингвистике. Основная мысль концепции состоит в том, что все языки, входящие в языковую семью, имеют общий источник – как правило – это древний язык, ставший уже мертвым. В связи с этим возникает вопрос, где, в какой стране разговаривали на праязыке индоевропейской семьи и, что особенно важно, как он распространялся. Ренфью предполагал, что на исходном для индоевропейской семьи языке разговаривали первобытные земледельцы и животноводы в центральной Турции, а оттуда они разнесли его по всей Европе. Массовое вытеснение охотников-собирателей сельскохозяйственной «волной распространения», в которую чудесным образом преобразилась демодиффузия, оказалось как раз кстати для объяснения путей проникновения языка в Европу из района Анатолийского плоскогорья.

В результате сформировался могущественный союз генетики, археологии и лингвистики, которые объединились в поддержку теории о вытеснении из Европы мезолитических охотников-собирателей неолитическими земледельцами. Итак, повторюсь, к тому времени, когда мы получили свои неожиданные результаты, признанной истиной считалось следующее: предками большинства коренных обитателей современной Европы были не те люди, что пережили тяготы последнего ледникового периода, а земледельцы и скотоводы, которые каких-нибудь десять тысяч лет назад прибыли сюда с мешком зерна и кое-какой животиной. Но по времени это никак не укладывалось в то, о чем свидетельствовали кластеры ДНК. Наши данные убедительнейшим образом свидетельствовали о другом: что митохондриальная ДНК большинства современных европейцев несравнимо старше десяти тысяч лет. Мы видели в этих сигналах генетический отголосок охотников-собирателей. И они, эти сигналы, были не слабым шепотом побежденного и отодвинутого в сторонку народа, голос наших предков, охотников-собирателей, звучал громко и уверенно: «Мы все еще здесь!»

Я решил представить нашу работу на Второй европейской конференции по популяционной истории, которая состоялась в Барселоне в ноябре 1995 года. Я прекрасно понимал, что там соберутся все основные сторонники теории «волны распространения», что ж, по крайней мере, можно было рассчитывать, что мое выступление будет замечено. Мне дали двадцать минут. В просторном конференц-зале было четыреста участников, а могло бы разместиться гораздо больше. Меня представил сэр Уолтер Бодмер, член Королевского общества, давний коллега и соратник Луки Кавалли-Сфорца, написавший в соавторстве с ним два солидных учебника генетики. Нельзя сказать, чтобы Уолтер был широко известен добродушием. Обо мне он сказал: «...что ж, следующий докладчик – Брайан Сайкс, он будет говорить о митохондриях. Я в митохондрии не верю»,– эту реплику даже с натяжкой не назовешь снисходительной. Я начал рассказывать о причинах, по которым мы взялись пересматривать доисторический период Европы.

Уолтер и Лука сидели прямо под сценой, бок о бок, в первом ряду. Удивительно, как много можно заметить, пока выступаешь перед аудиторией, даже в таком большом зале, как тогда. Пока я переходил от одного положения к другому, мне было видно, что Уолтер начинает волноваться. Он забормотал, сначала себе под нос, потом, повернувшись к Луке, вначале тихо, потом все громче и громче: «Бред, чепуха»,– ясно слышалось мне. Он проявлял признаки нетерпения, привставал на своем месте, потом откинулся на спинку кресла, когда я начал демонстрировать слайды. Когда я подошел к заключительному слайду, то уже отчетливо различал «клубы пара», валившего у него из ушей.

Не успел я закончить последнюю фразу, как Уолтер и Лука уже были на ногах, наперебой выкрикивая вопросы. Я давным-давно был знаком с Уолтером и не раз видел его в действии. Мне приходилось быть свидетелем того, как он расправляется с оппонентами, атакуя их агрессивными вопросами, и я не собирался становиться очередной жертвой. Против Уолтера имеется только одно средство, а именно, отстреливаться. Я был готов к фейерверку и в тот момент, под градом вопросов и насмешек, ощутил себя актером в сцене перекрестного допроса или жестокой перепалки в палате общин британского парламента. Я приготовился получить удовольствие от происходящего.

Уолтер, в частности, настаивал на том, что они (он и Лука) никогда не утверждали, будто земледельцы заняли Европу и вытеснили охотников-собирателей. Я прихватил на этот случай учебник «Генетика, эволюция и человек», написанный ими совместно. В ответ я раскрыл страницу, которую заранее заложил и прочитал: «Поскольку население Европы состоит в основном из потомков земледельцев, которые постепенно иммигрировали с Ближнего Востока, то гены выходцев с Ближнего Востока, возможно, постепенно разбавлялись местными генами, по мере продвижения земледельцев на запад. Однако плотность охотников-собирателей, по всей вероятности, была низкой, следовательно, и разбавление (ближневосточных генов, вот оно) должно было быть относительно умеренным». Это было написано черным по белому в их собственной книге. Уолтер в последний раз фыркнул и сел на место. Председатель закрыл заседание. Первый бой я выдержал, но нам еще предстояли жесточайшие испытания – дебаты и дискуссии, которые тянулись ни много ни мало пять лет.

В наши дни подобные международные научные конференции прекрасно подходят для того, чтобы сообщить о новых достижениях и сразу определить реакцию научной общественности. Но работа, хотя и представленная на конференции, не имеет настоящего научного веса до тех пор, пока она не опубликована в научном журнале. Обычная процедура публикации в научном журнале включает рецензирование: эксперты-рецензенты знакомятся с материалами работы, методами, выводами – эта работа не оплачивается, а в том случае, если имеет место какое-либо столкновение научных интересов, рецензент обязуется об этом сообщить. Хотя все верят и тому, что доклад на конференции содержит правдивые сведения, однако только серьезной публикации предшествует рецензия, а все выводы, результаты и их интерпретация проходят тщательную проверку. Учитывая, какой агрессивной была реакция на нашу работу в Барселоне, нас не удивило, что, когда мы представили рукопись в «American Journal of Human Genetics», самый солидный и ведущий международный журнал по генетике человека, рецензенты были требовательнее, чем обычно. Они настояли на том, чтобы метод эволюционных сетей, который мы обнародовали в 1995 году в очень математичной и неудобопонимаемой для нематематиков статье, был еще раз объяснен в приложении. Они потребовали дополнительных таблиц, содержащих устаревшие, на мой взгляд, сопоставления популяций. Но в конце концов, они ее все-таки напечатали. «Палеолитические и неолитические истоки в европейском митохондриальном генофонде» – под таким названием наша статья появилась в 1996 году в июльском номере журнала. Свершилось. Теперь нам оставалось ждать реакции.

Сначала долго ничего не происходило. Потом через друзей до нас начали доходить сведения, что о работе заговорили, ее обсуждают, отзываясь в лучшем случае как о неинтересной и несвоевременной, а в худшем – просто неудачно поданной. К нашему удивлению, основным объектом клеветнической кампании оказались не мы сами, не наши личности, а митохондриальная ДНК – та самая, что отличилась, решив загадку полинезийцев. Вдруг о ней стали поговаривать как о ненадежной, слишком нестабильной, имеющей слишком много параллельных мутаций на участке, который мы выбрали для работы. Оценка времени по количеству мутаций была объявлена никуда не годным методом. Из этого вытекало, что наши кластеры на самом деле куда моложе, чем мы определили, а следовательно, прекрасно соответствуют модели «волны распространения» – модели генофонда, представленного, главным образом, генами земледельцев. Наконец, митохондриальную ДНК обвиняли в том, что это лишь один из множества маркеров, лишь один свидетель, на показания которого нельзя полагаться.

Когда появляется дискуссионная статья, нет ничего необычного в том, что поместивший ее журнал получает и публикует критические отзывы оппонентов. Для этого имеется рубрика «Письма в редакцию». Авторам оригинальной статьи дается возможность ответить, а затем оба письма печатаются рядом, в одном и том же номере журнала. Неудивительно, что скоро мы узнали о критическом отзыве на нашу статью Луки Кавалли-Сфорца и о том, что «American Journal of Human Genetics» принял его. Редактор прислал нам копию письма Луки с предложением подготовить ответ.

Письмо представляло собой убийственную атаку на митохондрии вообще и на нашу интерпретацию зоны влияния в частности. В нем, однако, содержалось одно очень интересное заявление, которое мы и ожидали услышать. Хотя всеобъемлющее влияние неолитических фермеров на облик европейского генофонда составляло основу модели «демодиффузии – волны распространения» Луки Кавалли-Сфорца, он никогда и нигде не представлял количественных данных в ее подтверждение. Не было никаких цифр, описывающих распределение генов. По нашим оценкам получалось, что приблизительно 20% европейцев несут в себе гены тех самых доисторических земледельцев-скотоводов, в то время как в работах Луки не было данных, которые можно было бы сопоставить с нашими. Признанное мнение гласило просто, что охотники-собиратели были «захлестнуты» волной земледельцев. Именно так целое поколение археологов интерпретировало модель «волны распространения». Но масштабы миграции никогда не оценивались. Возможно, им это не казалось необходимым. Модель и без того получила признание, и все знали, что она означает – или думали, что знают. Но вот теперь, впервые, Лука привел количественные данные, процент современных европейцев, носящих гены земледельцев с Ближнего Востока. Он, говорилось в письме, приблизительно равен проценту генетических вариаций, которые относятся к первой основной компоненте (помните линию, прослеживающую прохождение генов через Европу с юго-востока на северо-запад). И составляет он 26%. Это утверждение не было подкреплено никакими математическими выкладками, но мы не собирались это обжаловать. Результат был настолько близок к нашим 20%, полученным в результате митохондриального анализа, что нам с ним спорить было просто не о чем.

Несмотря на столь важную новость, полученную от Луки, нам все же необходимо было ответить на его письмо и на критические высказывания в адрес митохондриальной ДНК, которые в нем содержались. Он имел полное право нас критиковать. Это абсолютно логично и правомерно – требовать исчерпывающих разъяснений от тех, кто бросает вызов устоявшимся взглядам. Чрезвычайные сообщения, подобные нашему, требовали сверхубедительных доказательств. Мы сознавали все это, и все же не могли избавиться от ощущения очень сильного давления. Мы были в роли мальчишек, осмелившихся бросить вызов истэблишменту. Тем не менее я ни секунды не сомневался в том, что правы мы. И единственно верным в такой ситуации было сохранять спокойствие и подробно, по пунктам, ответить на все критические замечания.

Мы решили, что первое возражение – что выбранный нами участок митохондриальной ДНК, контрольный регион, ненадежен, так как в нем отмечается высокая частота параллельных мутаций – нужно проверить, и были уверены, что сможем доказать свою правоту. В кольце молекулы митохондриальной ДНК можно найти множество изменений других оснований и также использовать их в качестве генетических маркеров. Если бы вместо последовательности оснований контрольного региона мы прибегли к этим маркерам для построения нового эволюционного древа, результат мог быть двояким: наши кластеры могли совпасть с этими группами или не совпасть. Если они совпадут, значит, контрольный регион надежен, если нет – значит, ненадежен.

Для проведения этого теста мы объединились с Антонио Торрони, итальянским генетиком из Рима, который много лет работал над созданием сложной технической установки для таких маркеров. Он предоставил нам образцы, которые уже протестировал для нас своим методом, чтобы мы могли определить в них последовательность в контрольном регионе, а мы, в свою очередь, отправили в Рим наши образцы, чтобы он протестировал их на своей установке. Затем мы сравнили результаты. Они превзошли все наши ожидания. Кластеры, полученные с помощью маркеров Антонио и наши собственные, практически полностью совпали. За исключением одного или двух несущественных несовпадений, с которыми мы сразу же разобрались, остальное полностью совпало – настолько, что мы отказались от нумерации кластеров, которую применяли до сих пор, в пользу предложенных Антонио обозначений буквами алфавита. Теперь у нас было доказательство того, что контрольный регион – не непостоянный и неуравновешенный клочок ДНК, заведший нас в дебри ложных выводов, а проверенный (теперь мы с полным основанием могли назвать его так) и надежный компаньон.

С критикой по поводу частоты мутаций справиться было потруднее. Конечно, в случае, если наши показатели частоты мутаций были сильно занижены, то возраст кластеров «переползал» из палеолита в неолит и нам оставалось бы только нежно распрощаться со своей теорией.

Оценить частоту возникновения мутаций, в принципе, можно двумя способами: либо попытаться измерить их путем прямых наблюдений от одного поколения к следующему, либо рассмотреть, сколько мутаций накопилось в двух различных группах, например, племенах, популяциях или видах – время отделения которых друг от друга нам известно. Самая первая оценка частоты возникновения мутаций, скорости наших генетических часов, была проведена путем подсчета различий между человеком и ближайшим родственником, человекообразной обезьяной шимпанзе. Время, когда эти два вида отделились от общего предка, приблизительно известно и равно четырем – шести миллионам лет. Конечно, никто не знает абсолютно точно, когда именно от общего ствола отделились люди, а когда обезьяны, особенно с учетом того, что до нас не дошли ископаемые останки шимпанзе, которые бы могли помочь в подсчетах. Вслед за этим было подсчитано количество мутаций у северо-американских индейцев, которые перебрались на свой континент около двенадцати тысяч лет назад. Примечательно то, что выводы на основании обоих подсчетов оказались очень близкими, это позволило подсчитать скорость возникновения мутаций, начиная от единого предка по материнской линии. Скорость приблизительно была равна одной мутации в двадцать тысяч лет. Определяя время, когда два современных человека имели общего предка, как я сделал, например, для себя и русского царя, мы имеем дело с двумя расходящимися родословными, в каждой из которых могут возникать мутации на пути от общего предка до нас с вами. Только одна мутация отделяет последовательность моего контрольного региона от последовательности царя, но она, эта мутация, могла возникнуть на отрезке любой из двух последовательностей, ведущих к нашему общему предку. При частоте возникновения мутаций, которую мы оценили как одна в двадцать тысяч лет на одну родословную, можно сказать, что общая длина двух наших родословных составляет двадцать тысяч лет. Поскольку я и русский царь практически являемся современниками, то длину нашей суммарной родословной можно разделить пополам и получить время, отделяющее каждого из нас от общего предка – оно равно десяти тысячам лет. Наше исследование в Полинезии к тому же продемонстрировало весьма точное совпадение археологической датировки возраста стоянок с генетическими данными частоты мутаций. Если критерий для определения частоты мутаций ошибочен для Европы (и должен быть уменьшен в десять раз, по мнению наших оппонентов), то он должен быть ошибочным и во всех прочих случаях. Это значило бы, что люди с шимпанзе разделились всего 400-600 тысяч лет назад, Америка была впервые заселена только 1200 лет назад, а Полинезия – каких-то жалких 300 лет назад, то есть уже после того, как туда попали европейцы. Такая очевидная бессмыслица явно свидетельствовала, что наши оценки частоты возникновения мутаций не так уж далеки от истины.

Прямое измерение частоты возникновения мутаций – дело слишком трудное. Оно означает, что надо ловить различия между матерями и их детьми. Мы прикинули, что для того, чтобы заметить единственную новую мутацию, придется протестировать тысячу пар родителей с детьми. Этот вариант отпадал сразу. К счастью, процесс мутаций в митохондриях происходит постепенно, и, как оказалось, его не так сложно наблюдать другим способом. Мутации возникают в индивидуальных молекулах ДНК, находящихся в индивидуальных митохондриях. Однако у большинства людей последовательность ДНК во всех митохондриях всех клеток тела в точности одна и та же. Здесь возникает некий парадокс. Новая мутация может возникнуть только в одной молекуле ДНК одной митохондрии одной клетки – так как же ей удается разойтись по всему телу?

Чтобы мутация передалась следующему поколению, она должна возникнуть в незрелой половой клетке, одной из тех, которые после серии делений образуют яйцеклетки. Мутации возникают и в разных других клетках тела – в коже, костях, крови и так далее,– но из этих клеток они не могут быть переданы следующим поколениям, а значит, такие мутации не играют никакой роли в эволюционных процессах. По-видимому, происходит следующее: каждый раз когда незрелая половая клетка делится, каждый раз она забирает с собой только часть митохондрий. Если той митохондрии, в которой произошла новая мутация ДНК, Удастся преодолеть этот барьер, то в результате это может привести к изменению уже большего процента митохондриальной ДНК в новых клетках. По мере того как разделятся и эти клетки, появляется шанс, что новая мутация еще продвинется, и так далее.

От одного поколения до другого незрелая половая клетка претерпевает в общем и целом двадцать четыре деления. Это двадцать четыре шанса на распространение новой мутации; только в редких случаях этого может хватить, чтобы мутация полностью «захватила» весь организм за одно поколение. Чаще у ребенка, который разовьется из этой яйцеклетки после ее оплодотворения, будет иметься сочетание двух митохондриальных последовательностей: старой, той же самой, что и у его матери, и новой, которая появилась как новая мутация где-то в одной из митохондрий незрелой половой клетки его матери.

Мы очень тщательно просмотрели результаты нашей работы, все расшифрованные нами за последние несколько лет последовательности, стараясь обнаружить смесь митохондриальных последовательностей у одного и того же человека. Такие случаи действительно были, приблизительно у 1,5% обследованных мы нашли смесь двух митохондриальных ДНК. Затем мы проследили судьбу этих смесей в семьях и обнаружили, что новой мутации было достаточно в среднем шести поколений, чтобы установиться в своих позициях полностью. Помните необычный случай с российским императором, у которого в клетках костей была смесь двух разных митохондриальных последовательностей? По всей видимости, это и была переходная стадия, когда новая мутация боролась за свое место. В результате она его и заняла окончательно, в чем мы могли убедиться, исследуя клетки современных нам родственников царя, например, князя Трубецкого. Насколько мы могли судить по своим образцам, такой результат не был стопроцентной неизбежностью – некоторые новые мутации прекрасно чувствовали себя в одном-двух поколениях, но затем незаметно исчезали. Мы непосредственно наблюдали процесс возникновения и распространения новых мутаций, и на основании этих данных появлялась возможность оценить частоту возникновения мутаций, избежав при этом трудностей и осложнений, связанных с точной датировкой давно прошедших событий, вроде эволюционного разделения человека и шимпанзе. Эта независимая оценка, хотя и приблизительная, соответствовала частоте мутаций, которую мы использовали в своей работе. Так мы ответили и на второе критическое замечание. Митохондриальной ДНК удалось сохранить незапятнанную репутацию.

Вопросы, которые Лука задавал в своем письме и на которые мы ответили, были серьезны и по-настоящему важны,– они касались нового исследовательского метода, а само исследование к тому же претендовало на пересмотр принятой версии доисторических событий. Эти вопросы должны были возникнуть, это было правильно. То, что произошло после, поставило под угрозу не только нашу работу по Европе, но и все эволюционные исследования, использовавшие митохондриальную ДНК, которые когда-либо проводились на человеке. Нам пришлось иметь дело с рекомбинациями.

Почему хромосомы ядра клетки не используют для того, чтобы прослеживать эволюционную историю? Говоря коротко, это слишком трудно из-за того, что они имеют обыкновение перемешиваться, перетасовывая всю генетическую информацию в каждом поколении. До того момента, когда зародышевые клетки начинают свое последнее деление, в результате которого образуются гаметы (сперматозоиды или яйцеклетки), хромосомы живут каждая своей жизнью, не обращая особого внимания на соседок. Однако во время последнего деления все меняется: пары хромосом, унаследованные от родителей – по одной от каждого – сближаются, точно спаривающиеся червяки, и начинают обмениваться фрагментами ДНК. После этих объятий они отдаляются друг от друга и расходятся в разные гаметы. Теперь это уже не прежние хромосомы, а своего рода мозаика ДНК. Произошло то, что в генетике называется рекомбинацией. В ней-то, в конечном итоге, и кроется причина образования пола как такового. При помощи рекомбинации происходит образование новых и лучших генных сочетаний, которые способствуют успешной эволюции.

Для ученых в рекомбинации есть свои преимущества. Она очень помогает при серьезных наследственных заболеваниях для картирования генов в специфических хромосомах, трудно переоценить и ее роль в расшифровке генома человека в целом. Но если вы занимаетесь тем, что прослеживаете ДНК через поколения, рекомбинация – это большая помеха. Почему же митохондриальная ДНК так отлично подходит для изучения далекого человеческого прошлого? Да именно благодаря той своей особенности, что информация, которую она несет, не перемешивается путем рекомбинации. Последовательности митохондриальной ДНК у меня и моих прямых предков по материнской линии не имеют отличий, за исключением тех, которые возникают при мутациях – по одной за каждое тысячелетия. Если бы здесь происходила рекомбинация, нам пришлось бы иметь дело не с одной цепочкой митохондриальных предковых последовательностей, а с целыми десятками. В этом случае все, чего достигла митохондриальная генетика, было бы поставлено под сомнение.

И вот, в марте 1999 года в престижном издании Королевского общества «Proceedings of the Royal Society» появились две статьи, в которых доказывалось наличие рекомбинации в митохондри-альной ДНК. Публикации вызвали потрясение во всем научном мире. Первые страницы широкоизвестных научных журналов «Science» в Вашингтоне и «Nature» в Лондоне были посвящены тому серьезнейшему вызову, который был брошен митохондриальной ДНК. Если бы оказалось, что рекомбинация действительно существует, как говорилось в статьях, то это означало бы, что все результаты, достигнутые с помощью митохондриальной ДНК в изучении эволюции человека за последние десять лет, полностью теряют свое значение.

Широкий отклик и известность, которые получили эти две публикации, объяснялись не только их содержанием, но и огромным авторитетом одного из авторов: Джон Мэйнард Смит, признанный глава биологов-эволюционистов Британии, автор учебников, монографий и других солидных научных трудов, который, несмотря на свои восемьдесят с лишним лет, по-прежнему представляет активную и значимую величину в науке. Раз уж такой известный и выдающийся деятель, который вдобавок, по всей видимости, не преследовал никаких корыстных целей, возвысил свой голос, это означало смертный приговор нам и всем, кто еще работал в нашей области – в том случае, если обвинения в адрес митохондриальной ДНК будут доказаны. Суть дискуссионного выступления Мэйнарда, носящего в основном теоретический характер, заключалась в том, что количество вариаций в митохондриальной ДНК слишком велико, чтобы можно было отнести их за счет одних только мутаций. Это утверждение, само по себе, было не столько доказательством наличия рекомбинации, сколько игнорированием других механизмов, которые могли вызывать то, что, по мнению Мэйнарда, намного превышало прогнозируемое количество мутаций. Аргументация напоминала совет Шерлока Холмса, который он дает доктору Ватсону в «Знаке четырех»: «Отбросьте все, что не могло иметь места, и останется один-единственный факт, даже немыслимый – он-то и есть истина». Но было нечто, что придавало словам Мэйнарда Смита особую силу, а именно – сообщение во второй опубликованной статье о доказательстве рекомбинации в митохондриальной ДНК, полученной на материале с крошечного далекого острова Нгуна в Тихом океане. Первым соавтором (из шести) второй статьи была Эрика Хагельберг.

Эрика, как вы помните, трудилась в моей лаборатории, когда мы впервые извлекали ДНК из человеческой кости в конце 1980-х годов. После этого она работала самостоятельно, приобрела имя, занимаясь ДНК ископаемых тканей, ее несколько раз приглашали участвовать в качестве эксперта в громких криминальных делах – самым нашумевшим был случай, когда Эрика и ее коллеги извлекали ДНК из останков Йозефа Менгеле, печально известного врача-фашиста, проводившего отвратительные эксперименты на заключенных концентрационного лагеря Аушвиц. В ее послужном списке были и другие интересные случаи, и со временем она приобрела репутацию одаренного ученого. Обе стороны несколько раз предпринимали попытки сломать лед, образовавшийся в последние (трудные для всех нас) дни пребывания Эрики в лаборатории. Но ничего не выходило, отношения оставались натянутыми. Эта напряженность придавала масштаб драме, которая должна была разыграться.

Суть сообщения Эрики о наличии рекомбинации состояла в том, что конкретная митохондриальная мутация в позиции 76 контрольного региона неожиданно обнаруживалась в нескольких различных кластерах на островке Нгуна. Как и статья Мэйнарда Смита, напечатанная рядом, это сообщение не было прямым доказательством рекомбинации митохондриальной ДНК. Однако мутация в позиции 76 крайне редко встречается где бы то ни было в мире, поэтому тот факт, что она оказалось частой и к тому же встретилась в разных кластерах в пределах одного и того же островка, заслуживал специального разъяснения. Это могло означать одно из двух: либо сходная мутация почти одновременно возникла в разных группах благодаря случайному совпадению – в такое почти невозможно поверить, либо вновь возникшая мутация в позиции 76 каким-то образом передалась другим людям. А единственным путем, которым это вообще может произойти, действительно является рекомбинация.

Для того чтобы могла осуществиться рекомбинация митохондриальной ДНК, должны произойти две вещи. Первое, нужно, чтобы две кольцеобразные молекулы ДНК нашли способ проникнуть друг к другу и обменяться фрагментами. Это можно себе представить. В каждой митохондрии в среднем содержится по восемь молекул ДНК, и им никак не воспрещается свободно встречаться друг с другом. Так что они могли бы затеять обмен. И это не кажется невозможным. Куда труднее согласиться с тем, что в пределах одной клетки могут содержаться геномы, сильно отличающиеся один от другого. Если во всех митохондриях клетки последовательность ДНК абсолютно идентична, то они могут обмениваться ее фрагментами – это ничего не изменит. Последовательность во всех митохондриях по-прежнему останется той же самой. Что-то можно было бы заметить только в случае, если бы фрагментами ДНК обменялись две разныемитохондрии. Следовательно, чтобы произошло то, что было обнаружено на Нгуна, необходимо проживание на острове (в настоящее время или хотя бы в прошлом) людей со смесью разных митохондрий. Один компонент смеси должен представлять собой ДНК, относящуюся к одному кластеру, назовем ее А, с мутацией в пункте 76. Другой компонент – митохондриальная ДНК, относящаяся к совсем другому кластеру, назовем ее В, без всякой мутации в пункте 76. Две эти митохондриальные ДНК затем должны обменяться сегментами так, чтобы кусочек из ДНКА, содержащий мутацию 76, попал в ДНКВ.

Возможен единственный способ заполучить в одну клетку две митохондрии из совершенно разных кластеров: одна из них должна попасть туда не с яйцеклеткой, а со сперматозоидом. Таким образом, если сведения о рекомбинации подтвердятся, для нас это будет смертельным ударом – причем двойным. Во-вторых, если имеет место рекомбинация, то митохондриальные последовательности оказываются слишком нестабильными, чтобы использовать их для исследования прошлого, но этого мало – получается, что митохондриальное наследование вообще происходит не исключительно по материнской линии. Больше нельзя будет утверждать с уверенностью, что мы получаем митохондриальную ДНК в наследство от матерей. Получается, она может переходить к нам и от отцов. Что-то надо было срочно делать. Мы собрались на экстренный совет.

Винсент Маколей, по образованию физик и к тому же прекрасный математик, примкнувший к нашей команде за два года до этих событий, продолжал проверять и перепроверять данные из статьи Мэйнарда Смита, которые касались последовательностей. Невероятно, но в данных оказалось множество ошибок. Отчасти их неверно скопировали из общедоступных баз данных, отчасти же сами последовательности, представленные в этих базах данных, были изначально неправильно определены (такое случается достаточно редко). Оба типа этих ошибок дали совокупный эффект, в результате чего количество мутаций в митохондриях казалось намного больше, чем было в действительности. После исправления ошибок в данных и пересчитывания выкладок Мэйнарда Смита стало очевидно, что теоретические аргументы в пользу рекомбинации не так уж сокрушительны. Мы, не откладывая, написали Мэйнарду Смиту, и он милостиво признал свою ошибку.

Заявление о рекомбинации, сделанное Эрикой Хагельберг, представляло куда более серьезный вызов. Да, у нее явно ощущалась нехватка настоящих доказательств в пользу рекомбинации, которые подразумевали бы определение сегментов, подвергшихся обмену между двумя разными митохондриальными ДНК. Но и без того факты, приведенные в ее статье, трудно было объяснить какими-то другими механизмами. Насколько я мог разобраться, ситуация была необъяснимая, если только не предположить, что при определении последовательностей на Нгуна допускалась какая-то серьезная постоянная ошибка. В это трудно было поверить, зная, что Эрика очень опытный исследователь и отлично знакома с законом, согласно которому экстраординарные заявления должны быть подкреплены экстраординарными доказательствами. В данном случае все последовательности стоило тщательно и многократно проверить, прежде чем делать такие далеко идущие заявления, которые (она не могла этого не понимать) повлекут за собой очень серьезные последствия.

Нгуна была крошечным островком, лежащим в стороне от Еспирито Санто в Вануату, западнее Фиджи, а группа островов Вануату входила в наше исследование по Полинезии. Нас тогда снабдили несколькими пробами с Вануату, и сейчас, пересмотрев их, я обнаружил, что четыре пробы прибыли непосредственно с Нгуна. Тогда мы еще не описывали мутации ниже позиции 93, потому что системы, которыми мы пользовались, давали иногда по этому отрезку ненадежные показания. Так что неудивительно, что наш компьютер не зарегистрировал ни одной мутации в позиции 76. Но старые рентгеновские пленки, на которых последовательности выглядели как несколько исчерченных полос, у нас сохранились. Каким-то чудом мне удалось откопать последовательности с острова Нгуна, датированные 2 июня 1992 года, их качество было превосходным. Мне не составило труда просмотреть все последовательности с начала до конца. Никакого следа мутаций по позиции 76 ни в одной из проб не было обнаружение. Я немедля отправился в институт к коллеге, который в свое время снабдил меня пробами крови, и объяснил, в чем проблема. У него оставалось еще несколько проб с Нгуна, мы все их протестировали, ища мутацию в позиции 76. Но ее не было, ни в одном случае. Казалось невероятным, что мы не обнаружили мутацию 76 в двадцати пробах с такого крохотного островка, в то время как Эрика сообщала об этой мутации чуть ли не у половины населения.

Ситуация складывалась довольно серьезная, так что контакта с Эрикой было не избежать. По электронной почте я послал ей сообщение в университет Отаго в Новой Зеландии, где она работала с недавних пор. Помня о наших непростых отношениях, я изложил суть дела со всей деликатностью и дипломатичностью, на какую был способен. Я объяснил Эрике, что в образцах с того же самого островка нам не встретилось никаких следов пресловутой мутации в позиции 76. Далее я любезно просил ее указать источник интересующих нас проб с Нгуна и прислать образцы, чтобы я мог воспроизвести ее результаты. Она ответила, что в своих результатах уверена, однако в самое ближайшее время сама проверит последовательности еще раз – никогда нельзя исключать вероятность ошибки, но при этом она располагает такой массой материала, в котором не сомневается, что и придало столь уверенный тон ее публикации. Учитывая сложность ситуации и то пагубное воздействие, которое могла оказать на репутацию целой отрасли науки даже тень подозрения в наличии митохондриальной рекомбинации, я вторично запросил пробы ДНК с Нгуна. Редкая настойчивость, но необходимая. Ранее я упоминал, что при опубликовании научной работы существует правило, согласно которому авторы должны там, где это возможно, предоставлять исходные данные и делать их доступными. Этот принцип лежит в основе научного прогресса. Без независимой проверки данных или, по крайней мере, без возможности ее проведения, результаты не имеют истинной научной ценности. В большинстве случаев проверка и не требуется, тем более что, как правило, очень скоро появляются новые данные. Но мы попали в исключительную ситуацию – под угрозой исчезновения находилась целая отрасль науки. Истину о пробах с Нгуна, какой бы она ни была, необходимо было установить. И незамедлительно.

Должен с грустью сказать, что все мои просьбы прислать пробы с Нгуна, чтобы я мог проверить последовательности, не дали никаких результатов. Не слышно было, чтобы другие лаборатории проявили желание связаться с Эрикой по поводу ее результатов. Тем временем репутация митохондриальной ДНК, как надежного инструмента для изучения эволюционного развития, стремительно катилась под откос. Вся эта история не была секретом и для университетских студентов. В 1999 году на выпускных экзаменах по биологической антропологии в Оксфорде в ответах многих студентов чувствовалось, что митохондрию уже похоронили. На кафедре зоологии состоялся семинар, на котором один из сотрудников Мэйнарда Смита делал сообщение о его новой работе. После доклада я оказался в неловкой и неприятной ситуации, когда мне пришлось выступить и отстаивать репутацию митохондрий перед прославленными и выдающимися эволюционными биологами, на лицах которых была написана готовность поскорее списать ее со счетов.

К тому времени у меня не оставалось сомнений в том, что с данными Эрики что-то не в порядке. Но я не позволял себе думать о ней плохо. Как быть? Опубликовать свои собственные результаты по тому же островку? Это не принесло бы пользы – все равно ситуация оставалась бы неопределенной, ведь наши Данные не могли служить опровержением оригинальной статьи. Если Эрика была неправа, сама должна была сделать заявление в научной печати, признав, что ошибалась. Тем временем я вышел и на других соавторов статьи, они всячески выказывали готовность к сотрудничеству; но образцов по-прежнему не было и в помине.

В сентябре 1999 года в Кембридже проходила конференция, на которой и Эрика, и я должны были выступать. Конференция была посвящена Европе, я заблаговременно подал заявку и собрался сделать сообщение о нашем европейском исследовании. Эрику пригласили с докладом об островах Тихого океана и, как мы предполагали, о митохондриальной рекомбинации. Как правило, научные конференции проходят в обстановке подчеркнутой вежливости и миролюбия. Председатель заседания кратко представляет следующую тему; докладчик выходит и делает свое сообщение, обычно иллюстрируя его несколькими слайдами; раздаются вежливые аплодисменты; из зала задают несколько вопросов; в этом месте могут еще немного поаплодировать. Председатель переходит к представлению следующего доклада. Когда подошла очередь Эрики выступать, в воздухе повисла ощутимая атмосфера ожидания, предвкушения развязки. Зал совершенно затих, не желая упустить ни слова.

Однако Эрика начала с того, что о рекомбинации она говорить не будет. По залу прокатилась волна удивленного шепота. Какой же был смысл ей лететь с другого полушария на конференцию по генетической истории Европы, если не для того, чтобы поговорить о рекомбинации? Пока Эрика произносила свой текст о других аспектах ее исследований в тихоокеанском регионе, я собирался с мыслями: я понимал, что после выступления мне придется задать прямой вопрос о результатах ее работы на Нгуна, даже если этот островок совсем не будет упомянут в докладе. Это был единственный способ как-то прояснить происходящее. Станет она отстаивать свои результаты или нет? Эрика закончила выступление, я поднял руку, и председатель предложил мне задать свой вопрос. Я страшно волновался, сердце так колотилось, что мне были слышны удары. Но тема была настолько важной, что я собрался и заговорил насколько мог бесстрастно и спокойно.

«Эрика,– начал я,– хотя вы в докладе этого не касались, всех в этой аудитории, как вы догадываетесь, интересуют те выводы, относительно митохондриальной ДНК, к которым вы пришли на основании исследований по острову Нгуна. Вам известно и то, что моя лаборатория не обнаружила признаков рекомбинации в пробах с того же самого маленького острова. В научной прессе высказывалось предположение (такая публикация действительно была, и ее автором был не я), что в последовательностях ДНК, представленных в вашей статье, могла оказаться системная ошибка. Как вы прокомментируете это предположение?»

Она без запинки ответила, что проверяла все свои данные и отвечает за их правильность.

Я продолжал: «В этом случае, Эрика, почему вы отказались предоставить мне ваши образцы оригинальной ДНК для проведения независимой экспертизы?»

Весь конференц-зал замер в полной тишине.

«Я не отказывалась»,– был ответ.

«Но вы не ответили на мою просьбу прислать их, что по сути и означает отказ»,– возразил я.

Скандал обещал получиться первоклассным. Эрика по полной программе обвинила меня в том, что я необъективен и, подвергая сомнению ее результаты, преследую не научные, а личные интересы. К счастью, мне не пришлось отвечать на такое обвинение – в этот момент кто-то из зала задал еще вопрос на интересовавшую всех тему о данных по рекомбинации и получил ответ, который показался мне столь же неубедительным. В тот момент у многих присутствующих в зале не могли не зародиться сомнения относительно достоверности результатов Эрики. И все же к концу заседания вопрос еще не был решен окончательно. Заблуждения не были признаны. Пока.

После конференции некоторые соавторы Эрики, которые выполняли с ней ту работу, прижали ее к стенке, требуя прояснить ситуацию. В конце концов, она признала, что последовательности были определены неверно, и в августе 2000 года, почти через полтора года после первой статьи, были опубликованы поправки. По каким-то необъясненным причинам последовательности в самом начале контрольного региона оказались сдвинутыми на десять позиций. Подобное иногда может случиться, когда в аппарате для определения последовательностей происходит сбой. Азотистое основание, которое машина посчитала мутацией в позиции 76, на самом деле оказалось нормальным основанием для позиции 86. Так что никакой мутации 76 не было вообще, Мы добрались до истины, пройдя неприятнейший и изматывающий путь. Никто не застрахован от ошибок. Однако так долго и с таким упорством настаивать на своей непогрешимости в столь серьезном и важном деле – на мой взгляд, это противоречит научной этике. Но главное – мы доказали свою правоту. Митохондрия выдержала испытание рекомбинацией и устояла.

Дата добавления: 2015-08-14 | Просмотры: 508 | Нарушение авторских прав