Cell, где в 1997 году опубликовали наши первые результаты по неандертальским генам. И снова мы подчеркнули, что прямое тестирование на загрязнения в ядерных генах послужило бы лучше. На пятничных собраниях эта тема — как тестировать ядерные загрязнения — стала звучать все настойчивее.
Когда сбор данных для этой статьи был закончен, на первый план снова вышли проблемы с секвенированием неандертальского материала. “Не слишком ли мы медлительны?” — беспокоился я. Шел уже второй год проекта, и от публикации предварительных результатов — тех самых 3 миллиардов нуклеотидов, которые мы так громко пообещали, — нас отделяло всего несколько месяцев. Из-за этого наши пятничные собрания проходили очень напряженно. Я стал громогласным и язвительным (о чем очень потом сожалел), раздражался из-за некоторых бессодержательных споров или из-за не слишком лаконичного изложения текущего положения лабораторных дел. Но в действительности под всем этим лежало мое внутреннее ощущение, что двигаемся мы чересчур медленно. Частично наша медлительность объяснялась низким содержанием неандертальской ДНК в полученных библиотеках, но также, со всей очевидностью, и невысокой производительностью 454. В марте 2007 года компания 454 была продана фармацевтическому гиганту Roche. И хотя Майкл Эгхольм оставался целиком и полностью в нашем проекте, но те, кто занимался непосредственно секвенированием наших образцов, к осени уволились. Я подозревал, что Эгхольму и его коллегам непросто отдавать все внимание неандертальским делам. У меня впервые появился соблазн обратиться к конкурентам 454.
Одним из таких конкурентов был Дэвид Бентли, очень грамотный генетик, специалист по человеческому геному. Я встречался с ним на конференции в Колд-Спринг-Харбор в мае 2007 года. В 2005-м он перешел из Института Сэнгера под эгидой Wellcome Trust в компанию Solexa, недавно образованную на базе химического факультета Кембриджского университета. В Solexa он заведовал отделом разработки секвенаторов, представлявших серьезную конкуренцию даже ротберговской 454. В Solexa тоже прикрепляли к концам молекул адаптеры и эти фрагменты с адаптерами использовали для изготовления библиотек, амплификации и секвенирования. Но в отличие от 454 в Solexa амплификация производилась не внутри жировых капелек, а на стеклянных шариках: к их поверхности и прикреплялись адаптеры с цепочками ДНК. И получалось, что каждая молекула, осевшая на стеклянной поверхности, умножалась и вокруг нее образовывалось пятно, или кластер, с миллионом ее копий. Эти кластеры затем секвенировались с помощью добавления праймеров, ДНК-полимеразы и четырех нуклеотидов в достаточном количестве; каждый из четырех типов нуклеотидов метился своей флуоресцентной краской.
Первые пробные секвенаторы этого типа поступили в технологические центры в 2006 году. С их помощью можно было отсеквенировать фрагменты длиной в 25 нуклеотидов, а кроме того, как я слышал, они все время ломались. Но в принципе их потенциал был исключительно высок, потому что они обещали одновременное чтение не сотен или тысяч отдельных нитей, как в 454, а сразу нескольких миллионов. А в перспективе, когда технология будет отлажена, даже больше. Вскоре длина читаемых фрагментов увеличилась до 30 нуклеотидов, и пошли разговоры о некоем усовершенствовании, которое позволит читать нить сразу с двух сторон, так что общая длина может достигнуть 60 нуклеотидов. Это уже звучало интереснее для нас, исследователей древних ДНК. И другие стали обращать внимание на эти секвенаторы. В ноябре 2006-го биотехнологическая компания Illumina с базой в США перекупила Solexa, и Дэвид Бентли стал в этой обновленной компании заведующим по науке и вице-президентом.
На конференции в Колд-Спринг-Харбор я обсуждал с Дэвидом наш проект. Мы договорились, что я пошлю ему наши материалы с мамонтовыми или неандертальскими ДНК и он на них протестирует работу машин Illumina. Вообще-то мы даже уже начали потихоньку такое тестирование. В феврале 2007 года мы послали один из лучших экстрактов мамонтовой ДНК Джейн Роджерс в Институт Сэнгера, в Кембридж, а она как раз отвечала там за секвенаторы Solexa. Но к тому моменту она еще не откликнулась, поэтому, вернувшись с конференции, я принялся нетерпеливо забрасывать коллег из Сэнгера запросами. И вот в начале июня пришли результаты, которые нас несколько разочаровали. Эти технологии явно генерировали много ошибок. Компания изо всех сил работала над усовершенствованием технологий, но, кроме того, я понял, что большое число ошибок можно скомпенсировать огромным числом прочтенных фрагментов. В принципе можно попросту каждый фрагмент из библиотеки прочитать много раз, и тогда ошибки секвенирования будут хорошо видны, и их можно будет не учитывать при интерпретации. У Illumina, к сожалению, не было своего центра по секвенированию, поэтому нам пришлось покупать собственную машину. Из-за высокой востребованности этой технологии мы смогли получить ее только полгода спустя. Теперь машина могла читать уже 70 нуклеотидов, правда, все с тем же количеством ошибок. Их число возрастало по мере удлинения читаемой последовательности. В 2008 году новые поколения машин позволяли секвенировать с обоих концов цепочки каждый фрагмент из наших библиотек. Считая, что в древней ДНК фрагменты состоят примерно из 55 нуклеотидов, каждый фрагмент можно прочесть дважды, с одной и с другой стороны. А значит, практически для каждого фрагмента мы получим надежную последовательность.
В эту работу включился Мартин Кирхер, пришедший в 2007 году еще студентом-дипломником в группу биоинформатиков Дженет Келсо. Ему предстояло проанализировать данные, выданные Illumina. Его обманчиво широкая мальчишеская улыбка скрывала, как я чувствовал, излишнюю самоуверенность, граничащую с высокомерием, — наверное, с легкой руки его негласного наставника Удо. Сначала меня это ужасно раздражало, но потом я мало-помалу стал понимать, что парень часто оказывается прав. Я научился уважать его способность мгновенно ухватывать суть технической проблемы и организовывать непрерывный поток данных от секвенаторов к компьютерам, превращая решения в четко поставленные технические задания лаборантам. Да и работал он невероятно много. Мы все, и я, и Дженет, все больше и больше полагались на его хозяйское отношение к Illumina и на организованную им компьютерную обработку иллюминовских данных.
К 2008 году стало ясно, что если мы хотим закончить проект в обозримые сроки, то с технологией 454 нужно прощаться. Сильной стороной 454 считалась возможность считывать длинные фрагменты, но так как в наших материалах таких не было, это преимущество не играло на нас. Нам требовалось, наоборот, прочитать много коротких фрагментов, и как можно быстрее. В этом случае у Illumina было решительное преимущество перед 454. Но так сразу уйти от 454 мы не могли, потому что все наши программы, разработанные Эдом Грином и остальными, были адаптированы для обработки данных по 454. Нужны были существенные преобразования в процедуре обработки данных и возможность слияния различных наборов отсеквенированных прочтений. Ведь все эти технологии едва появились, так что просто взять и загрузить готовый софт было неоткуда. Все приходилось разрабатывать самим.
Приближалось лето 2008-го, и голова была забита всеми этими насущными проблемами. В середине июля как раз минет два года с той пресс-конференции. Ко времени мы, очевидно, не успеваем. Но журналисты начнут задавать вопросы — а когда? — и я должен хотя бы представлять новые сроки. У нас теперь имеются и кости, и наготовленные экстракты, и их хватит для получения 3 миллиардов нуклеотидов, но чтобы достичь цели, нужно перебросить секвенирование на Illumina. И тогда я решил взять деньги, отложенные для секвенирования на 454, и использовать их для покупки четырех новых машин Illumina. Если у нас будет одновременно работать пять машин, то мы справимся, а если машины доставят в срок, то даже успеем доделать геном к концу года. И снова приходилось обрывать сотрудничество. Я встретился с Майклом Эгхольмом на совещании в Дании. К счастью, он понял мои объяснения, но предсказал, что потом мы пожалеем, когда придется разбираться с этими “записками с описками”, как он пренебрежительно называл короткие прочтения Illumina.
Посреди всех эмоциональных взлетов и разочарований неандертальских дел я выкроил время для счастья. Первого июля мы с Линдой отправились на Гавайи, в Каилуа-Кона. Официально (как я объяснил в лаборатории свою отлучку) я поехал туда по приглашению Академии достижений на ежегодный съезд знаменитостей — музыкантов, политиков, ученых, писателей, — где можно в свободной обстановке поговорить, поделиться идеями и опытом друг с другом и сотней студентов со всего мира.
Меня, естественно, приятно будоражила перспектива провести несколько дней в компании знаменитых и мудрых людей, но не в этом главное. А в том, что мы с Линдой решили заодно и пожениться. Мы все откладывали свадьбу, в основном из-за меня: мне она казалась старомодной формальностью. Теперь же вот решились, отчасти из практических соображений (нужно было оформить пенсию в Германии на случай, если я отойду в мир иной раньше Линды), но хотели провести этот день вдвоем и отметить его каким-нибудь маленьким сумасбродством. Мы организовали церемонию со служительницей культа нью-эйдж на берегу моря — романтичнее не придумаешь. Жрица взывала к гавайским духам, дудела в раковину на четыре стороны света, извлекая из нее низкое гудение… Мы дали друг другу обет верности, и она объявила нас мужем и женой. Несмотря на практические цели женитьбы, я чувствовал, что церемония должным образом отразила связывавшую нас взаимную преданность. С Линдой моя жизнь стала насыщеннее, богаче, особенно после рождения Руне в 2005-м — не сравнить с моим прежним монашеским существованием мюнхенского профессора.