После церемонии на пляже мы отправились в поход. Линда отыскала такой район на Большом острове, где вокруг была красотища и ни души. Мы шагали с тяжелыми рюкзаками под палящим солнцем по лунным пейзажам из застывшей лавы, пока не достигли моря. На побережье мы провели четыре дня: валялись голышом на безлюдном пляже, плавали с рыбками и черепахами, любили друг друга на песке под пальмами. И когда я засыпал под рокот океанских волн и шелест пальмовых листьев, холодная неандертальская степь уходила куда-то в неизбывное далеко. Вот такая восхитительная передышка случилась у меня в тот крайне напряженный период.
Гавайский перерыв был недолог. Через неделю после возвращения я уже выступал на Мировом конгрессе генетиков в Берлине. В докладе я рассказал о технических и методических продвижениях в прочтении генома, а также о митохондриальных результатах. До смерти хотелось рассказать о чем-то более существенном, но было нечего. Еще с докладом выступал Эрик Лэндер, одна из главных фигур, стоящих за общими работами по прочтению человеческого генома. Как по мне, так его ум и проницательность даже пугали немножко. Мы и раньше встречались с ним и в Колд-Спринг-Харбор, и в Бостоне, где он возглавлял Институт Брода (весьма авторитетный исследовательский институт, посвященный геномике), и я частенько выигрывал от его советов. После конгресса он приехал в Лейпциг, в нашу лабораторию. Новые четыре аппарата Illumina все никак не могли доставить, а с нашим одним мы ничего не успевали, потому что на один цикл требовались две недели и еще какое-то время на компьютерную обработку. А у Эрика в его институте таких аппаратов стояло несколько — он был активным поборником этой технологии. И он предложил помощь. До конца моего персонального дедлайна оставалось всего несколько дней, поэтому я без колебаний поймал его на слове. К нашему собственному сроку мы, конечно, не успевали, но могли бы успеть к концу 2008 года, как было объявлено.
Двухлетний срок подходил к концу, и по мере его приближения Nature и Science начали вовсю обхаживать нас, предлагая подать статью к ним. Я бы, конечно, поступил так же, как в 1996-м, когда публиковал первые данные по неандертальским генам, — отправил бы статью в Cell, самый серьезный журнал по молекулярной биологии. Но и в публикации в двух самых престижных журналах были свои плюсы. Многие мои студенты и аспиранты хотели бы видеть свои имена среди авторов Nature и Science, это сулило, как им казалось, хорошие карьерные перспективы. В июне к нам приехала Лора Зан, редактор Science, она хотела обсудить статью про неандертальский геном. Science издается Американским обществом передовых научных достижений (AAAS), и вскоре после визита Лоры я получил приглашение сделать доклад по работе над неандертальцем на ежегодном пленарном заседании AAAS в Чикаго, в середине февраля 2009 года. Это давало нам четкие сроки окончания работы, в которые я непременно рассчитывал уложиться. Так что приглашение я принял. И это означало, что публиковаться мы будем, скорее всего, в Science.
Как это часто бывает, процесс затянулся. До конца октября мы готовили библиотеки для Illumina, где ДНК были помечены специальными неандертальскими метками. Мы секвенировали небольшую порцию библиотек на нашей Illumina и определяли количество молекул — насчитали около миллиарда фрагментов. Вполне досточно, чтобы прочитать весь геном. Затем образцы посылались в Институт Брода для секвенирования. Полученные результаты поступали к Мартину Кирхеру, а его программы могли выстраивать последовательности с меньшим числом погрешностей, чем коммерческие программы Illumina. Его программы работали с таким колоссальным объемом информации, что перегонять данные по интернету фактически не было никакой возможности. Поэтому мы организовали пересылку жестких дисков с большим объемом памяти из Бостона в Лейпциг.
В середине января 2009 года мы получили из Бостона два диска с результатами нескольких первых запусков. И тогда проявилась вся польза специальных неандертальских меток. Мартин обнаружил, что все последовательности одного из запусков бродовской Illumina не имели таких меток. Все! Очевидно, что-то произошло с образцами уже в институте. Ситуация немного нас напугала. Я было решил вернуть все назад и начать секвенировать у нас в лаборатории, благо четыре Illumina уже доставили и отладили. Но результаты с двух других твердых дисков из Бостона выглядели вполне прилично, и мы остались с командой Эрика. Наконец 6 февраля мы получили от Эрика быстрой почтой 18 жестких дисков. Не сказать чтобы не вовремя. Через шесть дней, 12 февраля, начиналась конференция AAAS.
Мартин, Эд и Удо занялись данными из Института Брода. Распределение специфических меток, распределение по размерам фрагментов было таким же, как и при прогонах на нашей Illumina. То же получилось, когда Удо выстроил все последовательности в порядке друг относительно друга — опять-таки схожи с нашей Illumina. Вот радость-то! AAAS настаивала на пресс-конференции вдобавок к моему докладу, и я все боялся, что мне нечего будет на ней сказать. А теперь я мог объявить, что у нас имеются все составляющие полного генома, хоть и с однократным покрытием. И как самое первое заявление по проекту мне хотелось сделать именно в Лейпциге, городе, все еще не стряхнувшем до конца свое социалистическое прошлое, точно так же и пресс-конференцию AAAS хотелось устроить здесь. К тому же я хотел провести ее совместно с компанией 454 Life Sciences в знак признательности за поддержку проекта на первых порах. AAAS была не против, и мы вместе с 454 организовали пресс-конференцию в Лейпциге с видеотрансляцией в Чикаго, чтобы и оттуда участники заседания и журналисты могли задавать вопросы. А потом я полечу в Чикаго читать свой доклад, запланированный на 15 февраля.
На все приготовления у нас оставалось шесть дней. Я сосредоточился на своей речи для пресс-конференции и докладе в Чикаго — говорить я собирался в основном о технических трудностях, которые нам пришлось преодолеть на пути к первому геному вымершего человека. Я описал, как Томи Маричич метил радиоактивными метками наши вытяжки и как он потом определил и усовершенствовал методические приемы на тех этапах, где потеря ДНК оказалась максимальной; как мы придумали специфические метки, которые присоединялись к фрагментам ДНК в условиях “чистых комнат” и как это помогло устранить из последовательности фрагменты с загрязнениями, исказившими результаты пилотного эксперимента; как тщательный анализ Эдриана Бриггса и Филипа Джонсона выявил картину ошибок в последовательностях ДНК; и как потом Эд Грин и Удо Штенцель разработали программы для построения самой последовательности генома, обойдя множество подводных камней.
И еще я хотел сказать кое-что о самом неандертальце. У нас не было времени выстроить всю последовательность, еще меньше времени оставалось на анализ миллиарда фрагментов. Но к счастью, за прошедшие полгода Удо вместе с коллегами работал с данными, полученными по 454. А это все же больше ста миллионов фрагментов. И на их основе уже можно было немножко “пощупать” нашего неандертальца. Эд разобрал две гипотезы касательно якобы эволюционного наследия неандертальцев: некоторые ученые считали, что два определенных варианта генов могли появиться в современном человеческом геноме в результате генетического потока от неандертальцев. Один из этих генов занимает довольно большую область на 17-й хромосоме, его размер около 900 тысяч нуклеотидов, и у многих европейцев он перевернут (или развернут в обратном направлении, инверсирован). Полная генеалогическая летопись исландцев дает превосходное доказательство, что эта инверсия немного повышает плодовитость у женщин. Возможно ли, что она берет начало от неандертальского генома, как считают некоторые исследователи? Эд проверил этот участок на наших последовательностях, и ни у одного из трех неандертальских особей не нашлось ничего подобного. Естественно, из этого не следует, что у неандертальцев не было этой инверсии, но вероятность ее неандертальского происхождения все же несколько снизилась. Кроме того, исследовали еще один ген на 8-й хромосоме. Мутации в этом гене — а их известно несколько вариантов у современных людей — резко уменьшают размер мозга. Существовало предположение, что тот вариант мутантного гена, который встречается в Европе и Азии, достался нам от неандертальцев. Но и в этом случае Эд не нашел искомого варианта в наших неандертальских выборках. Так что, присмотревшись к деталям, мы заключили, что нет ни намека на неандертальский генетический вклад в геном современных европейцев. Меня этот вывод удовлетворил, он вполне соответствовал митохондриальным данным, которые мы получили десять лет назад. Но нас еще ждали удивительные открытия в самый последний момент.
Глава 16Генетический поток?
Сидя в самолете из Чикаго обратно в Лейпциг, я пытался трезво оценить наши текущие дела по проекту. Да, мы получили всю требуемую последовательность ДНК, но работы оставалось еще много. Первое, что напрашивалось, — наложить неандертальскую последовательность с Illumina на геномную последовательность шимпанзе и на реконструированный геном общего предка шимпанзе и человека. Лейпцигской команде нужно было адаптировать компьютерные программы, написанные Удо и Эдом для 454, под обработку новых данных с Illumina.
И когда программы будут готовы, можно будет начать выяснять наши родственные связи с неандертальцами. Когда разошлись наши линии? Насколько мы отличаемся? Скрещивались ли люди с неандертальцами? Найдутся ли гены, которые у людей и неандертальцев изменялись в каком-нибудь интересном для нас направлении? Чтобы найти ответы, нам понадобится гораздо больше народу, чем у нас в лаборатории, — понадобится участие многих ученых со всего мира.
Еще в 2006 году я осознал исторический масштаб задуманного. И не только потому, что мы впервые прочтем геном доисторического человека, но и потому, что секвенирование полного генома млекопитающих будет выполняться силами небольшой лаборатории. Раньше за подобный проект мог взяться только крупный центр по секвенированию. Но даже и такие крупные центры работают в связке с научными институтами, где анализируются различные закономерности в полученных данных. Нам, очевидно, тоже требовалось собрать нечто вроде консорциума. Тогда, в 2006-м, я уже прикидывал, из каких областей нам понадобятся специалисты и с кем бы я хотел работать.