какой восторг меня привело обнаружение первого СНИПа ледникового периода в исследовании Алекса Гринвуда (см. главу 9). Он тогда реконструировал последовательность ДНК мамонта и по ходу дела нашел позиции, где в паре хромосом находились разные нуклеотиды. А теперь мы хотим перебрать сотни тысяч подобных СНИПов. Нам нужно узнать, есть ли в человеческом геноме среди полиморфных позиций такие, которые присутствовали у неандертальца 40 тысяч лет назад, много раньше тех мамонтов ледникового периода. И хотя мы работали над этим уже много лет, все равно конечная цель казалась мне чистой фантастикой.
Логика поиска неандертальской ДНК оставалась той же, что и в 1996 году, когда мы впервые занялись митохондриальным геномом. Примерно так: если неандертальцы жили только на европейской и западноазиатской территориях, то их ДНК, существуй она сегодня, скорее всего, сосредоточена там. Так что, предположив успешное скрещивание неандертальцев и древних европейцев, мы допускаем, что сегодня по Европе гуляют носители неандертальских генов, доставшихся им 30 тысяч лет назад. В этом случае европейская мтДНК в среднем будет больше похожа на неандертальскую, чем у современных африканцев. Но у нас тогда получилось, что европейцы и африканцы в равной мере отличаются от неандертальцев (или похожи на них), поэтому мы заключили, что наследственного вклада мтДНК в геном современного человека не было. Для ядерного генома справедливы те же рассуждения: если неандертальцы ничего не оставили современному человеческому геному, то в среднем все современные популяции людей будут равно отличаться от них. Правдоподобие выводов только увеличится, если мы учтем данные по большому числу СНИПов и большому числу индивидов. А если все же существует неандертальский вклад в ту или иную человеческую популяцию, то эта популяция будет больше похожа на неандертальскую последовательность, чем все остальные популяции. Вот именно с этим и начали разбираться Дэвид, Ник и Джим: выявлять те полиморфизмы, которые отличают европейцев от африканцев (их геномы Джим уже отсеквенировал). А потом будут определять, сколько из этих полиморфизмов, соответственно европейских и африканских, найдется в неандертальском геноме. Если неандертальцы ближе к европейцам, то у них будет больше общих полиморфизмов (СНИПов), чем с африканцами. И это будет указывать на генетический поток от неандертальцев к европейцам.
В апреле 2007 года, готовясь к очередной конференции в Колд-Спринг-Харбор, Джим, Ник и Дэвид прислали мне первые заметки по неандертальским генам. Выводы они основывали на данных по методике 454. Чтобы протестировать метод, они взяли два генома, европейца и африканца, определили, по каким СНИПам они различаются, а затем сравнили эти СНИПы с полиморфизмами еще одного современного европейца. У них получилось, что у двух европейцев 62 процента общих полиморфизмов, а у второго европейца с африканцем — 38 процентов. Так что у жителей с одной и той же территории в среднем больше общих полиморфизмов, чем с жителями любых других территорий. На тот момент у ребят была возможность сравнить современные человеческие геномы с неандертальскими по 269 полиморфизмам, которые, как уже было известно, различаются у европейцев и африканцев. И получилось, что у неандертальцев с европейцами 134 общих полиморфизма, а с африканцами — 135. Практически пятьдесят на пятьдесят — я, собственно, так и думал, что примеси быть не должно. Такой результат мне импонировал еще и по другой причине. Он означал, что у нас в руках геном персонажа, равно близкого и европейцам, и африканцам. А значит, и загрязнений, пришедших из современного мира, не так уж и много, так как любые загрязнения должны добавлять европейские полиморфизмы, сближая неандертальцев с европейцами.
Восьмого мая 2007 года, за день до конференции в Колд-Спринг-Харбор, все члены нашей бригады — а у нее теперь было официальное название, Консорциум по исследованию неандертальского генома, — первый раз собрались вместе. Начал я нашу встречу с того, что познакомил всех с новой методикой специальных меток, которую мы ввели для последующего выявления загрязнений вне “чистой комнаты”. Потом рассказал о трех археологических местонахождениях и о костях, из которых нам предстояло получить ДНК. У нас имелись 1,2 миллиона нуклеотидов из костей Виндии, и мы уже стали метить эти фрагменты. Еще у нас имелись в запасе 400 тысяч нуклеотидов из костей типового неандертальца из долины Неандерталь, тех самых, что послужили для реконструирования митохондриального генома в 1997-м. И наконец, у нас были кости из пещеры Эль-Сидрон в Испании, и из них мы выделили в общей сложности 300 тысяч нуклеотидов; в этом местонахождении Хавьер Фортеа специально для нас поднимал кости в стерильных условиях.
Слушать о неандертальских местонахождениях с костями было несказанно спокойнее, чем вести мудреные споры о технических трудностях выделения и секвенирования ДНК из этих костей. А тот факт, что неандертальцы отстоят и от европейцев, и от африканцев на примерно одинаковое нуклеотидное расстояние, впечатлил всех. Но Дэвид Рейх при этом здраво отметил, что у нас всего лишь 269 СНИПов и на основе этой небольшой выборки мы можем лишь исключить большой генетический вклад в европейский геном. На самом деле 90-процентный доверительный интервал для полученного 49,8-процентного сходства неандертальцев с европейцами составлял диапазон 45–55 процентов. Это означало, что с вероятностью 90 процентов неандертальский вклад в современный европейский геном не превышает пяти процентов. А с вероятностью 10 процентов неандертальцы оставили нам в наследство больше пяти процентов своих генов. С подобным вероятностным подходом я чувствовал себя на своем поле. Ведь если начать спорить относительно костных форм, отверстий, гребней и т. п., то как реально оценить собственную уверенность в выводах? Никак не оценишь. И даже если собрать больше данных, это все равно не исправит ситуацию. А ДНК исправит.
Дэвид тем временем на основе тех же СНИПов, определенных Джимом, проводил собственное исследование. Он сравнивал все характерные для современного человека СНИПы с соответствующими участками ДНК у шимпанзе. Сравнив, он мог определить, какие из вариантов или аллелей предковые, а какие получены уже в человеческой линии. Чем дальше расходятся во времени неандертальская и человеческая линии, тем меньше должно быть у неандертальцев СНИПов, выявленных у современных людей. Когда у Дэвида набрался 951 вариант современных “африканских” полиморфизмов, он высчитал, какая доля из них присутствует у современных европейцев: 31,9 процента. А в наших неандертальских последовательностях нашлось 17,1 процента этих СНИПов, то есть примерно в два раза меньше, чем у европейцев. Если принять, что размер популяций оставался более или менее постоянным, это давало оценки времени отделения неандертальцев от африканцев в 300 тысяч лет (а мы помним возраст разъединения африканской и европейской популяций — 100–200 тысяч лет). Пока все сходилось, и результат меня радовал. У нас со всей определенностью сложилась последовательность ДНК, принадлежавшая некоему существу со своей отдельной генетической историей. Но Дэвид все время охлаждал мой пыл — мол, данных пока маловато. И правда, 90-процентный доверительный интервал давал долю продвинутых аллелей у неандертальцев от 11 до 26 процентов. И все же мы были на верном пути.
Но вот мы перешли на секвенирование с помощью Illumina, и данные стали поступать все быстрее и быстрее. Наши телефонные совещания два раза в месяц тянулись все дольше, и мы решили устраивать их раз в неделю. В январе 2009 года, незадолго до конференции AAAS, я попросил Ника и Дэвида провести быстрый анализ данных 454. Все же они составляли 20 процентов всего массива. Мне хотелось прикинуть, если скрещивание с неандертальцами все же было (хотя я в это и не верил), то какой наибольший процент неандертальской ДНК теоретически может присутствовать в человеческом геноме так, чтобы мы с известной вероятностью не видели ее, не натыкались на нее в своих поисках. Иными словами, насколько большой вклад неандертальцев мы можем пропустить. Эти оценки я предполагал представить на конференции AAAS.
Шестого февраля 2009 года я получил от Дэвида имейл. И там было написано: “Теперь у нас есть надежное доказательство, что неандертальская последовательность ближе к неафриканской части современного человечества, чем к африканской”. Я ошалел. Дэвид обнаружил, что неандертальская последовательность, которая у нас складывалась, схожа с европейской на 51,3 процента. Вроде бы от 50/50 почти не отличается, но только почти. У нас теперь было так много данных, что даже 0,22 процента оказалось бы надежным различием. То есть, если вычесть 0,22 из 51,3, все равно будет больше 50 процентов. Мне нужно было срочно пересматривать свои представления: неандертальцы скрещивались с предками европейцев. Однако оставалось и место для сомнений: вдруг методика вообще ошибочна? Дело в том, что у Дэвида получилось, что сходство неандертальцев с китайцами составляет 51,54 процента с возможной погрешностью в 0,28 процента, а неандертальцы никогда не заходили на территории современного Китая. Дэвида эти цифры тоже встревожили. Мы сошлись на том, что в принципе результаты расчетов блестящи, но могут обернуться таким же потрясающим провалом. По итогам истерического обмена имейлами с Ником и Дэвидом я согласился, что лучше пока держать эти расчеты в тайне и не обнародовать на конференции AAAS. Потому что, сделай мы это, все средства массовой информации немедленно поднимут шум. И если потом обнаружится ошибка, то мы будем выглядеть полными идиотами. Лучше, как я решил, говорить в Чикаго на менее животрепещущие темы. Все сообщения о возможных неандертальских примесях решено было оставить до съезда в Хорватии, где после конференции AAAS соберутся все члены консорциума.
Глава 17Первые результаты
Через два дня по возвращении из Чикаго я снова сидел в самолете, теперь на пути в Загреб. Я должен был читать лекцию о нашем проекте в Хорватской академии наук и искусства. А на следующий день я уже летел на юг, в Дубровник, на встречу участников консорциума и хорватских коллег, которую организовали в гостинице за городом, на берегу моря. Нам предстояло не только воздать должное успехам и достижениям, но и утвердить порядок дальнейшей работы и публикаций по неандертальскому геному.