Саванте Паабо: подсказки ДНК о нашем внутреннем неандертальце

Я хочу вам рассказать о том, что мы можем узнать из изучения генома живых людей и вымерших людей. Но перед тем, как я это сделаю, я хочу вам кратко напомнить то, что вы уже и так знаете: что наши геномы, наш генетический материал, хранятся почти в каждой клетке наших тел в хромосомах в форме ДНК, которая является известной двухцепочечной спиральной молекулой. И генетическая информация содержится в форме последовательности из четырёх оснований, которые обозначаются буквами А, Т, Ц и Г Информация в ней дублирована -- по одному набору на каждой цепи, что очень важно, поскольку когда формируются новые клетки, эти цепи расходятся и новые цепи синтезируются на основе старых в практически безупречном процессе.

Но ничто, конечно, в природе не безупречно на 100%, так что иногда происходит ошибка и встраивается неправильное основание. И мы можем увидеть результат такой мутации, если сравним последовательности ДНК между сидящими в этом зале, например. Если мы сравним мой геном с вашими, приблизительно каждые 1200-1300 букв у нас будут отличаться. И такие мутации накапливаются равномерно с течением времени. А если мы добавим сюда шимпанзе, мы увидим больше различий. Приблизительно одна буква из ста У шимпанзе будет отличаться.

И если вы потом заинтересуетесь историей части ДНК или всего генома, вы можете реконструировать историю ДНК, пользуясь теми различиями, которые вы увидели. И обычно мы изображаем предположения о ходе истории В форме деревьев как вот это. В этом случае всё очень просто. Две последовательности человеческой ДНК ведут к общему предшественнику довольно быстро. Гораздо дальше расположен наш общий предок с шимпанзе. И так как эти мутации возникают равномерно с течением времени, вы можете преобразовать эти различия в приблизительное время, когда два человека, обычно, имели общего предка - около половины миллиона лет тому назад, а с шимпанзе, это будет в порядке пяти миллионов лет тому назад.

Итак, то, что случилось в последние несколько лет, это то, что появились технологии, которые позволяют видеть много-много частей ДНК очень быстро Так мы теперь можем в пределах часа определить весь человеческий геном. Генотип каждого из нас, конечно,сформировался на основе двух геномов человека: одного от матери и одного от отца. И их длина составляет около трех миллиардов таких букв. И мы обнаружим, что два генома во мне, или один мой геном, который мы хотим использовать, Будет нести три миллиона различий, что-то около. И потом, что вы можете также сделать, это спросить: «Как эти генетические различия распределены по миру?» И если вы так сделаете, вы найдете некоторое количество генетических вариаций в Африке. А если вы посмотрите за пределы Африки, вы вообще-то найдете меньше разнообразия. Это удивительно, конечно, потому что примерно в шесть-восемь раз меньше людей проживает в Африке, чем за пределами Африки. Но у людей в Африке генетическое разнообразие больше.

Более того, почти все генетические варианты, которые мы видим за пределами Африки, имеют близкородственные последовательности ДНК к тем, которые вы находите в Африке. Но если вы посмотрите на Африку, там есть компонент генетической вариации у которого нет близких соответствий снаружи. Поэтому модель для объяснения этого, основана на том, что часть африканских мутаций, но не все они, распространились и колонизовали остальную часть мира. И датирование этих генетических различий привело к пониманию, что современные люди - люди, практически не отличающиеся от меня и вас - развились в Африке достаточно недавно, от 100 до 200 тысяч лет назад. И позже, между 100 и 50 тысячами лет назад или около вышли из Африки, чтобы колонизовать весь остальной мир.

Поэтому мне нравится говорить, что с генетической точки зрения мы все африканцы. Мы либо живем внутри Африки сегодня, или мы в недавней ссылке. Другой вывод из этих недавних истоков современного человека состоит в том, что генетические вариации в общем и целом широко распространены в мире в разных местах, и они обыкновенно изменяются постепенно, если смотреть с высоты птичьего полета, по крайней мере. И поскольку существует множество генетических вариаций и у них есть различные степени, если мы определим последовательность ДНК - геном одного индивидуума - мы можем довольно точно оценить, откуда этот человек, при условии что его родители и деды не очень далеко передвигались.

Но значит ли это, как многие люди полагают, что существуют огромные генетические различия между группами людей: на разных континентах, к примеру? Итак, мы тоже можем начать задавать такие вопросы. В процессе реализации, например, находится проект по определению последовательности ДНК тысячи человек, чьи геномы из разных частей мира. Они определили последовательности 185 африканцев из двух популяций Африки. (Они) определили последовательности ДНК у приблизительно такого же количества людей В Европе и в Китае. И мы можем начать говорить о том, как много различий мы находим, как много оснований, которые различны по крайней мере в одной из тех индивидуальных последовательностей. И их много: 38 миллионов различных позиций.

Но мы можем поставить вопрос: «Есть ли какие-либо абсолютные различия между Африканцами и не-Африканцами?» Возможно, большинство из нас представляет, что различия огромны. И с абсолютным различием, я имею в виду различие, когда у всех людей внутри Африки в определенном положении, у ста процентов, - находится одна буква, а у каждого за пределами Африки другая буква. Ответ на это заключается в том, что среди тех миллионов различий, нет ни одного такого положения. Это может быть удивительным. Может быть один человек был ошибочно классифицирован или что-то вроде того. Мы можем несколько упростить задачу и сказать: «В скольких положениях мы обнаружим у 95 процентов людей в Африке один вариант, 95 процентов иной вариант, и число таких положений - 12.

Итак, это очень удивительно. Это значит, что когда мы смотрим на людей, на человека из Африки и человека из Европы или Азии, мы не можем, для отдельного локуса генома предугадать с 100 процентной точностью, какой ген несёт человек. И только в 12 случаях мы можем быть уверенными на 95 процентов. Это может показаться удивительным, потому что мы можем, конечно, посмотреть на этих людей и довольно легко сказать, откуда родом их предки. Это означает, что те черты, которые мы рассматриваем и с лёгкостью замечаем: черты лица, цвет кожи, структура волос, - определены не отдельными генами с большим влиянием, но большим количеством генетических вариаций, которые отличаются по частоте встречаемости в разных частях мира.

Есть еще один факт относительно признаков, которые нам так легко заметить друг в друге, который, я думаю, стоит рассмотреть, это то, что в буквальном смысле слова они правда на поверхности нашей кожи. Это то, о чем мы только что говорили: черты лица, структура волос, цвет кожи. Есть также множество характеристик, которые различаются между континентами, такие, которые относятся к тому, как мы перерабатываем пищу, которую едим, или как наш иммунитет справляется с микробами, которые пытаются внедриться в наш организм. Но это все части нашего тела, которыми мы непосредственно взаимодействуем с нашей окружающей средой, в непосредственной конфронтации, если позволите. Легко представить, как в особенности на эти части тела быстро оказывалось влияние отбора окружающей среды и как это сдвинуло частоту генов которые затронуты этим отбором. Но если мы взглянем на другие части нашего тела, где мы не взаимодействуем напрямую с окружающей средой: наши почки, наши печени, наши сердца,- невозможно сказать, просто взглянув на органы, из какой они части света.

Также существует ещё один интересный факт, который следует из осознания того, что у людей есть недавний общий предок из Африки, и он заключается в том, что когда эти люди появились около 100000 лет назад, они не были единственными на планете. Вокруг были и другие формы человека, и возможно наиболее известные из них -неандертальцы, эти формы человека, отличающиеся крепостью телосложения, по сравнению с оставшимся здесь современным человеческим скелетом справа - существовавшим в Западной Азии и Европе начиная с нескольких сотен тысяч лет тому назад. Поэтому интересным вопросом является, что же случилось, когда они встретились? Что случилось с неандертальцами?

И чтобы начать отвечать на эти вопросы, моя исследовательская группа, которая уже 25 лет работает над методами выделения ДНК из остатков неандертальцев и вымерших животных, которым уже десятки тысяч лет. Это связано со множеством технических проблем: как извлечь ДНК, как как преобразовать её так, чтобы можно было секвенировать. Необходимо работать очень аккуратно, чтобы сохранить чистоту эксперимента, избегая занесения вашей собственной ДНК. Все вышесказанное, объединенное с этими методами, которые дают возможность очень быстро секвенировать много молекул ДНК, позволили нам в прошлом году представить первую версию генома неандертальца, чтобы теперь любой из вас мог посмотреть в интернете, на геном неандертальца, или хотя бы на 55 процентов от него, которые мы пока что смогли реконструировать. И Вы можете начать сравнивать его с геномами людей, которые живут сегодня.

И один вопрос, который вы затем можете захотеть задать это: что же случилось, когда мы встретились? Мы скрещивались или нет? И, чтобы ответить на этот вопрос, нужно посмотреть на неандертальца, который пришел из Южной Европы, и сравнить его с геномами людей, живущих сегодня. Поэтому мы теперь пытаемся сделать то же с парами людей, начиная с двух Африканцев, смотря на два африканских генома, мы находим места, где они отличаются друг от друга, и в каждом случае мы спрашиваем: «Каков неандерталец? Он похож скорее на одного африканца или на другого?» Мы ожидаем не увидеть никакой разницы, потому что неандертальцы никогда не были в Африке. Они должны одинаково отличаться, потому что нет никакой причины, по которой один африканец был бы генетически ближе неандертальцу, чем другой. Так и есть. Говоря на языке статистики, нет никакой разницы между тем, как часто гены одного африканца соответствуют генам неандертальца, по сравнению с другим африканцем. Но разница есть, если мы посмотрим на европейского человека и на африканца. Тогда, гораздо более часто, неандерталец соответствует европейцу, по сравнению с африканцем. То же самое верно, если мы посмотрим на человека из Китая и на африканца, неандерталец соответствует человеку из Китая чаще. Это может показаться удивительным, потому что неандертальцы никогда не были в Китае.

Поэтому модель, которую мы предложили для объяснения этого явления, в том, что когда современный человек вышел из Африки, когда-то позже, чем 100000 лет назад, они встретились с неандертальцами. Предположительно, это впервые случилось на Ближнем Востоке, где жили неандертальцы. Если они скрещивались друг с другом там, тогда современные люди, которые стали предшественниками всех за пределами Африки передали этот Неандертальский компонент в составе их генома остальному миру. Так что сегодня люди, живущие вне Африки, имеют около двух с половиной процентов ДНК от неандертальцев.

Поэтому, имея геном неандертальца на руках в качестве точки опоры и имея технологии для исследования древних останков и для извлечения ДНК, мы можем начать применять их где-то ещё в мире. И впервые мы так и сделали в Южной Сибири, в Алтайских горах, в месте, называемым Денисова, в пещере в этой горе, где археологи в 2008 году нашли маленький кусочек кости - это его копия - и поняли, что эта часть кости является дистальной фалангой мизинца человека. И она достаточно хорошо сохранилась, чтобы мы установили ДНК этого человека, и даже лучше чем для неандертальцев в целом, и начать сопоставлять эту ДНК с геномом неандертальца и с сегодняшними людьми. И мы обнаружили, что этот человек имел общего предка по последовательности ДНК с неандертальцами около 640000 лет назад. И еще раньше, 800000 лет назад есть общий предшественник с сегодняшними людьми.

Так что этот человек происходит из популяции, которая имеет общее начало с неандертальцами, но очень давно, и потом ведет долгую независимую историю. Мы называем эту группу людей, которую мы описали впервые из этого маленького-маленького кусочка кости, денисовскими людьми, в честь этого места, где они были впервые описаны. Теперь мы можем задать про денисовских людей тот же вопрос, что и про неандертальцев: «Скрещивались ли они с предками современных людей?» Если мы зададим этот вопрос, и сравним геном денисовских людей с людьми по всему миру, мы будем удивлены, не найдя никакого остатка ДНК денисовских людей в людях, живущих в Сибири сегодня. Но мы находим его в Папуа – Новой Гвинее и на в других островах Меланезии и Тихого океана. Так что это, по-видимому, значит, что денисовские люди в прошлом были более распространены, так как мы не думаем, что предки меланезийцев когда-то были в Сибири.

Благодаря изучению этих геномов вымерших людей, мы начнем приходить к картине того каким был мир, когда современные люди начинали выходить из Африки. На Западе были неандертальцы; на Востоке - денисовские люди и может быть также другие формы людей, которые еще не открыты. Мы не знаем, где проходили точные границы между этими людьми, но мы знаем, что в Южной Сибири, были как неандертальцы, так и денисовские люди, по крайней мере некоторое время в прошлом. Потом современные люди появились где-то в Африке, вышли из Африки, по-видимому на Ближний Восток. Они встретились с неандертальцами, смешались с ними, продолжили распространяться по миру, и где-то в Южной Азии они встретили денисовских людей, смешались с ними и продолжили двигаться дальше в сторону Тихого океана. И потом эти ранние формы людей исчезают, но они продолжают жить немножко сегодня в некоторых из нас - в тех людях за пределами Африки, в которых два с половиной процента их ДНК передалось от неандертальцев, а люди в Меланезии хранят приблизительно дополнительные пять процентов от денисовских людей.

Значит ли это, что всё-таки существует абсолютная разница между людьми за пределами Африки и внутри Африки, в том, что люди за пределами Африки имеют этот древний компонент в их геноме от этих вымерших форм людей, когда у Африканцев его нет? Я не думаю, что это так. По-видимому, современные люди зародились где-то в Африке. Они распространились также по всей Африке и, конечно, и там были более древние, ранние формы людей. И так как мы смешивались где-то ещё, я почти уверен, что однажды, когда у нас, возможно, будет геном также ранних форм людей из Африки, мы обнаружим, что они смешивались с ранними современными людьми в Африке.

Итак, подведём итог: что мы узнали, изучая геномы сегодняшних людей и вымерших людей? Мы узнали, возможно, много вещей, но одна вещь, которую я нахожу важной для упоминания, это то, что я думаю, урок в том, что мы всегда смешивались. Мы смешивались с этими ранними формами людей, когда мы их встречали, и мы смешивались друг с другом после.

Спасибо за внимание.

(Аплодисменты)