Расшифрованный код Ледового человека: От кого мы произошли, или Семь дочерей Евы - Брайан Сайкс

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 митохондриальной 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 р 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. Гак 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 разные митохондрии. 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 ДНК А, содержащий мутацию 76, попал в ДНК В.

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 Мэйыарду 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.