«Палеогенетика – это окно в будущее»
Нобелевская премия по физиологии и медицине в этом году досталась шведскому биологу Сванте Паабо, которого называют отцом нового научного направления — палеогенетики. В чём её уникальность, есть ли у неё практическая польза и какое нам, собственно, дело до неандертальцев и денисовцев, рассуждает академик РАН Александра Бужилова, директор антропологического института и музея МГУ.
— Александра Петровна, в чём, на ваш взгляд, научная ценность работы, за которую получена Нобелевская премия в области физиологии и медицины?
— Насколько мне известно, Нобелевский комитет подчёркивает, в первую очередь, научное достижение Сванте Паабо, связанное с расшифровкой геномов неандертальцев и денисовцев — ближайших нашему биологическому виду Homo sapiens двух ископаемых таксонов. И если про неандертальцев учёные знали давно, то история открытия другого параллельного человечества связана непосредственно с технологиями, разработанными в команде Паабо. Российские археологи, которые обнаружили эти костные останки, не предполагали, что работы в генетической лаборатории закончатся открытием нового биологического вида.
К своему открытию по полноценной расшифровке генов древних человечеств Сванте Паабо шёл последовательно, получив более 20 лет назад специальный проект, направленный на исследование древнейших генов и расшифровку генома неандертальцев. Была построена специальная лаборатория и новый Институт эволюционной антропологии общества Макса Планка в одном из районов Лейпцига. Многие хранители костных останков неандертальцев из различных европейских музеев встречались с Паабо, обсуждая успешность такой работы.
— А вы с ним встречались?
— Знаю его много лет и хочу подчеркнуть, что он обладает удивительным талантом оратора и научной убеждённостью, внушающей доверие своим собеседникам. Неудивительно, что в него поверили многие. В результате уже в первые пять лет после начала исследований были получены обнадёживающие результаты. К Сванте в лабораторию пришла талантливая молодёжь, которая работала с большим энтузиазмом. И, в итоге, открытия следовали одно за другим. На протяжении более десяти последних лет благодаря открытиям палеогентиков под руководством Паабо во многом изменилось наше представление об эволюции человека современного анатомического облика. Мы узнали такие детали, которые никакая другая наука не могла бы предоставить.
Заслуга Сванте Паабо ещё и в очень продуманной и последовательной интерпретации полученных результатов. К тому же, Сванте ещё и замечательный популяризатор науки. Его лекции слушаются на одном дыхании, он вовлекает в них слушателя, приглашая к совместному рассуждению и обсуждению палеогенетических результатов. Все эти особенности и стали основой успеха и признания заслуг Сванте Паабо. Я очень рада, что Нобелевский комитет сделал такой выбор.
— Тем не менее, основные материалы для своих исследований Сванте Паабо, насколько я понимаю, получил в Денисовой пещере, находящейся на Алтае. Там давно и успешно работают наши учёные. Почему тогда выделена только его работа?
— Раскопки на Алтае сибирские археологи проводят давно. Большая и дружная команда первоклассных специалистов из сибирского Института археологии и этнографии СО РАН под руководством академика Анатолия Деревянко сумела собрать богатейшую коллекцию артефактов, получить первые важные результаты по хронологии Денисовой пещеры, а также других памятников региона. Настойчивый поиск партнёров-генетиков по изучению генома ископаемых останков, который Анатолий Пантелеевич проводил в широком международном поле — это счастливая для нашей науки черта учёного, который хочет получить полноценный и качественный результат, рискуя использовать не только традиционные, но и едва зарождающиеся технологии.
Удача была на стороне Паабо и Деревянко: удивительная сохранность древней ДНК из образца, обнаруженного в Денисовой пещере, позволила уже на начальных этапах получить исключительные результаты. Удача не оставляет этот научный тандем и сегодня. Многие биологические открытия, связанные с анализом полных геномов, эффектов гибридизации, оценки селективного эффекта в ходе смешения денисовцев и сапиенсов, как и неандертальцев и сапиенсов — это во многом стало возможным благодаря алтайским материалам.
Не зря Сванте Паабо и Анатолий Деревянко в 2014 году получили высшую награду РАН — Большую золотую медаль имени М. В. Ломоносова за выдающийся вклад в разработку новой фундаментальной научной концепции формирования человека современного физического типа и его культуры.
— Но правильно ли то, что именно Сванте Паабо теперь называют «отцом палеогенетики»?
— Конечно, термин «палеогенетика», как и «палеопатология» возник давно, но сама область стала развиваться гораздо позднее, во многом при активном участии Сванте Паабо, благодаря ему и развитию его проектов. Так что тут трудно спорить с мнением, что он «отец палеогенетики». Дело в том, что Эмиль Цукеркандль и Линус Карл Полинг ввели термин «палеогенетика» в 1963 году в связи с изучением возможностей реконструкции полипептидных последовательностей ископаемых животных и растений. Это было научное прогнозирование ещё одной потенциальной исследовательской области в генетике; но сами генетики тут же указывали, что ограничения, связанные с очевидным распадом и гибелью ДНК в мёртвых организмах, не позволят этому направлению существенно продвинуться в науке. Как видите, понадобилось ещё примерно 50 лет, и прогноз не оправдался. У палеогенетиков в активе есть чудесное достижение анализа ДНК древностью около 400 тыс. лет. Успешное прочтение ДНК на следовых остатках (анализируется почва, на которой лежала древняя кость) — тоже достижение, достойное технологий XXI века.
— А какие важные научные выводы в области палеогенетики сделаны нашими учёными?
— Наши палеогенетики в 1990-е годы прошлого века обладали не меньшим энтузиазмом, чем Сванте Паабо. Через год после статьи Паабо о результатах анализа митохондриальной ДНК европейских неандертальцев наш учёный Игорь Овчинников опубликовал свои результаты о мтДНК неандертальца из Мезмайской пещеры (на Северном Кавказе). Правда, выполнить эту работу он смог в зарубежной лаборатории. Построить специализированные лаборатории в нашей стране получилось не сразу. Это очень дорогостоящие проекты.
Но сегодня в России весьма успешно работает уже несколько разных коллективов. Это группы член-корреспондента РАН Егора Прохорчука и сибирского палеогенетика Александра Пилипенко. Успешно работает лаборатория исторической генетики в МФТИ под руководством Хариса Мустафина. Есть лаборатория, анализирующая палеообразцы, в Курчатовском Центре и других подразделениях. Наши генетики принимают активное участие в проектах своих зарубежных коллег.
Не могу не вспомнить очень талантливого и безвременно ушедшего от нас профессора РАН Олега Балановского. Многие зарубежные палеогенетики работали с Олегом Павловичем и всегда отмечали исключительную оригинальность его решений и важность использования географических и популяционных методов в палеогенетике.
— Обычно Нобелевскую премию в области физиологии и медицины дают за работы, имеющие конкретное прикладное значение. А есть ли оно в данном случае?
— Я понимаю, что как только начинается разговор о древности, об ископаемых популяциях, то всё это кажется фундаментальным и совсем уж не прикладным. Тем не менее, Нобелевский комитет обратил внимание, что достижения, связанные с расшифровкой геномов параллельных ископаемых человечеств, позволили узнать принципиальное новое о генетическом контроле многих физиологических реакций современного человека. Думаю, тут очевидны прикладные аспекты таких знаний.
Самый понятный и часто цитируемый пример — это прочтение одного из вариантов гена EPAS1 у денисовцев, который адаптирует организм для успешного проживания в высокогорье современных жителей Тибета. Это один из многих элементов физического наследия в геноме современного человечества, который был получен предками сапиенсов от денисовцев.
Александра Бужилова и скульптура Homo Erectus в антропологическом музее МГУ. Фото Н. Лесковой.
Полученные знания могут успешно использоваться в прикладных исследованиях подготовки человека к жизни в экстремальных условиях среды. Например, часто вспоминают об одном виде иммунного ответа современных европейцев, который способствует успешной «переработке» инфекций. И эта особенность была счастливым образом получена нашим человечеством от неандертальцев в ходе нескольких гибридизаций. Палеогенетика — это не просто фиксация новой информации, это исследование новых данных, и, как результат, новое знание начинает работать на сохранение здоровья современного человечества.
Вообще, много интересного было получено уже на ранних этапах работы палеогенетиков при сопоставлении геномов человечества и ископаемых неандертальцев. Например, описано несколько генов, полученных от неандертальцев, которые имели адаптивное значение, связанное с функциями кожи, мыслительной деятельностью, энергетическим обменом. Некоторые неандертальские гены, попавшие в генофонд сапиенсов в результате гибридизации, оказались вредными для наших предков и постепенно отбраковывались отбором.
— Каким вы видите будущее развитие палеогенетики?
— Мне кажется, что это самое динамичное направление в генетике, где каждый день случаются открытия, появляются новые подходы, разрабатываются новые методы и технологии. Палеогенетика, как и любое научное направление, завязана на успешности взаимодействия смежных дисциплин. Например, сейчас продолжаются исследования генома современного человечества. Прочитываются «ошибки», которые были допущены раньше в силу отсутствия тех технологических возможностей, которыми учёные пользуются сегодня. Исправление этих ошибок приводит к переоценке и древних геномов, и к новым результатам и, возможно, открытиям. Так что, работы в области палеогенетики только будут набирать обороты.
Раз появляются новые возможности, значит, появляются и новые области исследований. Привлекают работы, связанные с анализом истории, филогении и экологии некоторых инфекций. Это направление сейчас широко развивается многими зарубежными лабораториями. Тут не только палеоантропологические аспекты, но и очевидные перспективы прикладных исследований в области изучения человеческих инфекций. Наши учёные принимают участие в некоторых таких проектах. Например, история доисторической чумы или гепатита В.
Очень перспективными кажутся работы, связанные с анализом генного разнообразия ископаемых и вымерших животных. Любопытно направление оценки систем родства при изучении останков из древнейших погребальных памятников. Это уже выход в гуманитарную науку, решение задач социальной антропологии доисторических обществ. Значит, есть перспектива развития новых направлений в науке. Палеогенетика, без преувеличения, — это окно в будущее.
