Кто мы и как сюда попали

 * * *





Благодарности




Сначала самое главное. Эта книга появилась в результате года интенсивной совместной работы с Юджени Райх, моей женой. Мы вместе перерабатывали материалы, готовили первые черновые варианты глав, обговаривали детали – и книга мало-помалу обретала свои очертания. И без нее этой книги бы точно не было.

Готовую целую книгу придирчиво выправляли Бриджет Алекс, Питер Белвуд, Сэмюел Фентон-Уиттет, Генри Льюис Гейтс-младший, Йонатан Град, Иосиф Лазаридис, Дэниел Либерман, Шоп Маллик, Эррол Макдональд, Лата Менон, Ник Паттерсон, Молли Пржеворски, Джульет Сэмюел, Клиффорд Тейбин, Дэниел Райх, Това Райх, Уолтер Райх, Роберт Вайнберг и Мэтью Сприггс, за что я им искренне признателен.

Я также благодарю Дэвида Энтони, Офера Бар-Йосефа, Кэролайн Бэрстед, Дебору Болник, Доркас Браун, Кэтрин Брансон, Цяомэй Фу, Дэвида Голдстейна, Александра Кима, Карлеса Лалуеса-Фокса, Иэна Мэтьесона, Эрика Лэндера, Марка Липсона, Скотта Макичерна, Ричарда Мидоу, Дэвида Мелтцера, Прию Мурджани, Джона Новембра, Сванте Пэабо, Пьера Паламару, Элефтерию Палкопулу, Мэри Прендергаст, Ребекку Райх, Колина Ренфрю, Надин Роланд, Дэниела Росаса, Понтуса Скоглунда, Чуаньчао Вана и Майкла Уитцела. Моя благодарность и тем, кто вычитывал отдельные главы, убирая огрехи: Стенли Эмброузу, Грэму Купу, Дориану Фуллеру, Эадеону Харни, Линде Хейвуд, Ёсуке Каифу, Кристиану Кристиансену, Мишель Ли, Дэниелу Либерману, Майклу Маккормику, Майклу Петралье, Джозефу Пикреллу, Штефану Шиффельсу, Бет Шапиро и Бенсу Виоле.

Отдельной благодарности заслуживают Гарвардская медицинская школа, Медицинский институт Говарда Хьюза и Национальный научный фонд, которые щедро спонсировали мою работу по этому проекту вдобавок к основному моему исследованию.

И наконец, спасибо тем, кто постоянно подталкивал меня к написанию книги. Я годами сопротивлялся самой идее, потому что не хотел отвлекаться от своей науки и потому что в научном мире генетики валютой служат статьи, а не книги. Но по мере того, как в круг моего профессионального общения вливались археологи, антропологи, историки, лингвисты и многие другие, кому не терпелось поучаствовать в революционных исследованиях древней ДНК, мнение мое изменилось. Конечно, из-за потраченного на книгу времени я не написал каких-то статей и не провел каких-то исследований. Но я надеюсь, что у прочитавших ее появится новое видение человека: кто он, собственно, такой.





Введение




Я писал эту книгу в память о провидце Луке Кавалли-Сфорца, основателе науки о генетике нашего прошлого. Меня учил один из его студентов, и потому я причисляю себя к его школе, где генетика видится призмой, в которой преломляется история нашего вида.

Поворотной точкой в карьере Кавалли-Сфорца стала в 1994 году публикация The History and Geography of Human Genes1, где он соединил все, что было известно из археологии, лингвистики, истории и генетики, в суперсюжет о мировом человечестве, как оно двигалось к нам современным. В его книге предлагался общий взгляд на наше далекое прошлое. Но в то время были доступны лишь малые крохи данных по генетике, они не шли ни в какое сравнение с материалами из археологии и лингвистики, от чего обрисованный сюжет серьезно страдал. Генетические данные иногда служили подтверждением уже известных закономерностей, но выявить нечто действительно новое эти обрывочные сведения еще не могли. На самом деле все то новое, что выявил Кавалли-Сфорца, не подтвердилось, оказалось неверным. Но нужно понимать, что два десятилетия назад все мы, от Кавалли-Сфорца до студентов вроде меня, работали в “средневековой” генетике.

В 1960-х Кавалли-Сфорца сделал грандиозное заявление, определившее его карьеру. Он сказал, что в принципе возможно реконструировать глобальные миграции прошлого на основе генетических различий нынешних людей2.

И так мало-помалу, от задачи к задаче, в течение пяти десятилетий Кавалли-Сфорца продвигался вперед к доказательству своего утверждения. В начале этой работы технологии изучения молекулярной изменчивости у людей были ничтожны, для исследований были доступны разве что белки групп крови, А, В и 0, которые в обязательном порядке тестировались при переливаниях донорской крови. К 1990-м годам Кавалли-Сфорца с коллегами собрали материал по изменчивости более сотни белков крови в различных популяциях. И на основе этих данных они уверенно выявили кластеры сходства: эти кластеры соответствовали населению континентов, то есть белки крови одного европейца были больше похожи на белки других европейцев, белки восточного азиата – на других восточных азиатов, а африканца – на африканцев. В 1990-х Кавалли-Сфорца поднялся на новый уровень – от белков перешел непосредственно к последовательности ДНК, к генетическому коду. У тысячи людей из пятидесяти популяций по всей планете они проанализировали информацию по вариабельности нуклеотидов в тысяче позиций в геноме3. И когда они велели компьютеру на основе этих данных разделить индивидов на 5 групп (информация о географической принадлежности индивидов, понятно, не вводилась), то результаты замечательно совпали с интуитивно принятыми, глубокими древними подразделениями человечества (западные евразийцы, восточные азиаты, индейцы, новогвинейцы и африканцы).

Особое внимание Кавалли-Сфорца уделял вопросу, как подобные генетические группировки по нынешним людям соотносятся с историей популяций. Так, из информации по группам крови Кавалли-Сфорца с коллегами вычленили те комбинации биологической изменчивости, по которым группы разделялись наиболее четко. А потом эти комбинации наложили на карту Западной Евразии. И увидели, что наибольший уровень изменчивости приходится на Ближний Восток, уменьшаясь постепенно с юга на север по направлению к Европе4. И что это, как не генетический след миграции фермеров в Европу с Ближнего Востока, известной по данным археологии, – но след, видимый даже спустя девять тысячелетий? Снижение уровня изменчивости, по мнению Кавалли-Сфорца, говорит о том, что прибывшие в Европу первые фермеры смешивались с местными охотниками-собирателями, вбирая все больше и больше местного наследия; этот процесс он назвал “демографической диффузией”5. До последнего времени многие археологи рассматривали модель “демографической диффузии” как наглядный пример слияния двух дисциплин – археологии и генетики.

Данная модель, предложенная Кавалли-Сфорца и его соавторами, хоть и притягательна своей логикой, но неверна. Ее пробелы стали очевидны где-то к 2008 году, когда Джон Новембер с коллегами показал, что градиенты, подобные найденным у европейцев, могут возникать и без миграций6. У них получилось, что с помощью методики анализа, которую использовал Кавалли-Сфорца, градиенты изменчивости будут проявляться, по-видимому, не вдоль, а перпендикулярно направлению продвижения фермеров с Ближнего Востока в Европу, тогда как реальные данные свидетельствуют в пользу прямых градиентов7.

Революционным переворотом стала возможность выделять ДНК из древних костей (так называемая революция древней ДНК), и это вбило последний гвоздь в гроб “демографической диффузии”. Из анализа древних ДНК стало понятно, что даже в самых отдаленных частях Европы – Британии, Скандинавии и Иберии – у первых фермеров чрезвычайно мало наследия охотников-собирателей. А самая высокая доля предковой изменчивости фермеров вовсе не у южных европейцев, как это предполагал по группам крови Кавалли-Сфорца, а у населения средиземноморского острова Сардиния к западу от Италии8.

Если посмотреть на карту, которую в качестве примера дает Кавалли-Сфорца, то становится понятно, почему его великое утверждение дало сбой. В современной генетической структуре популяций найдутся отголоски некоторых великих событий человеческого прошлого – тут Кавалли-Сфорца был совершенно прав. Например, низкое генетическое разнообразие неафриканского населения по сравнению с африканцами отражает урезанное разнообразие современных людей[1], расселявшихся из Африки на Ближний Восток примерно 50 тысяч лет назад. Но по структуре ныне живущих популяций нельзя реконструировать мелкие события прошлого. И дело не в том, что смешение с соседями затирает следы таких событий. Все существенно сложнее: как стало понятно из прочтений древней ДНК, люди, населяющие сегодня те или иные области, практически никогда не происходят от тех, кто жил здесь в прежние времена9. И это обстоятельство ограничивает возможность реконструкции прошлых миграций по данным нынешних популяций.





Рис. 1а. Карта-схема, нарисованная Лукой Кавалли-Сфорца в 1993 г. (наверху даны пояснения), изображающая предполагаемое продвижение фермеров с востока, которое выявляется по разнообразию групп крови у нынешнего населения: самое высокое предковое разнообразие приходится на юго-восточную область в районе Анатолии.



В своем труде The History and Geography of Human Genes Кавалли-Сфорца писал, что он исключал из анализа те популяции, которые с очевидностью являются продуктом крупных миграций, такие как африканцы и европейцы в Северной и Южной Америке, осевшие здесь в течение последних пяти столетий, или же некоторые европейские меньшинства, в частности евреи и цыгане. Он считал, что прошлое было проще, чем настоящее, и что если в известной истории той или иной популяции не было масштабных переселений, то эти популяции – прямые потомки тех, кто жил здесь в далекие прошлые времена. Но прошлое оказалось столь же сложным, как и настоящее, – и это нам показали исследования древней ДНК. Человеческие популяции именно что постоянно перемещались.

Реформаторский вклад Кавалли-Сфорца в науку о генетике древних популяций напоминает историю о Моисее, дальновидном вожатом, чей вклад в будущее был выше и больше, чем любого из его сподвижников, создавших новое миропонимание.





Рис. 1б. Современные полногеномные данные показывают, что первичный градиент наследия фермеров Европы идет не с юго-востока на северо-запад, а фактически перпендикулярно этому вектору – с юго-запада на северо-восток; это результат крупной миграции скотоводов с востока, заместившей наследие первых фермеров.



В Библии сказано: “И не было более у Израиля пророка такого, как Моисей…”[2], но также рассказано, что Моисею не дозволено было достичь Земли обетованной. Он водил своих людей по пустынным землям сорок лет – и вот наконец поднялся на гору Нево и увидел на западе реку Иордан, а за ней обещанную его народу землю. Но сам так и не ступил на нее. Это право было дано лишь его последователям.

Так же и с генетикой прошлых времен. Кавалли-Сфорца увидел широчайшие возможности генетики для расшифровки истории человечества, когда никто и не помышлял об этом, но его дальновидение обогнало технологии, необходимые для воплощения его идей. Однако теперь все иначе. У нас в сотни тысяч раз больше данных и вдобавок богатейшая коллекция древней ДНК, а это более прямой источник информации о перемещениях популяций, чем археология и лингвистика.

В 2010 году были опубликованы первые пять ископаемых человеческих геномов: геномы неандертальцев10, геном древнего денисовца11 и гренландца, жившего примерно 4 тысячи лет назад12 . В течение следующих лет были обнародованы данные по геномам еще пяти древних людей, а за ними в 2014 году последовал целый букет данных по геномам 38 индивидов. В 2015 году полногеномный анализ древних людей вышел на этап сверхускорения. В трех статьях предлагались данные по 6613, 10014 и 8315 древним образцам! К августу 2017 года в моей лаборатории прочли полные геномы трех тысяч древних индивидов, но и в других лабораториях работа тоже кипела. Теперь информация поступает с такой скоростью, что за время от прочтения ДНК в образце до его публикации общее количество данных по меньшей мере удваивается.






Рис. 2. Чтение древней ДНК в лабораториях ускорилось теперь настолько, что за время между производством соответствующих данных и их публикацией общая информация по древней ДНК увеличивается больше чем вдвое.



Подавляющая часть методологии прочтения древней ДНК была разработана Сванте Пэабо и его группой в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия, применительно к очень древним образцам, таким как неандертальцы и денисовцы.

Сам я занимался адаптированием этих методов к анализу большого числа образцов сравнительно недавнего возраста, до нескольких тысяч лет (что все-таки тоже немало). Я начал специализироваться в этой области в 2007 году (как правило, процесс такого обучения занимает 7 лет) в лаборатории Сванте Пэабо, работая над проектами неандертальского и денисовского геномов. В 2013 году Пэабо помог мне создать мою собственную лабораторию по древней ДНК – первую в США, которая занималась прочтением ископаемых человеческих геномов. Помогала мне в этом Надин Роланд, которая, прежде чем прийти ко мне, тоже обучалась в лаборатории Пэабо. Мы хотели поставить на поток прочтение индивидуальных древних последовательностей, то есть на основе разработанных в Европе технологий создать геномную фабрику в американском стиле.

Мы с Роланд понимали, что методики, отработанные Маттиасом Мейером и Цяомэй Фу в лаборатории Пэабо, могут стать основой для крупномасштабного анализа древней ДНК. Ведь Мейер и Фу занимались изобретательством, потому что деваться было некуда: они должны были выделить ДНК из костей возрастом примерно 40 тысяч лет (это были ранние современные люди из пещеры Тяньюань в Китае)16. Дело в том, что когда Мейер и Фу получили экстракт ДНК из костей ног тяньюаньца, то выяснилось, что там лишь 0,02 % ДНК самого тяньюаньца, а остальная ДНК от бактерий, поселившихся в костях после его смерти. Так что прямое секвенирование виделось чересчур дорогим предприятием, даже на оборудовании, которое появилось после 2006 года и удешевило прочтение геномов в сотню тысяч раз. Решение этой проблемы Мейер и Фу позаимствовали со страничек руководства по медицинской генетике. Медикам бывают нужны лишь интересные для тех или иных задач 2 % из всего генома, их научились выделять, отбрасывая остальные 98 %. Так же и тут: Мейер и Фу выбраковывали ненужные 98 %, а крошечную часть человеческой ДНК оставляли.

Методы выделения ДНК, разработанные Мейером и Фу, стали фундаментом революции древней ДНК и ее успеха. В 1990-х молекулярные биологи научились использовать технику лазерного травления электронных схем в своих задачах: прикреплять к стеклянным или кремниевым пластинам миллионы нужных, прицельно выбранных кусочков ДНК. Эти кусочки ДНК можно затем снимать с пластины специальными молекулярными ножницами (ферментами) в водный раствор. С помощью этого метода Мейер и Фу синтезировали пятидесятидвухбуквенные фрагменты ДНК, которые перекрывали друг дружку концами, подобно черепице на крыше. Получилась почти полная последовательность 21-й человеческой хромосомы. Затем они использовали свойство ДНК спариваться с двойниковыми последовательностями: спаривая искусственно синтезированную “наживку” с кусочками ДНК в растворе, они выловили из экстрактов схожие с “наживкой” фрагменты ДНК. В улове, как выяснилось, находились в основном фрагменты ДНК тяньюаньца. Именно они и были нужны для исследования. Их анализ показал, что тяньюанец был представителем ранних современных людей, той их части, которая привела к современным восточным азиатам. В геноме этого человека оказалось не так уж много следов архаичных линий, сотни тысяч лет назад отделившихся от ветви современного человека. Это противоречило прежним утверждениям, основанным на сравнении формы скелетов17.

Все эти технологии мы с Роланд приспособили для чтения полных геномов. Вместе с коллегами из Германии мы синтезировали пятидесятидвухбуквенные фрагменты ДНК, покрывающие в сумме более миллиона нуклеотидных позиций; и это те позиции, в которых, как мы знаем, у людей имеются те или иные вариации. С помощью этой “наживки” мы выискивали интересующую нас человеческую ДНК в древних образцах, количество которой в некоторых случаях в сотни раз меньше по сравнению с микробной ДНК. Помимо того, нам удалось на порядок увеличить эффективность поисковых действий: мы просто решили, что весь геном читать не обязательно, а обязательны только информативные фрагменты с вариабельными позициями. Весь процесс автоматизировали с помощью подключения роботов, и в итоге один человек мог за несколько дней проанализировать более девяноста образцов. Наши лаборанты растирали образцы древних костей, готовили из них порошок, из которого затем делали вытяжки ДНК и препараты, пригодные для секвенирования. Но вся эта лаборантская работа являлась лишь начальным этапом. За ним следовала не менее хитроумная задача – рассортировать миллиарды кусочков ДНК по принадлежности к тому или иному индивиду, проанализировать информацию и выявить фрагменты с признаками загрязнений, а оставшиеся фрагменты скомпоновать в удобную базу данных. И все это выполняли компьютерные программы, которые разработал Шоп Маллик, пришедший в мою лабораторию за шесть лет до старта проекта; он постоянно настраивал эти программы в соответствии с новыми методическими приемами и новыми данными – новыми и по качеству, и по масштабу.

Результаты оказались даже лучше, чем мы могли надеяться. Стоимость прочтения генома упала до пяти сотен долларов за образец. А это в десятки раз меньше, чем обычное, в лоб, полногеномное секвенирование. И, что важнее, наш метод позволял считывать значительную часть ДНК-последовательности примерно у половины скелетных образцов, поступавших к нам для изучения, хотя, естественно, вероятность успеха сильно зависела от сохранности образца. Так, для ископаемых образцов из холодных зон России вероятность прочтения ДНК составляла около 75 %, а из жаркого климата Ближнего Востока – лишь 30 %.

Что это нам давало? А вот что: теперь для прочтения полного генома вовсе не обязательно перебирать большое число костных образцов, чтобы найти тот единственный, чья ДНК поддается анализу. Теперь можно получать общегеномные характеристики для подавляющего числа остатков, возраст которых находится в пределах последних 10 тысяч лет. А с такими данными события в популяциях реконструируются с изумительной детализацией, которая буквально переворачивает наше представление о прошлом.

К концу 2015 года в моей гарвардской лаборатории было получено и опубликовано более половины всех мировых общегеномных данных по древним материалам. Мы открыли, что популяция Северной Европы была замещена восточноевропейскими степняками около 5 тысяч лет назад в ходе массовой миграции18; что 10 тысяч лет назад первые фермеры на Ближнем Востоке были представлены очень непохожими популяциями, которые затем по мере освоения сельского хозяйства распространялись и перемешивались19; что первые переселенцы на отдаленных островах Тихого океана (речь идет, конечно, о людях, появившихся там 3 тысячи лет назад) вовсе не являются единственными предками сегодняшнего островного населения20.

Одновременно я запустил проект по выявлению разнообразия ныне живущих человеческих популяций, и для этого использовался тот же микрочип, который мы с немецкими коллегами разработали для исследования человеческого прошлого. С помощью этого микрочипа мы получили данные по 10 тысячам индивидов из тысячи популяций по всему миру. В результате собралась база данных, ставшая основным источником информации не только для нас, но и для других лабораторий во всем мире21.

Поразительно, с каким высоким разрешением можно теперь, после этого технологического переворота, рассматривать события прошлого. Мне припоминается обед по окончании университета с моим научным руководителем Дэвидом Голдстейном и его женой Кавитой Наяр, оба они учились у Кавалли-Сфорца. Шел 1999 год, то есть дело было за десять лет до прочтения древней ДНК, и мы сидели и фантазировали, насколько точно можно реконструировать давно минувшие события по оставленным следам. Если в комнате взорвется граната, то можно ли будет по собранным ошметкам и следам шрапнели на стенах понять, кто где сидел во время взрыва? Можно ли восстановить вымершие языки, если вдруг найти пещеру, где до сих пор звучит эхо тех давным-давно забытых слов? И вот сегодня ископаемая ДНК открывает возможности для изучения именно таких детализированных связей давних человеческих популяций.

Возможности генетического подхода (изучения генетической вариабельности) для реконструкции событий в древних популяциях превзошли по эффективности традиционные археологические методы, работающие с артефактами, оставленными канувшими в прошлое сообществами22. Это стало неожиданностью практически для всех. Карл Циммер, популяризатор науки из The New York Times, постоянно отслеживающий эту тему, как-то признался мне, что когда первый раз газетное начальство попросило его взяться за вопросы с древней ДНК, он согласился, но только в качестве услуги братьям-ученым, решив, что, так уж и быть, сделает небольшое отступление от своей излюбленной темы – эволюционной физиологии человека. Ему представлялось, что он сможет писать заметку каждые полгода и что через годик-другой открытия в этой области сойдут на нет. А в итоге теперь каждые несколько недель Циммер пишет заметку по той или иной масштабной научной статье, а открытия не то что не кончаются, а, наоборот, ускоряются в революционном темпе.

Эта книга посвящена геномной революции в науке о человеческом прошлом. Геномная революция складывается из лавины открытий, связанных с данными по полным человеческим геномам: то есть когда анализируются не небольшие кусочки генома, как, например, митохондриальная ДНК, а весь геном целиком. Другая часть этой революции обусловлена новыми технологиями, позволившими выделять драгоценнейшую ДНК из ископаемых останков. Я даже не буду пытаться проследить всю историю генетических исследований ушедшего человечества – это десятилетия научных поисков, связанных с анализом различий и в скелетах, и в отдельных малюсеньких обрывках генетических последовательностей. Все эти работы привели к некоторому пониманию популяционных связей и миграций, но оно меркнет перед громадой тех знаний, которые мы получили после 2009 года. В любом случае что до, что после технологических инноваций свидетельства в пользу того или иного исторического сценария основываются на изучении изменчивости в определенных нуклеотидных позициях в геноме. Но все же до 2009 года генетические работы служили лишь скромным подспорьем для главной фигуры – археологии. А после 2009-го полногеномные данные начали расшатывать устоявшиеся археологические, исторические, антропологические и даже лингвистические воззрения, а кое в чем и разрешать давние противоречия между ними.

Революция в исторической генетике (можно ее так назвать) быстро перестраивает наши представления о прошлом. Но пока нет такой книги, которая бы на профессиональном уровне описывала мощный импульс, порожденный этой наукой, объясняла, как она находит новые, исключительно убедительные факты по истории. Результаты работ в этой области разбросаны по многочисленным статьям, которые написаны сухо и изобилуют малопонятными терминами и многостраничными приложениями, отсылающими читателя к развернутым методическим деталям. В этой книге я предлагаю читателю просто посмотреть на прошлое сквозь необычное окно исторической генетики, и не важно, далек мой читатель от генетики или, наоборот, искушен в ней. Я не ставил целью сделать обзор всей темы, для этого историческая генетика развивается слишком быстро. Ко времени, когда книга дойдет до читателя, некоторые ее утверждения будут оспорены, другие и вовсе опровергнуты. За три года, пока я писал, появилось немало свежих данных, поэтому многое из написанного здесь основано на результатах, полученных уже после начала работы над книгой. И я очень надеюсь, что читатель воспримет этот труд не как портрет современного состояния в данной дисциплине, а как антологию примеров, показывающих прорывную мощь полногеномных исследований.

Я хотел провести читателя по дороге открытий, и, начиная каждую главу с одним взглядом на предмет, пусть он заканчивает ее уже с другим. Рассказывая, где это уместно, о работах моей собственной лаборатории (а их я знаю, понятно, лучше всего), я попытался высветить ее ключевую роль в революционном взлете исторической генетики, но также по ходу рассказа я обсуждаю и другие исследования, в которых лично участия не принимал. В силу такого устройства текста работа моей лаборатории кажется нарочито выпяченной. Потому я прошу прощения за то, что смог назвать лишь немногих из тех, кто наравне с нами внес важный вклад в нашу дисциплину. Моей первейшей целью было передать весь восторг и сюрпризы геномной революции, изложить ее интригующий сюжет, а вовсе не написать научный обзор.

Я также останавливался на крупных темах, появлявшихся по ходу исследований, в особенности на скрещивании между давно разошедшимися популяциями; а оно, как выяснилось, происходило постоянно в человеческом прошлом. Многие люди считают, что человечество подразделяется на несколько изначальных групп, тех, что мы называем “расами”, берущими происхождение от популяций, разошедшихся десятки тысяч лет назад. Но в последние несколько лет было доказано, что эта надежно устоявшаяся “расовая” доктрина неверна. И, что интересно, новые “генетические” доводы против расового деления сильно отличаются от доводов антропологии, собранных за сто прошедших лет. По мере разворачивания геномной революции мы с большим удивлением начали понимать, что в прошлом человеческие популяции были столь же разнообразны, как и сегодня, однако демаркационные линии между теми ушедшими популяциями сейчас уже почти неразличимы, и они совсем не те, что теперешние. По ДНК людей, живших, к примеру, тысячу лет назад, можно видеть, что структура их популяций качественно отличалась от нашей. Нынешние популяции представляют собой смесь древних групп, которые, в свою очередь, и сами были сборной солянкой. В Америках афроамериканцы и латиноамериканцы являются лишь позднейшей добавкой к длинной цепочке крупных популяционных вливаний.

В этой книге три части. В первой части “Ранняя история нашего вида” рассказывается о геноме, но не только как об информационной программе, необходимой для развития оплодотворенной яйцеклетки до взрослого организма, но и как о хранилище истории нашего вида. Глава 1 “Как геном объясняет, кто мы” показывает взгляд на человека с точки зрения геномной революции: она обращает внимание не на отличительные черты нашей биологии по сравнению с другими животными, а на историю миграций и популяционных перемешиваний, сформировавших нас. В главе 2 “Встреча с неандертальцами” читатель увидит, как с помощью поразительных современных технологий исторической генетики были добыты данные по ДНК неандертальцев, наших большеголовых родичей, и как выяснилось, что они скрещивались с предками современного неафриканского человечества. В этой главе также поясняется, как генетические данные можно использовать для выявления древних примесей в популяциях. Глава 3 “Древняя ДНК открывает шлюзы”: и здесь речь идет о том, что древняя ДНК может выявить такие картины прошлого, о которых никто и не подозревал. Первыми в этой череде открытий были денисовцы, архаичные популяции, до времени неизвестные и никак не предугаданные археологами. Тем не менее они оставили свою генетическую примесь у нынешних жителей Новой Гвинеи. Прочтение денисовской ДНК запустило цепь открытий о других архаичных популяциях и других смешениях; стало совершенно ясно, что это и есть главное для человеческой природы – популяционное перемешивание.

Вторая часть под названием “Как мы сюда попали” рассказывает, как геномная революция и древняя ДНК перевернули бытующие представления о нашей линии современных людей, той самой, к которой все мы принадлежим. Читателю предстоит кругосветное путешествие, в котором будет постоянно звучать лейтмотив популяционного перемешивания. Глава 4 “Призраки человечества” познакомит с возможностью реконструкции популяций, которых в явном виде больше не существует. Возможность эта основана на выявлении генетических добавок, оставленных ими в геномах ныне живущих людей. В главе 5 “Как сложилась современная Европа” объясняется, как сегодняшние европейцы стали наследниками трех совершенно различных групп, слившихся воедино в последние 9 тысяч лет. До открытия древней ДНК археологи и помыслить не могли о таком сюжетном повороте. Далее глава 6 “Столкновение, сотворившее Индию”: в ней читатель увидит, что формирование южноазиатских популяций шло параллельно с европейскими. В обоих случаях происходило перемешивание мигрировавших с Ближнего Востока фермеров с коренными местными охотниками-собирателями. А 5 тысяч лет назад наследственный материал пополнился мигрантами второй большой волны из евразийской степи, давшей, по-видимому, начало индоевропейским языкам. Глава 7 “В поисках предков индейцев” рассказывает, как из анализа современной и древней ДНК стало понятно, что индейцы являются потомками множественных миграционных импульсов из Азии (речь идет о времени до прибытия европейцев). Глава 8 “Генетические корни восточных азиатов” описывает происхождение народов Восточной Азии: они, как выясняется, являются в известной степени наследниками разраставшихся сельскохозяйственных популяций Центрального Китая. Глава 9 называется “Африка снова включается в историю человечества”, она о том, как в результате анализа древней ДНК стали мало-помалу проступать черты далекой истории африканского человечества, затертые наступательной волной фермеров, смешавшихся с прежним коренным населением или даже заместивших его.

Часть третья – “Геномный прорыв”. Она сосредоточена на тех аспектах геномной революции, которые важны для общества. В ней предлагаются некоторые идеи, как понять свое место в этом мире, свою связь с остальными семью миллиардами людей на планете и с теми бесчисленными людьми, которые жили до нас и придут после. Глава 10 “Геномика неравенства” раскрывает, как с помощью древней ДНК можно увидеть исторические корни неравенства различных социумов, корни гендерного неравенства, истоки неравенства между отдельными людьми в пределах одной популяции – основой для этого служат вариации в репродуктивном успехе или, наоборот, в репродуктивных неудачах. Добравшись до главы 11 “Геномика рас и национальностей”, мы увидим, что та ортодоксальная концепция, которая сформировалась за последнее столетие – будто человеческие популяции настолько близки между собой, что трудно говорить о каких-то биологических различиях между ними, – больше не работает, но также очевидно, что неверен и взгляд расистского толка, издавна служивший альтернативой концепции равенства, он еще больше противоречит генетическим данным. Так что в этой главе предлагается новый путь обсуждения различий между человеческими популяциями, проторенный геномной революций. “Будущее древней ДНК” – это глава 12. В ней речь идет о следующих шагах геномной революции. То, о чем мечтал Лука Кавалли-Сфорца, работа с древней ДНК, обернулось действенным инструментом изучения доисторических популяций, инструментом столь же полезным, как и традиционные археология и историческая лингвистика. И теперь мы можем отвечать на вопросы о нашем прошлом, казавшиеся прежде неразрешимыми, можем представить себе, что же все-таки происходило. Как древние люди между собой соотносились, какую роль играли миграции в формировании той изменчивой картины, которую дает нам археологическая летопись. Археологам древняя ДНК, по-видимому, тоже облегчила жизнь, потому что тот круг ответов, который она способна дать, позволяет им двинуться дальше в области их безусловного интереса, к вопросам “почему”: почему археологические картины менялись так, а не иначе.

Прежде чем углубиться в сам предмет книги, я позволю себе вспомнить один эпизод, случившийся во время моей лекции в Массачусетском технологическом институте в 2009 году. Эту лекцию поставили последней в семестре, и я, по идее, должен был добавить изюминку в ознакомительный курс компьютерных исследований генома с медицинским уклоном. И вот я рассказываю об истории индийской популяции, а передо мной в первом ряду сидит студентка и в упор меня рассматривает. А в конце лекции задает с улыбочкой вопрос: “И как вы на все это добываете деньги?” И я начинаю что-то бубнить о том, что человеческое прошлое формирует наше генетическое настоящее и это очень важно для оценки факторов риска болезней… Потом я привел пример с тысячами индийских популяций, где риск заболеваний существенно повышен из-за распространения определенных генетических аллелей, привнесенных основателями этих популяций… Примерно такие доводы о частоте факторов риска заболеваний я и приводил, подавая заявки на гранты в Национальные институты здравоохранения США. Этими грантами в основном и финансируются работы моей лаборатории с момента ее основания в 2003 году.

Все это, безусловно, правда, но на самом деле мне бы хотелось ответить на вопрос по-другому. Мы, ученые, при подаче заявок руководствуемся жесткими условиями самой системы финансирования, которая направляет наши работы в русло практической пользы для здравоохранения или технологий. А как же присущее человеку любопытство? Его, наверное, тоже стоит учитывать. И наверное, ответ на фундаментальный вопрос “кто мы такие?” будет наивысшим достижением человечества как вида. И наверное, в просвещенном обществе люди должны ценить саму интеллектуальную деятельность, пусть и не имеющую немедленного экономического или практического выхода. Исследования человеческого прошлого, равно как искусство, музыка, литература, космология, жизненно необходимы нам, потому что с ними мы понимаем природу нашей общности и открываем нечто исключительно важное, такое, о чем раньше и помыслить не могли.





Часть первая

Ранняя история нашего вида





Глава 1

Как геном объясняет, кто мы такие





Поворотный момент в человеческой изменчивости


Чтобы понять, почему вообще человеческую историю можно изучать с помощью генетики, нужно представлять себе, как в геноме кодируется информация (а геном мы определим как полный набор генетических “букв”, унаследованный от родителей). В 1953 году Фрэнсис Крик, Розалин Франклин, Джеймс Уотсон и с ними Морис Уилкинс открыли, что человеческий геном записан на сдвоенных последовательностях, состоящих из цепочек химических строительных блоков, так называемых нуклеотидов, их в последовательности около 3 млрд – значит, в сумме 6 млрд. Нуклеотидов всего четыре типа. Их можно представить в виде букв алфавита: А (аденин), Ц (цитозин), Г (гуанин), Т (тимин)1. То, что мы называем “ген”, – это крошечный фрагмент таких цепочек, обычно он длиной около тысячи букв, и на генах, как по клише, идет сборка белков, выполняющих в клетке основную работу. Между генами на цепочке расположена некодирующая ДНК, иногда ее называют “мусорная ДНК”. Порядок букв-нуклеотидов можно прочитать с помощью машин, реагирующих на химически индуцированные световые импульсы, исходящие от того или иного нуклеотида; эти световые импульсы регистрируются по мере продвижения вдоль последовательности ДНК. Четыре нуклеотида испускают свет разного цвета, и по цвету можно определить, какая буква – А, Т, Г или Ц – сканируется компьютером.