№ 59 2000
Наука
Генетики отвечают на вопрос о происхождении человека
В 1856 году были обнаружены первые останки неандертальцев в долине реки Неандер (Германия). Эти люди заселили Европу и западную Азию 250 тысяч лет назад и вымерли 28-30 тысяч лет назад. Им на смену из Африки пришли современные люди или Homo sapiens. Со времени открытия неандертальцев не утихает спор о причинах их исчезновения. Антропологи рассматривают две альтернативные гипотезы: 1) неандертальцы вытеснены современными людьми в результате конкуренции и 2) они исчезли в результате скрещивания с Homo sapiens, передав часть своих генов и признаков современным европейцам. Генетическому анализу этого вопроса посвящена выполненная по инициативе российских ученых работа, опубликованная в престижном научном журнале "Nature".
Тремя годами ранее группа западноевропейских и американских ученых опубликовала в журнале "Cell" результаты первого анализа ДНК неандертальца из пещеры Feldhofer в Германии. Им удалось выделить небольшой фрагмент митохондриальной ДНК и показать, что митохондриальная ДНК неандертальца отлична от ДНК современных людей настолько, что, вероятно, неандертальцы вымерли, не оставив своих "следов" в генофонде современного человека.
Однако, у многих специалистов остались сомнения, не является ли ДНК из столь древних останков всего лишь артефактом. Многочисленные попытки, предпринятые доктором Alan Cooper в Институте биологической антропологии в Оксфорде (Великобритания) по выделению и анализу ДНК из нескольких западноевропейских неандертальцев окончились неудачей.
В нашем исследовании анализировалась ДНК из ребра младенца неандертальца уникальной сохранности, который был обнаружен палеолитической экспедицией Российской Академии наук в Мезмайской пещере на Северном Кавказе в 1993 году. Археолог Галина Романова и антрополог Виталий Харитонов определили, что ребенок неандертальца умер в возрасте менее двух месяцев и доказали неандертальскую природу его черепа и скелета.
В 1995 году мною впервые в России был использован высокочувствительный метод амплификации ДНК для анализа древней ДНК из ископаемых останков человека и животных.
Успешный анализ древней ДНК в нескольких лабораториях в мире позволил говорить о рождении новой современной науки - молекулярной антропологии. Развитие этой науки стало возможно только после 1985 года, когда был разработан метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), основанный на быстром "размножении" в пробирке относительно небольших кусочков ДНК. Сейчас этот метод широко используется в молекулярной медицине для прямой ДНК-диагностики наследственных заболеваний и патогенных микроорганизмов, для открытия новых генов, мутации в которых приводят к развитию наследственных патологий человека. Эта ДНК-технология интенсивно используется в исследовании молекулярных механизмов, лежащих в основе развития рака, атеросклероза и нарушений работы головного мозга.
Еще в 1996 году мне и моим коллегам-соавторам пришла идея анализа ДНК Мезмайского неандертальца. Первые опыты в России показали, что для мирового признания результатов необходимо выполнение нескольких условий: 1) надежная защита от загрязнения современной ДНК, аэрозоль которой представлена в любой традиционной генетической лаборатории, 2) анализ сохранности других макромолекул (белки, аминокислоты) в костях и 3) воспроизведение результатов в независимой лаборатории.
В 1997 году к работе подключились шведские ученые из археологической лаборатории Стокгольмского университета. Был установлен возраст неандертальца и произведен независимый анализа ДНК из половинки его ребра. Уникальная сохранность белка позволила им определить, что младенец умер 29 тысяч лет назад и был одним из последних неандертальцев на нашей планете.
В 1998 году наша работа была поддержана Королевским научным обществом Великобритании, а я был приглашен в лабораторию, анализирующую древние биомолекулы в университете города Глазго, которую возглавляет William Goodwin. Полгода ушло на доработку сложнейших методик, прежде чем мы решились на выделение ДНК из второй половинки ископаемого ребра весом 90 мг (1/25 веса монеты в 1 цент). К счастью, там сохранилось несколько молекул митохондриальной ДНК. Это позволило выделить и клонировать ДНК неандертальца без каких-либо следов современной ДНК. Вся последующая работа была уже делом времени и техники.
В нашей статье в "Nature" показано, что митохондриальная ДНК неандертальцев из Германии и Северного Кавказа близки друг к другу ( различие составляет только 3,5 процента). Исследование ДНК второго (северокавказского) неандертальца доказало, что обе молекулы принадлежат реально жившим десятки тысяч лет назад неандертальцам. Таким образом положено начало новому направлению генетики, получившему название популяционная генетика неандертальцев.
В то же время ДНК неандертальцев сильно отличается от ДНК современных людей. Расчет на основе структуры ДНК показал, что наши общие предки жили около 700 тысяч лет назад, а "Ева неандертальцев" (митохондриальная ДНК передается по материнской линии, т.е. от матери к детям) жила 250 тысяч лет назад. Затем каждая группа прошла свой собственный уникальный путь эволюции, в результате чего неандертальцы вымерли, не оставив "следов" своей митохондриальной ДНК в ДНК современных людей.
Однако, мы не исключаем полностью возможность обмена некоторыми генами между современными людьми и неандертальцами и предполагаем исследовать других неандертальцев и древних людей - кроманьонцев. Молекулярная генетика позволяет найти ключ к раскрытию многих загадок эволюции человека.
, Кандидат биологических наук Отдел молекулярной медицины Колумбийского Университета Нью-Йорк
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.