Адам Резерфорд Краткая история всех, кто когда-либо жил

Стиву Джонсу

Стив Джонс был моим учителем и руководителем в Университетском колледже Лондона и за его пределами. На первом занятии в 1994 году он сообщил нам, неимущим студентам, что вернет деньги каждому, кто купит его знаменитую книгу «Язык генов». И я получил с него 55 пенсов. На протяжении многих лет он оказывал на меня такое сильное влияние, как, пожалуй, никто другой, так что данную книгу – с его разрешения – я рассматриваю как продолжение его классического труда. Когда в 2012 году я был удостоен чести выступить перед Британской гуманистической ассоциацией, Стив меня представлял. Надеюсь, он пошутил, когда сказал, что очень остро ощущает, как я жду его смерти, чтобы унаследовать его научные достижения. Поскольку он все еще жив и с благодарностью за 55 пенсов, я посвящаю эту книгу.

Предисловие автора

Наука – занятие коллективное. В науке не бывает одиноких гениев или злых гениев, и лишь изредка встречаются гении-еретики. Почти всегда науку делают совершенно обычные люди, собирающиеся группами или работающие в сотрудничестве с другими людьми из той же или из другой области исследований. И все, что они делают, строится на плечах гигантов мысли прошлых лет или современности. Так считал еще Исаак Ньютон, повторяя слова философа XI века Бернарда Шартрского, а тот, в свою очередь, пересказывал греческий миф об ослепленном богами охотнике Орионе, дорогу которому указывал сидевший у него на плечах карлик.

Наука, о которой пойдет речь в этой книге, возможно, требует взаимодействия еще большего числа людей, чем большинство других наук, поскольку она связана с внедрением нового метода геномики в такие старые области исследования, как история, археология, палеоантропология, медицина и психология. Список авторов современных статей по генетике может содержать десятки, сотни и иногда даже тысячи имен. Давно миновали времена, когда изучением природы занимались только джентльмены, получившие богатое наследство.

В создании книги мне помогали множество людей, кроме того, я изучил большое количество научных статей, процитированных в конце книги. Однако в тексте я почти не делал сносок и не указывал конкретный источник информации, чтобы не прерывать повествование. Большая часть материала предоставлена мне Марком Томасом из Университетского колледжа Лондона, и я очень благодарен ему за помощь и дружбу на протяжении многих лет. Изучением древней ДНК в настоящее время занимаются всего в нескольких лабораториях мира, однако по мере усовершенствования технологии и накопления данных эти исследования набирают обороты. Часть представленного материала я почерпнул из работ Сванте Паабо, Тури Кинг и ее проекта «Ричард III», Джо Пикрелла, Дэвида Рейха, Джошуа Эйки, Йоахима Бергера, Грэхема Купа, Йоханнеса Краузе и некоторых других людей, помогавших мне прямо или косвенно. Представленные в книге данные принадлежат им, ошибки – мне. В конце книги я привел список технических и малопонятных терминов, которыми часто пользуются генетики.

Введение

В будущем, я предвижу, откроется еще новое важное поле исследования. …Много света будет пролито на происхождение человека и на его историю.

Чарлз Дарвин. О происхождении видов, глава 14, 1859 г.

Эта история о вас. Она рассказывает о том, кто вы такой и как вы появились на свет. Это только ваша история, поскольку жизнь каждого человека – уникальное явление, но это и наша общая история, поскольку вы, как представитель всего рода человеческого, одновременно и типичны, и исключительны. Несмотря на различия между людьми, все мы – ближайшие родственники. Наше семейное дерево совсем не похоже на дерево, но все мы – его плоды.

Считается, что за все времена на Земле жило около 107 миллиардов людей современного типа, однако эта цифра зависит от того, откуда начать считать. Все мы – близкие родственники, поскольку весь наш вид произошел из Африки. Честно говоря, мы не знаем толком, что это значит. Это не значит, например, что мы произошли от одной пары людей – гипотетических Адама и Евы. Обычно, когда мы говорим о родстве, мы имеем в виду семьи, генеалогию, предков. И об отдаленном прошлом мы пытаемся думать таким же образом. Кем были ваши предки? Это могла быть традиционная семья, или, как у меня, невозможный клубок, напоминающий спутанные куски старых проводов. Но на каком-то этапе история каждого рода скрывается в тумане прошлого.

Каждый из нас имел двух родителей, и каждый из наших родителей имел двух родителей, и те тоже имели двух родителей… Если продолжать в том же духе, двигаясь назад до последнего завоевания Англии и удваивая число людей в каждом предыдущем поколении, мы получим гораздо больше, чем 107 миллиардов. В чем тут ошибка? Дело в том, что наши с вами родословные переплетаются, ветви дерева замыкаются в петли, и эта единая сеть родства охватывает каждого, кто когда-либо жил на свете. Нужно вернуться назад лишь на несколько десятков столетий, чтобы понять, что все семь миллиардов ныне живущих людей происходят от крохотной группы предков – буквально от населения одной деревни.

Письменная история (или просто история) – это тот отрезок времени, события которого мы тем или иным образом зарегистрировали. На протяжении тысячелетий мы рисовали, вырезали, записывали и пересказывали свое прошлое и настоящее, чтобы понять, кто мы такие и откуда мы взялись. Считается, что история началась с изобретения письменности. До этого был так называемый доисторический период, когда люди ничего не записывали. Жизнь на Земле зародилась примерно 3,9 миллиарда лет назад. Вид Homo sapiens, к которому мы с вами принадлежим, появился всего 200 тысяч лет назад в восточной части Африки. Первая письменность возникла около 6000 лет назад в Месопотамии – где-то в той местности, которую мы сегодня называем Средним Востоком.

Книга, которую вы сейчас держите в руках, насчитывает примерно 111 тысяч слов, или 660 тысяч знаков (с пробелами). Если эту книгу сравнить со временем существования жизни на Земле, каждому знаку, включая пробелы, будет соответствовать 5909 лет. В таком измерении время существования современного человека эквивалентно

…точной протяженности данной фразы.

А длительность человеческой письменной истории в таком случае сводится к одному-единственному знаку – не больше этой точки ‹…›

И как разрозненны фрагменты этой истории! Письменные документы исчезают, растворяются, рассыпаются. Их убивает погода, насекомые или бактерии, их намеренно уничтожают, выкрадывают, подделывают или переписывают с искажениями. Я уже не говорю об объективности исторических записей. Мы не можем прийти к единому мнению относительно событий десятилетней давности. Газеты очевидно пристрастны. За камерами тоже стоят люди, которые записывают только то, что происходит прямо перед ними, часто в отрыве от контекста. Да и сами люди – чрезвычайно ненадежный источник объективной информации. Так что мы пребываем в темноте.

Подробности событий 11 сентября 2001 года, когда были взорваны башни Всемирного торгового центра, так и останутся неизвестными из-за несогласующихся свидетельств и всеобщего хаоса. Показания свидетелей в суде всегда пристрастны и необъективны и должны оцениваться критически. Обернемся назад всего на несколько столетий и обнаружим, что у нас нет никаких свидетельств современников, повествующих о жизни Иисуса Христа – одного из самых влиятельных людей в истории. Большинство рассказов о его жизни было записано через несколько десятилетий после его смерти людьми, которые никогда его не видели. И сегодня историческая достоверность подобных документов представляется неоднозначной. Даже Евангелие, на которое опирается христианское вероучение, противоречиво и необратимо изменялось во времени.

Впрочем, это вовсе не означает, что не следует изучать историю (в том числе историю христианства). Это просто комментарий, иллюстрирующий туманность прошлого. До недавнего времени история записывалась главным образом в виде религиозных текстов, торговых соглашений и королевских указов. В новое время возникла другая проблема: мы получаем слишком много информации и практически не имеем возможности ее оценивать. Каждый раз, покупая или разыскивая что-то в Интернете, вы сообщаете информацию о себе. Книги, рассказы, записи, археологические находки, Интернет, базы данных, фильмы, радио, жесткие диски, пленка: мы накапливаем эти биты и байты информации, пытаясь по ним восстановить прошлое. Теперь биология тоже стала частью этой груды информации.

Эпиграф в начале книги – единственное упоминание о человеке, сделанное Дарвином в книге «О происхождении видов». Эта фраза находится почти в самом конце, как будто автор поддразнивает нас и подразумевает, что на этом рассказ не заканчивается. Его теория наследования модификаций в отдаленном будущем прольет свет и на нашу историю: ждите продолжения.

И это время наступило. Появился новый способ прочесть нашу историю, и наше происхождение осветилось яркими огнями. Каждый из нас несет этот рассказ в собственных клетках. И это совершенно уникальная и извилистая история. Примерно через 50 лет после открытия двойной спирали ДНК мы так хорошо научились расшифровывать последовательности ДНК, что генетический материал стал для нас историческим документом, доступным для подробного анализа. В геноме, генах и ДНК каждого из нас записано все, что происходило на Земле, – четыре миллиарда лет экспериментов, в результате которых появились и вы. Ваш геном – сумма всей вашей ДНК, примерно три миллиарда букв, и таинственный (с точки зрения биолога) способ полового размножения, приведший к созданию вашей последовательности ДНК, тоже уникален. Этот генетический «отпечаток пальца» принадлежит только вам и отличается от «отпечатков» 107 миллиардов людей, когда-либо живших на Земле. Даже если вы с братом или сестрой однояйцевые близнецы, ваши геномы поначалу были неразличимы, но сразу после зачатия начали расходиться. Как у Доктора Сьюза^[1]:

Сперма, из которой вы получились, появилась в семенниках вашего отца за несколько дней до вашего зачатия. Один-единственный сперматозоид из нескольких миллиардов добрался до яйцеклетки вашей матери – одной из нескольких сотен. Яйцеклетки, как матрешки, зародились в теле вашей матери, пока она была еще в утробе своей матери, но эта конкретная яйцеклетка созрела в ходе последнего менструального цикла. Яйцеклетки поочередно выходят из каждого яичника, покидая место своего рождения. При контакте с яйцеклеткой сперматозоид-победитель выделяет химическое вещество, растворяющее мембрану яйцеклетки, отбрасывает хвост и внедряется внутрь. Как только он оказывается внутри, яйцеклетка выстраивает непреодолимую оборонительную систему, так что другие сперматозоиды больше не могут в нее проникнуть. Яйцеклетка и сперматозоид были уникальными, уникальным является и их сочетание, из которого появились вы. Даже место проникновения сперматозоида в яйцеклетку было уникальным: яйцеклетка имеет почти сферическую форму, и сперматозоид – с позволения звезд – проник в нее в каком-то специфическом месте, откуда стали поступать химические сигналы, и откуда началось построение вашего тела: голова с одной стороны, хвост – с другой. Для некоторых организмов известно, что направление роста эмбриона зависит от места проникновения сперматозоида-победителя в яйцеклетку; возможно, то же самое справедливо и для человека.

Генетический материал ваших родителей, их геном, при образовании сперматозоидов и яйцеклеток перемешался и разделился пополам. Родители ваших родителей – ваши дедушки и бабушки – снабдили их двумя наборами хромосом, и при перемешивании образовался набор, которого никогда прежде не было и никогда не будет. Но вам досталось и некоторое количество неперетасованной ДНК. Если вы мужчина, у вас есть Y-хромосома, которая почти в идентичной форме присутствует у всех мужчин вашего рода. Это махонький кусочек ДНК, содержащий всего несколько генов и множество обрывков. В митохондриях яйцеклетки – маленьких электростанциях, снабжающих клетки энергией, – также содержатся небольшие кольцевые молекулы ДНК. Митохондриальный геном, находящийся внутри яйцеклетки, достается каждому человеку только от матери. Эти не подвергающиеся перемешиванию последовательности ДНК составляют лишь малую часть всего генома, однако с их помощью можно проследить за происхождением и древнейшей историей организма. Но большая часть вашей ДНК образовалась в результате перемешивания ДНК ваших родителей, их родителей и родителей их родителей. Этот процесс происходит всегда и не прерывался ни разу до вашего появления на свет.

Я не буду комментировать психологические или моральные аспекты стихотворения Филипа Ларкина, но в биологическом плане все верно. Каждый раз, когда образуются сперматозоиды и яйцеклетки, в результате перемешивания ДНК возникают новые варианты, что делает уникальным каждого владеющего ими человека. Вы наследуете уникальную комбинацию ДНК ваших родителей, и в результате процесса мейоза (редукционного деления) вы тоже создадите новые генетические варианты. Некоторые из них достанутся вашим детям, а они, в свою очередь, создадут новые варианты.

Именно эти различия между организмами в популяции являются точкой приложения эволюционного процесса, и именно благодаря этим различиям мы можем проследить путь человечества – наш путь – через сушу и океаны, и через океаны времени до каждого уголка планеты. Так что теперь генетики вдруг стали историками.

Каждый геном содержит множество информации – вполне достаточно, чтобы «спроектировать» человека. Однако геномика – сравнительная наука, и в рамках этой науки два человеческих генома содержат больше, чем двойной набор такой информации. В геномах всех людей присутствуют одни и те же гены, но все они могут чуточку различаться между собой. Именно поэтому все мы невероятно похожи, и одновременно с этим каждый из нас совершенно уникален. Анализируя эти различия, мы можем установить степень родства между двумя людьми и момент возникновения различий. Более того, теперь мы можем провести подобный анализ для всего человечества: для этого нам нужна только ДНК всех людей.

Когда под звуки фанфар в 2001 году была обнародована первая «полная» последовательность человеческого генома, это, вообще говоря, была только приблизительная версия основной части генетического материала нескольких человек. Чтобы продвинуться дальше, сотни ученых трудились на протяжении еще почти десяти лет, и стоило это удовольствие около трех миллиардов долларов США – примерно один доллар за букву ДНК. Прошло всего 15 лет, и проведение такого анализа сильно упростилось; теперь мы владеем гигантским количеством данных, полученных в результате секвенирования геномов многих людей. Сейчас, когда я пишу эти строки, прочитано уже около 150 тысяч полных человеческих геномов и собрано множество полезных образцов буквально от миллионов людей со всего мира. В рамках крупных медицинских проектов с выразительными названиями типа «Сто тысяч геномов» с легкостью извлекаются данные, хранящиеся в человеческих клетках. У нас в Великобритании серьезно подумывают о том, чтобы анализировать геном каждого новорожденного. И речь идет не только о науке или государственной медицине: каждый может поплевать в пробирку и обратиться в одну из многочисленных специализированных компаний за информацией о содержании ключевых элементов генома. Вам расскажут массу интересного о вашем характере, происхождении и риске возникновения определенных заболеваний. И это обойдется всего в пару сотен фунтов.

Более того, ученые расшифровали последовательности геномов сотен давно умерших людей, которые теперь тоже являются частью общего рассказа. В 2014 году были найдены кости английского короля Ричарда III (глава 3). Археологи подозревали, что кости принадлежали королю, но окончательную точку в этом деле удалось поставить благодаря анализу ДНК. Мы знаем о королях и королевах прошлых лет благодаря их особому положению, и практически вся история в целом строится на рассказах о них и их деяниях. Генетика еще больше расширила возможности изучения истории монархов, однако ДНК – универсальный уравнитель, и благодаря новым технологическим возможностям мы можем подробно изучать историю всех людей и народов и их перемещений. Мы можем проверить и подтвердить или опровергнуть историю каждого человека, а не только знаменитых или могущественных персон. Неизвестные персонажи из прошлого становятся в один ряд с самыми известными людьми. ДНК универсальна, и хотя наличие королевской крови, как мы увидим, может подтвердить данные Богом права на управление другими членами общества и на все привилегии наследуемой власти, законы эволюции, генетики и полового размножения практически не связаны с национальностью, сословиями и властью.

Но это не все. Раньше изучение древних людей сводилось к анализу выкопанных зубов, костей и других призрачных следов их земного бытия, но теперь мы в состоянии получить информацию об очень древних людях – неандертальцах и других вымерших представителях нашего обширного семейства, и это дает нам возможность понять, что мы представляем собой сегодня. На основании их ДНК мы можем получить информацию, которую нельзя добыть никаким иным путем. Мы можем, например, узнать, как неандертальцы распознавали запахи. Анализ древней ДНК заставил нас пересмотреть историю нашей эволюции. Возможно, границы в страну прошлого для нас закрыты, но карта этой страны находится внутри нас.

Новая наука генерирует колоссальное, феноменальное, невообразимое количество данных. Каждую неделю публикуется новая информация, переворачивающая наши старые представления. Когда я приближался к завершению работы над книгой, появилось сообщение о результатах анализа 47 найденных в Китае человеческих зубов, из которых следовало, что великий исход человечества из Африки, возможно, произошел на 10 тысяч лет раньше, чем мы считали до сих пор. А когда я фактически закончил писать, этот эпизод в истории человечества отодвинулся еще на 20 тысяч лет назад, поскольку ДНК Homo sapiens была обнаружена у древней неандертальской девушки. Десятки тысяч лет – не очень большой срок для эволюции и совсем уж незначительный для геологии. Но это гораздо больше, чем вся письменная история человечества, так что земля у нас под ногами буквально ходит ходуном.

Первая часть книги посвящена пересмотру истории человечества – от появления на Земле как минимум четырех видов людей до европейских королей XVIII века – в свете новых генетических данных. Вторая часть рассказывает о том, какими мы стали теперь и что изучение ДНК в XXI веке может рассказать нам о нашей семье, здоровье, психологии, расовой принадлежности и о нашей судьбе. Материалом для написания обеих частей была ДНК, а также традиционные источники информации: археология, окаменелости, старые кости, легенды, хроники и семейные предания.

В то время как изучение семейного дерева и наследования столь же старо, как само человечество, генетика – очень молодое научное направление с катастрофически краткой историей. Генетика человека зародилась как метод сравнительного анализа людей для формального научного описания различий между ними с целью оправдания сегрегации и неравенства. Одновременно с генетикой родилась евгеника – учение об улучшении наследственных свойств человека, и тогда, в конце XIX века, это слово не несло в себе такого ужасного смысла, как сегодня. Ни в одной области науки нет такого противоречивого предмета изучения, как раса: люди различаются между собой, и эти различия стали причиной глубочайшего разделения и самых жестоких и кровавых эпизодов в истории. Как мы увидим, современная генетика показывает, насколько ошибочной оказалась концепция расового разделения.

Людям нравится рассказывать истории. Мы обожаем истории, особенно такие, которые раскрывают суть вещей и объясняют невероятную сложность человеческого бытия, имея при этом начало, продолжение и конец. Когда мы начали расшифровывать геном, мы как раз искали связь истории и культуры с индивидуальными особенностями каждого человека, чтобы понять, кто мы такие и почему.

Но наши надежды не оправдались. Человеческий геном оказался намного более интересным и сложным, чем могли предположить даже сами генетики, которые плодотворно работали над его анализом еще на протяжении десяти лет после «завершения» проекта «Геном человека». Сложности расшифровки и понимания генома отчасти связаны с тем, что мы, вообще говоря, понимаем под генетикой. Когда-то мы вели свою родословную, основываясь на понятии «крови», «кровного родства». Теперь мы знаем, что дело не в крови, а в генах. И теперь символом судьбы стали называть ДНК. Но ДНК – это не судьба. Все ученые предпочитают думать, что публике хуже всего известна именно та область науки, в которой они работают. И я как ученый и писатель могу сказать, что хуже всего люди понимают то, что происходит в области генетики человека, возможно, по той причине, что нам мешают наши культурные традиции.

Наука умело доказывает, что мир на космическом, молекулярном, атомном или субатомном уровне совсем не такой, каким мы его видим. Но эти сферы весьма далеки и абстрактны по сравнению с темой семьи, наследственности, расы, разума и истории. К обсуждению этих важнейших аспектов человеческого бытия мы подходим, вооружившись невероятным объемом традиционных представлений и предубеждений. Между научными и бытовыми представлениями о семье и расе находится не пробел, а пропасть, поскольку, как мы увидим далее, положение вещей совсем не такое, как мы привыкли думать.

Кроме того, с ДНК связано множество нелепостей и мифов. Генетика, конечно же, может рассказать, кто является вашими ближайшими родственниками, и раскрыть множество загадок из глубокого прошлого. Однако у вас с вашими предками гораздо меньше общего, чем вы думаете, а от каких-то членов вашей семьи вы вовсе не унаследовали генов и, следовательно, не имеете с ними генетического родства, хотя в генеалогическом плане, безусловно, от них происходите. Кроме того, я расскажу вам, что генетики не в состоянии предсказать, насколько умными будут ваши дети, каким спортом они будут заниматься, на человеке какого пола женятся или как умрут, и почему некоторые люди совершают чудовищные преступления и убийства (хотя вам, возможно, приходилось слышать обратное). Очень важно понимать, что генетика может сделать и чего она сделать не может.

Именно с помощью ДНК закодирован наш сложный мозг, который заставляет людей задаваться вопросом о собственном происхождении и пытаться понять ход эволюции. На протяжении тысячелетий в этой необычной молекуле накапливались и записывались изменения, ожидая, когда мы сможем их прочесть. И теперь мы умеем это делать.

Каждая глава книги содержит отдельный рассказ об истории и о генетике, о выигранных и проигранных битвах, о захватчиках, мародерах и убийцах, о перемещении народов, сельском хозяйстве, болезнях, королях и королевах, о чуме и о сексе.

В первую очередь это историческая книга. Здесь есть истории о развитии генетики – со всеми ее замысловатыми поворотами и темными пятнами. Здесь есть рассказы о различных нациях и народах; некоторые из них известны благодаря судьбам знаменитых людей, властелинов мира сего, но по большому счету историю делает анонимное множество людей. И теперь у нас есть возможность анализировать кости умерших при необычных обстоятельствах мужчин, женщин и детей, изучить их жизнь путем анализа ДНК, что пополняет наши знания истории.

Биология – наука о том, что живет и, следовательно, умирает. Это беспорядочная – удивительно беспорядочная! – и неточная наука, плохо поддающаяся определениям. И если вы хотите начать ее освоение с самого начала, что кажется вполне логичным, знайте, что именно здесь и начинается путаница.

Часть первая Как мы появились

1 Подвижные и похотливые

Там нет ни начала, ни конца, ни напряженности сюжета, ни морали, ни причин, ни следствий. Мы любим в наших книгах главным образом глубину многих чудесных моментов, увиденных сразу, в одно и то же время.

Курт Воннегут. Бойня номер 5. (перевод Р. Райт-Ковалевой)

Воннегут был прав наполовину. Совершенно очевидно, что начала не существует, да и конец, если есть, то весьма неопределенный. Мы всегда находимся в середине, мы все – промежуточные звенья. Как нельзя с точностью сказать, в какой момент начинается жизнь конкретного человека, так нельзя сказать, в какой момент творения возник наш вид, когда зародилась искра жизни, когда Господь вдохнул душу в глиняного Адама, когда треснула скорлупа космического яйца. Жизнь – это процесс. В ней нет ничего постоянного, и все живые организмы четырехмерны – существуют в пространстве и во времени.

Жизнь – это переход: все по-настоящему статичное уже мертво. У ваших родителей были родители, и у них были родители, и так дальше – парами, уходящими в глубь истории и доисторических времен. Если вы будете отступать во времени все назад и назад, постепенно и неизбежно вы перестанете узнавать своих предков. Постепенно, через высших приматов и обезьян, вы доберетесь до других двуногих и четвероногих млекопитающих, грызунов и прочих наземных тварей, а за ними обнаружите водяных существ и рыб, и червей, и морские растения. А отступив назад примерно на два миллиарда лет, вы обнаружите, что ваши предки не выстраивались парами, поскольку жизнь тогда продолжалась просто путем бинарного деления индивидуальных клеток, в результате которого из одной клетки получаются две. Наконец, в самом начале развития жизни на Земле, примерно четыре миллиарда лет назад, на дне океана вы обнаружите гидротермальный источник с пузырящейся теплой водой.

Этот медленный поэтапный процесс похож на цветовую диаграмму, в которой – пиксель за пикселем – белое становится черным: так рептилии превращаются в млекопитающих, а четвероногие – в двуногих. Время от времени наблюдаются цветовые всплески, но в целом путь к предкам можно назвать скорее плавным, чем скачкообразным^[3], и чем глубже, тем более густым становится серый цвет.

Тогда жизнь развивалась непрерывным путем, и люди – точка на этом сером континууме. Представьте себе типичную лохматую четвероногую обезьяну, справа от нее – согнутую обезьяну, еще правее – сутулую человекообразную обезьяну, затем – волосатого, похожего на нас человека с приподнятой ногой, прикрывающей инструмент биологической эволюции, видеть который нам с вами не полагается. Этот канонический образ известен всем, только теперь мы понимаем, что он ошибочен. Во-первых, нам точно не известно, каким был путь превращения обезьяны в человека. Мы знаем некоторые этапы этого превращения, но многое на этом пути по-прежнему скрыто в тумане. Во-вторых, наше представление о направленности этой эволюции ошибочно. Мы привыкли считать, что эволюция шла в сторону формирования двуногого существа с большим и мощным мозгом, способным создавать орудия труда и произведения искусства. Именно так мы понимаем прогресс – от простого к сложному, с обязательным революционным изменением познавательной способности мозга.

Однако дело в том, что мы с вами эволюционировали не больше и не меньше, чем любые другие существа. Наша уникальность невероятно преувеличена. Мы уникальны ровно в той же степени, что и существа любого другого вида, которые эволюционировали с одной целью – обеспечить максимальную возможность передачи генов своим потомкам в бесконечно разнообразных условиях существования. Все, что нам известно об эволюции, включая последние данные генетики, не позволяет описать превращение обезьяны в человека слева направо за двадцать шагов, не говоря уже о пяти. Прогресс эволюции измерить невозможно, и принятая ранее терминология, в которой виды делились на «высшие» и «низшие», больше не имеет под собой никакой научной основы.

Чарлз Дарвин пользовался этой терминологией, когда описывал механизм происхождения видов в 1859 году, поскольку другой терминологии просто не было^[4]. У него было мало данных о других прямоходящих приматах с копьями или без копий. И он не знал способов передачи модификаций из поколения в поколение.

В конце XIX века мы начали понимать, как признаки родителей передаются детям. В 1940-х годах мы узнали, что за передачу наследственной информации отвечает молекула ДНК. В 1953 году мы выяснили, что ДНК представляет собой двойную спираль, благодаря чему она может копировать себя, а на основании этих копий могут возникать новые клетки – точно такие же, как те, из которых они получились. А в 1960-х годах мы узнали, каким образом в ДНК закодированы белки, и поняли, что вся жизнь построена белками и из белков. Такие гиганты мысли, как Грегор Мендель, Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон, Розалинд Франклин и Морис Уилкинс, стояли на плечах своих предшественников и коллег и, в свою очередь, подставили плечи биологам будущего. Разгадки этих великих тайн биологии стоят в ряду важнейших исторических событий XX века, и благодаря им к началу XXI века удалось сформулировать основные принципы биологии. Разгадав универсальный генетический код и структуру двойной спирали ДНК, мы определили ряд простейших и важнейших принципов жизни. Однако постепенно выяснилось, что эти простейшие принципы чрезвычайно сложны.

Но Дарвин ничего этого не знал. Когда в 1871 году он опубликовал книгу «Происхождение человека», его в первую очередь волновал вопрос, «произошел ли человек, как и любой другой вид, от какой-то прежде существовавшей формы». На тот момент были обнаружены останки лишь нескольких представителей ветви неандертальцев: один череп был найден в Бельгии, другой в районе Гибралтара и еще несколько костей – в центральной части Германии. В 1837 году Дарвин составил набросок эволюционного дерева, на котором показал, как из одной ветви появляются две и т. д. в ответ на изменяющиеся внешние условия. Но было непонятно, как древние человекообразные существа вписываются в человеческое дерево жизни.

С XIX века считается, что мы не изначально сотворены такими, как есть, а эволюционировали, как и остальные животные.

«Я думаю», – нацарапал он вверху страницы дневника своим неподражаемо ужасным почерком, но так и не закончил фразу. В XIX веке утвердилось мнение, что мы, наряду с другими животными, являемся частью континуума и, следовательно, рождены, а не сотворены. Сегодня только тот, кто не хочет ничего знать, отвергает идею нашей эволюции от предшествовавших видов. Всем известны изображения улыбающихся черепов наших давно вымерших предков, а об открытии новых видов сообщают на первых страницах газет и журналов. Десятки линий доказательств однозначно показывают, что мы принадлежим к высшим приматам и что у нас и шимпанзе, бонобо, горилл и орангутанов был общий предок.

Иногда говорят, что окаменелостей, свидетельствующих о ранней эволюции человека, так мало, что все их можно разместить на одном большом столе или сложить в один ящик. Это не так. У нас есть тысячи древних окаменелых костей, найденных в разных частях света. Некоторые относятся к самому началу человеческой истории на востоке Африки, некоторые обнаружены в Европе. И чем больше мы ищем, тем больше находим. Однако для Дарвина мы были единственной точкой в конце загадочной ветви нашего семейного дерева.

Но для сумасшедших археологов, всю жизнь просиживающих в тесных пещерах или в покрытых пылью пересохших речных руслах, вооруженных зубными щетками и крохотными кирками, этого количества образцов, безусловно, мало, чтобы восстановить целостную картину появления человека. Они собирают кости отдельных людей по группам в соответствии со сходством характеристик, таких как форма бровей, плюсневых костей или зубов. На образцах указывают место обнаружения, культурный слой и найденные рядом предметы – орудия труда, охотничье оружие или следы приготовления пищи.

Если эти образцы достаточно «молодые», в них можно определить соотношение изотопов углерода: при жизни человека эти изотопы восполняются за счет метаболизма, но после смерти их соотношение медленно изменяется определенным образом. Это хорошая, надежная наука. Иногда спорная, как любая наука, иногда фрагментарная, однако анализ старых костей – точный, комплексный и сложный метод. За 200 лет, прошедших с момента открытия останков людей других видов, мы очень многое узнали о появлении человека, однако теперь мы уже не уверены в том, что это происходило именно так, как мы думали раньше. На протяжении многих десятилетий схема превращения обезьяны в человека красовалась на стенах музеев всех стран мира и во многих учебниках – простая и понятная линия эволюции с подписью «Вот так мы появились на свет». В доме-музее Дарвина «Даун-Хаус» в графстве Кент, где ученый оттачивал свою потрясающую идею, до сих пор можно купить кружку с такой картинкой.

В 1980-х годах, когда я был молод и влюбился в науку, эволюционное дерево человека выглядело именно таким образом. Отец собирал для меня вырезки из New Scientist и Scientific American с четкими разветвляющимися диаграммами, которые показывали, как один вид превращается в другой, или как из одного вида образуются два новых вида, а все «менее развитые» родственники человека отмирают по дороге. Картинка была четкой и понятной, поскольку образцов было немного. Но к концу XX века ученые откопали множество костей древних людей разных видов. И четкие линии филогенетического дерева стали утолщаться, расплываться и терять направленность.

Похоже, пришло время отказаться от старой метафоры об эволюционном «дереве» и уж точно – от привычной картинки, описывающей превращение обезьяны в человека. Сегодня эта схема настолько перестала быть похожей на дерево, что ее не сравнишь даже с кустом. Теперь она больше напоминает ряд перевернутых капель, ручейками, речушками и мощными потоками текущих вверх в озера и океаны, одно из которых и есть мы; одни достигают вершины, другие угасают по дороге (см. рисунок). Иначе эту же схему можно изобразить в виде диаграммы, расположив найденные образцы разных видов организмов снизу, от самых старых, доверху, где будем только мы – единственный сохранившийся вид, – так, чтобы ширина полос соответствовала географической широте распространения окаменелостей. В таком случае придется признать, что связи между видами окажутся прерывистыми, то есть гипотетическими. Если бы речь шла о детективной истории, мы бы сказали, что труп есть, но факты относительно обстоятельств убийства скупы и разрозненны. До разгадки еще далеко.

Безусловно, мы чрезвычайно горды собой – и не без основания. Мы – всего лишь один из видов животных, но мы – единственный вид, который исследует собственную природу, смотрится в зеркало и наблюдает за собой. О нашем происхождении написано множество книг, но я буду рассказывать только о тех данных, которые позволяют восстановить историю и древнейшие связи с использованием самых новых методов палеоантропологии и анализа ДНК. Буквально за несколько последних десятилетий молекула ДНК перевернула наши взгляды на историю человечества. Эта область исследований развивается с такой невероятной скоростью, что ученые боятся публиковать результаты, поскольку общая картина меняется не за месяцы или годы, а за недели или даже считаные дни. Работать в данной области науки, прямо скажем, непросто, поскольку она переживает неослабевающий революционный переворот. Путь нашей эволюции обрастает подробностями, но многое еще предстоит выяснить.

Прежде чем погрузиться в это исследование, давайте кратко поговорим о том, как эта история выглядела в начале. Вернее, начнем не с начала, поскольку начала нет, а с произвольной точки вблизи начала.

Запутанный куст эволюционного развития человечества.^[5]

Анализ старых костей и ДНК привел к тому, что когда-то простое и понятное разветвляющееся филогенетическое дерево превратилось в спутанный куст. Жирные линии соответствуют разным видам людей, а пунктир показывает перенос генов за счет межвидового скрещивания. Чем больше мы узнаем, тем запутаннее становится эта схема.

* * *

Двуногие обезьяны жили на Земле уже как минимум четыре миллиона лет назад. На самом деле все обезьяны способны в какой-то степени передвигаться на двух ногах, но когда мы говорим о двуногих видах, мы имеем в виду, что для них это обычный способ передвижения. Выпрямление спины было важнейшим этапом нашей эволюции. Оно совпало по времени с целым рядом анатомических перестроек (например, в положении и форме позвоночника и его сочленении с черепом) или стало их причиной. Ученые пока не пришли к единому мнению по поводу того, почему это произошло, но гипотез существует множество. Некоторые считают, что в таком положении повышается эффективность движений, другие видят в этом изменении адаптацию к жизни в саваннах, а не в лесах, а третьи связывают этот переход с изменением климата в Восточно-Африканской рифтовой долине. Самый известный представитель той давнишней эпохи – Люси, родившаяся примерно 3,2 миллиона лет назад. Сорок процентов ее окаменелого скелета (что очень много для таких старых костей) было открыто в 1974 году Дональдом Карлом Джохансоном. Ее назвали Люси по той причине, что ночью в лагере палеонтологов в долине Аваш в Эфиопии звучала песня «Битлз» «Люси в небесах с алмазами». Люси – один из первых обнаруженных представителей вида Australopithecus afarensis. Мы не знаем, был ли этот вид нашим непосредственным предшественником. Но мы знаем, что он нам ближе, чем многие другие приматы того времени.

Классификация животных весьма запутана, но, чтобы рассказать историю нашего вида, придется ей воспользоваться.

Принятая на сегодняшний день система классификации была предложена в XVIII веке шведским натуралистом Карлом Линнеем. В соответствии с этой классификацией все организмы определяются двумя латинскими названиями, соответствующими роду и виду^[6]. В этой системе английский дуб носит название Quercus robur. Lalapa lusa – это оса, Ba humbug – фиджийская змея, Enema pan – скарабей. Обычная жаба называется Bufo bufo – ленивое название, латинский эквивалент «жаба жаба». Вообще говоря, многие распространенные животные имеют такие двойные названия, например, моллюск Extra extra или наш родственник Gorilla gorilla^[7]. Но дома у вас живет Felis catus, кошка домашняя, – вот ей выделили два разных имени, хотя, если перевести с латинского, это будет звучать как «кошка кошка».

Название Australopithecus afarensis приблизительно можно перевести как «южное человекообразное существо из далекого прошлого». Существуют и другие виды «южных человекообразных существ», например sediba, anamensis и africanus. Раньше человекообразных обезьян относили к родам Sivapithecus («обезьяна Шивы, обнаруженная в Индии»), Ardipithecus («наземная обезьяна») и Gigantopithecus («по-настоящему большая обезьяна»).

Мы с вами относимся к роду Homo и виду sapiens: Homo sapiens, человек разумный. Это краткая версия классификационного названия. Знаете, как дети пишут свой адрес, начиная от номера дома и названия улицы и заканчивая страной, континентом, полушарием, Солнечной системой и галактикой? Так и в биологии. Чтобы точно определить наше положение в живой вселенной, следует написать следующее:

Домен: эукариоты (сложные клетки)

Царство: животные

Тип: хордовые (животные со спинной осью, например с позвоночником)

Класс: млекопитающие

Порядок: приматы (сюда относятся обезьяны, человекообразные обезьяны, долгопяты и некоторые другие существа)

Подпорядок: сухоносые обезьяны

Семейство: гоминиды (крупные человекообразные обезьяны)

Все, о ком пойдет рассказ дальше в этой книге, относятся к роду Homo (люди). Так, неандертальцы получили название Homo neanderthalensis – люди из долины Неандерталь в Германии; а первым представителем рода Homo считается Homo habilis – человек умелый.

Мы являемся членами удивительного закрытого клуба. Принадлежность к роду не обязательно указывает на сходство между представителями рода, однако указывает на то, что они похожи друг на друга больше, чем на любых других существ. На сегодняшний день это лучшая имеющаяся у нас система классификации.

Определение вида тоже неоднозначно, но принято считать, что существа относятся к двум разным видам, если при скрещивании они не могут произвести способное к воспроизведению потомство. Зеброиды (гибрид зебры с лошадью или ослом), лигры (гибрид льва и тигрицы), мулы (гибрид осла и кобылы), лошаки (гибрид жеребца и ослицы) и пизли (гибрид белого и бурого медведя – редкое, но чрезвычайно опасное животное) являются вполне жизнеспособными существами, но никто из них не может произвести на свет жизнеспособное потомство. Вскоре мы увидим, почему такое определение вида не годится для человека.

По современной договоренности, к роду Homo относят семь видов существ, которых я буду называть людьми. Этот подход неоднозначен, но одна из проблем таксономии заключается в том, что, давая организмам имена, мы одновременно пытаемся дать им определение, не учитывая эволюционной природы жизни. Вспомните, что эволюция действует на уровне ДНК, но классификация этого не учитывает.

На данный момент давайте говорить о видах как об отдельных группах животных, различающихся настолько, что в результате их скрещивания не может появиться способное к размножению потомство. И в рамках рода Homo таких групп насчитывалось как минимум семь^[8]. Тех людей, которых мы знаем по окаменелостям и которые жили около миллиона лет назад, мы называем архаическими (древнейшими) людьми. К ним относились Homo ergaster (Человек работающий), H. antecessor (Человек предшествующий), H. Heidelbergensis (Человек гейдельбергский), и некоторые другие; все они жили в разных местах и имели несколько различающееся анатомическое строение. Считается, что они произошли от более раннего вида Homo erectus – человека прямоходящего. Эти люди расселились по всему миру, но пока мы не смогли раздобыть их ДНК для анализа, а в нашем с вами исследовании мы пытаемся восстановить прошлое на основании анализа ДНК. Большинство других видов тоже не оставили нам своей ДНК (по крайней мере, пока мы ее не извлекли): либо потому, что представители вида умерли слишком давно, либо потому, что умерли в слишком жарких регионах, где ДНК плохо сохраняется. Так что наши гипотезы о связи с этими видами основываются на анализе окаменелостей и данных палеоархеологии.

Основания пирамиды человеческой эволюции задрожали в 2003 году, когда на индонезийском острове Флорес были обнаружены кости крохотной женщины. В пещере Лианг-Буа ученые откопали останки скелета женщины ростом не более одного метра и еще как минимум восьмерых людей. Назвали этих миниатюрных людей Homo floresiensis, а прозвали «хоббитами» (впрочем, хотя ступня у них была широкая, у нас нет никаких доказательств, что они были покрыты шерстью). Жили они в этой влажной пещере 13 тысяч лет назад – всего за несколько столетий до изобретения современным человеком сельского хозяйства. Маленькие люди готовили пищу на огне и, возможно, ели мясо обитавших поблизости гигантских крыс и стегодонов (вид мелких слонов).

Кем были эти маленькие люди? Из первых публикаций в журнале Nature следовало, что строение тела позволяло отнести их к роду Homo, но все же имело такие отличия, которые заставляли считать их отдельным видом. Меньшинство ученых критиковали эту идею и утверждали, что эти древние люди были такими же, как мы, но болели и уменьшились в росте в результате какой-то патологии. В качестве гипотез предлагали синдром Дауна, микроцефалию, карликовость Ларона и эндемичный кретинизм, но никаких надежных доказательств справедливости этих гипотез не было найдено. Жители островов часто бывают очень маленькими или очень высокими, поскольку в таких местах условия естественного отбора могут быть весьма специфическими. В частности, наши «хоббиты» делили территорию с гигантскими грызунами, крохотными гиппопотамами и малюсенькими слонами. Все эти странные существа вымерли, но все же кажется наиболее вероятным, что Homo floresiensis – отдельный вид человека и, возможно, где-то на отрезке в два миллиона лет мы с ними имели общего предка. А уменьшение размера тела действительно могло произойти в специфических условиях жизни на тропических островах.

К сожалению, у нас нет ДНК этих крошек. Их кости не окаменели, а остались мягкими, как картон. В 2009 году ученые попытались выделить ДНК из одного зуба, поскольку крепкая внешняя поверхность зубов в какой-то степени может защитить ДНК от разрушения. Попытка не удалась, и ДНК Homo floresiensis потеряна для нас, как слезы в дождевой воде. По-видимому, теплый и влажный климат тропиков за несколько тысячелетий уничтожил всю ДНК, содержавшуюся в зубах и костях. Это очень досадно, поскольку анализ ДНК позволил бы мгновенно определить происхождение этих людей. Их островная жизнь, ограниченность распространения и физические характеристики, скорее всего, говорят о том, что индонезийские «хоббиты» не были нашими предками, но приходились нам дальними родственниками. Тем не менее в результате этого открытия число видов людей, живших 50 тысяч лет назад, вдруг выросло от двух до трех, что прославило «хоббитов», а также других гигантских и крохотных обитателей островов. А наша планета стала напоминать толкиеновское Средиземье^[9].

Учимся читать

С развитием методов анализа ДНК продолжается уточнение наших представлений об эволюции человека. На протяжении сотни с лишним лет в изучении эволюции человека мы опирались на анализ костей и некоторые другие данные из области анатомии и поведения (культуры). Расшифровку ДНК можно сравнить с изучением анатомии на молекулярном уровне. Форма костей и ее изменения в процессе эволюции тоже записаны в ДНК. Изначально технологию секвенирования ДНК развивали для изучения причин заболеваний, но расшифровка генома, безусловно, позволит также прояснить историю человечества.

Вот вкратце рассказ о том, как мы научились читать ДНК. В 1997 году на всех парах стартовал самый крупный научный проект в области генетики человека. Несколько сотен ученых (в том числе, бывшие конкуренты) собрались в одну команду, объединенную общей целью – представить миру полную последовательность ДНК человеческого генома – все три миллиарда знаков. Подробнее о проекте «Геном человека» говорится в главе 5, здесь заметим только, что это была большая технологическая программа, направленная на упрощение и удешевление расшифровки ДНК. Реализация проекта позволила революционизировать медицину, а также, прояснив темные пятна в эволюции, разгадать некоторые загадки человеческого бытия.

Первый метод расшифровки ДНК, заключенный в многократном копировании исходной последовательности, предложил английский ученый Фред Сенгер.

Метод расшифровки ДНК впервые был предложен скромным английским гением Фредом Сенгером в конце 1970-х годов. Он заключался в многократном копировании исходной последовательности. Для такой процедуры требуется смесь молекул, из которых состоит алфавит ДНК. Любая ДНК построена всего из четырех букв (нуклеотидных оснований): A, T, C и G. Кроме того, для секвенирования нужна матрица ДНК и фермент (полимераза), который копирует основания и связывает их между собой. Если поместить все эти ингредиенты в пробирку и установить правильную температуру, двойная спираль ДНК разделится на две отдельные нити, каждая из которых послужит матрицей для синтеза второй нити. В конце реакции вы получите миллион копий исходного фрагмента ДНК. Последовательность ДНК непрерывна, в отличие, например, от текстов на английском языке, которые всегда разделены на предложения, заканчивающиеся точками. Каждая буква в этой последовательности соединена химической связью с предыдущей и последующей буквой. Молекула полимеразы постепенно продвигается вдоль матрицы, присоединяя по одной новой букве за раз, как пишущая машинка, копирующая строчку текста. Кроме того, в реакционную смесь для секвенирования ДНК добавляют еще некоторое количество молекул, при встраивании которых происходит обрыв растущей цепочки.

Поскольку в ходе реакции образуется множество копий исходной молекулы ДНК, а обрыв цепи происходит случайным образом, в конце реакции получается набор молекул, обрывающихся на

ка

каж

кажд

каждой

каждой б

каждой бу

каждой бук

каждой букв

каждой букве

каждой букве (исходной последовательности).

Таким образом, секвенирование ДНК представляет собой воспроизведение исходной матрицы. Вы создаете миллионы копий разной длины, оканчивающиеся абсолютно на каждой букве исходной последовательности. Дальше нужно расположить эти фрагменты в порядке увеличения длины. Молекулы ДНК несут отрицательный заряд и поэтому, если вы поместите их в солевой раствор и подключите напряжение, ДНК будет двигаться к положительному электроду. Скорость перемещения зависит от массы фрагмента (от его длины): длинные фрагменты движутся медленнее, короткие быстрее. Если же вы поместите фрагменты ДНК не в солевой раствор, а в гель, и включите электрический ток, фрагменты ДНК разделятся в геле в соответствии с размером.

Но для проведения реакции нужно учесть еще кое-что. В ДНК всего четыре буквы (а не 26, как в английском языке), поэтому исходную ДНК нужно поместить в четыре пробирки. В каждую пробирку нужно внести все ингредиенты, но, кроме того, в первую добавить немного измененных оснований A, которые останавливают реакцию, когда в матрице встречаются основания A. Во вторую пробирку нужно внести все ингредиенты плюс небольшое количество останавливающих реакцию оснований C. То же самое с оставшимися пробирками для оснований T и G. Когда реакция завершается, у вас имеется одна пробирка, в которой все фрагменты заканчиваются на A, вторая пробирка с окончанием фрагментов на C, третья с окончанием на T и четвертая с окончанием на G. Если вы нанесете содержимое этих пробирок в четыре соседние лунки в геле и подключите напряжение, фрагменты разделятся в зависимости от размера, и вы сможете определить положение каждой буквы в исходной молекуле ДНК.

Например, первая колонка может выглядеть так:

*****AA**A*****A******A*A***A*

Вторая так:

**T*T**T**T*T*T*T*T*T****T*T**

Третья так:

C**C****C**C*********C*C**C**C

И четвертая так:

*G*********G*G**********

И если вы наложите друг на друга эти последовательности, то получите исходный фрагмент:

CGTCTAATCATCTGTATGTGTCACATCTAC

Если вы когда-нибудь видели по телевизору ученых с длинными листами с изображением множества черных полосок, расположенных ровными колонками, значит, вы видели именно это. Это последовательность букв в ДНК из наших клеток, которую мы не могли прочесть на протяжении четырех миллиардов лет, но теперь можем определить за считаные минуты и недорого. За изобретение этого замечательного способа чтения последовательностей ДНК Сенгер совершенно заслуженно получил свою вторую Нобелевскую премию по химии в 1980 году^[10].

В 1990-х годах, когда в рамках проекта «Геном человека» предстояло определить последовательность трех миллиардов букв человеческого генома, метод Сенгера был видоизменен и автоматизирован. В главе 5 будет говориться о том, почему работа над проектом была столь сложной, и почему для ее выполнения потребовалось так много времени и денег. В 1990-х годах я был студентом и отправлял короткие фрагменты очищенной ДНК на анализ в специализированную лабораторию, занимавшуюся секвенированием, и несколько дней ждал результатов (не в виде красивых фотографий, а в виде компьютерных файлов). Теперь большинство генетических лабораторий имеют собственные приборы (секвенаторы) и за несколько часов считывают мегабайты информации. Появились новые технологии, которые не вытеснили метод Сенгера полностью, но позволили работать быстрее и с меньшими затратами, и если вы начинаете карьеру генетика в наши дни, возможно, вы лично никогда не воспользуетесь методом Сенгера. Уже существуют секвенаторы размером с колоду карт, которые подключаются к переносному компьютеру через USB, так что вы можете брать их с собой для полевых исследований и секвенировать геномы растений и животных прямо на природе. Все эти нововведения стимулируют революцию в генетике, которая коснется всех нас. К примеру, мы уже научились анализировать ДНК давно умерших людей.

И у смерти не будет господства^[11]

В земле лежал давным-давно умерший человек. Может быть, его тело положили сюда родственники, или он здесь и умер, не подозревая, что станет одним из самых важных людей за всю историю человечества. Спустя много-много лет после смерти этот человек сделал две вещи. Прежде всего, обнаружение его костей в 1856 году стало толчком к изучению древних людей. Он жил на территории современной Германии, в долине Неандер, примерно 40 тысяч лет назад. Пещеры Фельдхофер, где нашли кости, больше не существует: она была разрушена при строительстве каменоломни.

Зато сохранились описания. Вход в пещеру находился на несколько метров выше уровня земли: узкий лаз вел в каменную комнату размером примерно три на пять метров, с высоким потолком. В этом месте археологами-любителями, а потом и профессионалами были обнаружены тысячи артефактов, включая останки как минимум трех человек. В уже упомянутом 1856 году рабочие каменоломен обнаружили несколько окаменелых костей: фрагмент черепа размером с подставку под пивную кружку, две бедренные кости, несколько костей рук (больше, чем нужно одному человеку), а также фрагменты лопаток и ребер; все это они отнесли местному антропологу.

Останки человека, не относящегося к виду Homo sapiens, были обнаружены не впервые (кажется, это был третий подобный экземпляр), однако они оказались «типичными»: именно они определили признаки вида, и именно с ними стали сравнивать все следующие находки. Название вида: Homo neanderthalensis, как вы уже поняли, связано с этим типичным образцом. Возможно, у этого человека было имя при жизни, но для нас он стал Неандертальцем 1 (Neanderthal 1). С его формальной идентификацией связано начало развития палеоантропологии – науки о древних людях.

Но это еще не все. Второй революционный переворот Неандерталец 1 совершил еще через 150 лет. Он предоставил ученым свою ДНК. В холодной пещере его останки в какой-то степени были защищены от хищных животных и всепожирающих бактерий, которые в других условиях уничтожили бы все следы его существования. В этом необычном убежище кости оставались нетронутыми на протяжении сорока тысяч лет. В результате в 1997 году Неандерталец 1 стал первым членом закрытого клуба людей, не относящихся к виду Homo sapiens. Внутри медленно разрушающихся клеток его руки, которой он, возможно, метал копье, были обнаружены молекулы наследственности, несущие свое послание из прошлого в будущее.

В рамках проекта «Геном человека» был исследован геном не только современных людей. Возможно, вам это покажется странным, но изначально в задачи проекта было заложено изучение шести видов существ. Геном раскрывает гораздо больше информации, если его сравнить с другим геномом, в том числе, с геномом организма другого вида. По этой причине в «геномный клуб», кроме нас, вошли следующие существа: любимые модельные организмы ученых – фруктовая муха Drosophila melanogaster, крыса и мышь; затем наши ближайшие родственники шимпанзе; затем медоносная пчела (по той причине, что она является социальным животным; кроме того, большинство членов пчелиной семьи вообще не участвуют в производстве потомства, а только служат королеве, с которой разделяют ровно половину своей ДНК). Геномы этих существ уже были прочитаны и расшифрованы в конце XX века.

В 1997 году, используя такую же технологию, как для анализа ДНК живых людей, работавший в Лейпциге шведский ученый фактически заложил основы нового революционного научного направления – палеогенетики. Сванте Паабо извлек из музея в Бонне правую плечевую кость Неандертальца 1. С невероятными предосторожностями вырезал из середины кости фрагмент длиной 2,5 см, обнажив то, что когда-то было живым костным мозгом, в котором зарождались кровяные и иммунные клетки. В костном мозге возникает множество разных клеток, которые чрезвычайно быстро делятся и, следовательно, быстро воспроизводят свой генетический материал. Здесь и был найден первый клад – ДНК неандертальцев.

ДНК всех живых существ универсальна. Но она организована разными способами – как язык организован в виде книг, глав, памфлетов или даже оригами. И по наследству она передается тоже по-разному. У животных ДНК существует в виде хромосом – гигантских фрагментов двойной спирали, закрученных вокруг самих себя и вокруг маленьких бугристых белков; весь этот комплекс свернут таким образом, что образует знакомую нам по учебникам X-образную структуру. Большинство наших клеток содержат двойной набор хромосом: один унаследован от отца, другой от матери. Эти 23 пары хромосом бережно упакованы в ядре – маленьком гнездышке в центре клетки.

Однако биология – наука, состоящая из исключений и бесконечных ограничений, так что и в данном случае следует учесть, что идентичны хромосомы только в 22 парах (их называют аутосомами), а одна пара – непарная. Непарные хромосомы – это половые хромосомы. У меня одна Y- и одна X-хромосома, а у женщин пару составляют две X-хромосомы. Женщины получают по одной X-хромосоме от каждого из родителей, а мужчины получают Y-хромосому от отца. Однако, хотя Y-хромосома важна для определения пола, по сравнению с другими хромосомами она бедна информацией и содержит лишь незначительную часть суммарной ДНК. А вот X-хромосома – вторая крупнейшая хромосома из всего человеческого набора хромосом.

Есть еще одно исключение, касающееся передачи ДНК от родителей детям. Аутосомы и половые хромосомы никогда не покидают ядра. Однако существуют микроскопические, но невероятно важные молекулы ДНК, которые содержатся не в ядре, а в митохондриях – крохотных энергетических центрах, от которых зависят все сложные формы жизни. Эти клеточные органеллы образовались примерно два миллиарда лет назад в процессе слияния двух одноклеточных организмов. Образовавшиеся новые клетки, эукариоты, стали новой ветвью жизни, которая отличалась от всех существовавших ранее одноклеточных организмов, а именно, бактерий и архей. Три группы организмов (эукариоты, бактерии и археи) называют доменами – это верхняя ступень в иерархии живых существ, расположенная выше ступени пяти царств. К эукариотам фактически относятся все организмы, не относящиеся к бактериям или археям. Именно в эукариотах и содержатся крохотные клеточные электростанции, митохондрии, а в них хранится небольшое количество очень важной ДНК. Если слабенькая Y-хромосома передается от отца к сыну, митохондриальная ДНК (мтДНК) передается детям только от матери. Сперматозоиды содержат лишь половину генетической информации, необходимой для создания нового организма: 22 хромосомы, а также X- или Y-хромосому (что определяет пол будущего ребенка). Яйцеклетки тоже содержат лишь половинный набор информации: 22 хромосомы и X-хромосому, а также материнскую мтДНК.

Почти вся человеческая ДНК (более 97 %) содержится в 22 парных хромосомах и X-хромосоме, и вся эта информация наследуется от обоих родителей примерно в равной пропорции. Каждая аутосома представляет собой уникальную комбинацию ДНК, унаследованную вашими родителями от их родителей. Когда в семенниках мужчины и в яичниках женщины^[12] образуются сперматозоиды и яйцеклетки, происходит выравнивание парных хромосом и их перестройка. Представьте, что в лежащих рядом наборах червовых и трефовых карт вы меняете местами несколько карт одинакового достоинства. В результате у вас сохраняется два полных набора карт в правильном порядке, только они представляют собой смесь червей и треф. То же самое происходит с хромосомами при образовании половых клеток. Только хромосомы обмениваются не королями и тузами, а миллионами фрагментов ДНК. Таким образом, каждая из 22 аутосом представляет собой новую комбинацию генов. Этот процесс, называемый рекомбинацией, объясняет генетическую уникальность каждого человека.

Однако с митохондриями и Y-хромосомой ничего подобного не происходит. Митохондриальная ДНК достается человеку от матери, ей – от ее матери и т. д. по материнской линии, а Y-хромосома точно так же передается по отцовской линии. Для тех, кто хочет выяснить свое происхождение, эта ДНК предоставляется удобным инструментом и используется во множестве экспериментов (не в последнюю очередь по причине ее малого размера), так что именно на анализе этой ДНК были основаны первые исследования в генеалогии. Митохондрий в клетке миллионы и поэтому весьма высока вероятность сохранения этой ДНК на протяжении длительного времени. Аутосомы и половые хромосомы существуют в виде единого набора только внутри клеточного ядра. Поэтому по сравнению с ядерной ДНК миллионы идентичных копий митохондриальной ДНК представляют собой гораздо более надежный источник информации. В нашем рассказе мы часто будем упоминать как мтДНК, так и Y-хромосому, впрочем, не только по той причине, что они несут в себе полезную информацию, но и поскольку порой их роль в поиске предков сильно преувеличивают.

Неандертальцы жили почти на всей территории Западной Европы (от восточного края Испании до пещер Уэльса), в горах Центральной Азии и дальше к югу, вплоть до территории Израиля. Возраст самых старых костей неандертальцев, которые мы достоверно идентифицировали, составляет 300 тысяч лет, и нет костей, которые были бы моложе 30 тысяч лет. Это довольно длительный период для существования человеческого вида. Еще более ранний вид, Homo erectus, расселился по всему миру после выхода из Африки, который начался 1,9 миллиона лет назад. Но недавно выяснилось, что неандертальцы оставили в истории более долгий след, чем мы предполагали раньше. Считается, что анатомически современный человек появился в Восточной Африке примерно 200 тысяч лет назад, а потом, в свою очередь, покинул пределы африканского континента (примерно 100 тысяч лет назад).

Эти цифры уточняются каждые пять лет по мере обнаружения новых образцов. В октябре 2015 года в пещере Фуян в провинции Даосянь на юге Китая нашли 47 зубов современного человека; возраст зубов составляет не менее 80 тысяч лет, и логично предположить, что их обладатели проделали путь от того места, где появились (Восточная Африка), до пещеры в Китае как минимум за несколько десятков тысячелетий.

В соответствии с представлениями традиционной палеоантропологии, основанной на изучении костей, к тому времени, когда Homo sapiens пришли в Европу (около 60 тысяч лет назад), неандертальцы уже прекрасно здесь обжились, хотя жили небольшими группами. Но если учитывать результаты анализа ДНК, эту гипотезу следует подвергнуть серьезной ревизии (мы поговорим об этом ниже).

Тем не менее изучение анатомии неандертальцев показывает, что они, совершенно определенно, отличались от других людей. Одним из важнейших параметров в палеоантропологии является размер мозга – так вот у неандертальцев он был больше, чем у нас. Объем мозга современного мужчины составляет около 1,4 литра, у женщин – чуть меньше. Объем мозга неандертальцев составлял от 1,2 до 1,7 литра. Объем мозга нельзя напрямую связать с уровнем интеллектуальных способностей, однако в целом у человекообразных обезьян больший объем мозга соответствует более сложной организации.

Неандертальцы были ниже нас ростом, коренастыми, с выпуклой грудной клеткой, широким носом и тяжелыми надбровными дугами. Очевидно, именно из-за этих физических признаков они приобрели у нас неважную репутацию. В нашем понимании они олицетворяют неотесанных пещерных людей, и порой «неандертальцами» называют тупоголовых бандитов. Когда в XIX веке впервые осуществлялась классификация древних людей, великий немецкий биолог Эрнст Геккель предложил назвать один вид Homo stupidus (Человек глупый).

Однако ничто не подтверждает, что неандертальцы были именно такими и что они значительно отличались по интеллекту от своих современников вида Homo sapiens. Они охотились, разделывали и готовили крупную дичь. Есть данные, что уже 100 тысяч лет назад они шили одежду и изготавливали украшения, и все это было до прибытия современного человека, так что неандертальцы до всего додумались сами, а не подсмотрели у соседей. Недавно ученые заявили, что настенные рисунки в пещере Нерхи на юге Испании выполнены ими, а не нами. Некоторые также считают, что наличие пыльцы в могильниках в пещере Шанидар в Ираке и на юге Франции^[13] объясняется тем, что неандертальцы использовали в похоронном ритуале цветы, хотя пока это лишь гипотеза.

Из-за недостаточного количества материала вопрос об эволюционном родстве между Homo neanderthalensis и Homo sapiens долгое время оставался открытым. Было выдвинуто множество гипотез, начиная с того, что неандертальцы были прямыми предками современных европейцев, и заканчивая тем, что они были несвязанной с нами ветвью эволюционного дерева и не оставили потомков, доживших до наших дней. Считалось, что наш с ними общий предок жил примерно 600 тысяч лет назад.

Первым этапом этого исследования стала работа Сванте Паабо по изучению ДНК из руки Неандертальца 1. Из среза кости ученые извлекли 0,4 грамма вещества (крохотная щепотка соли) и выделили из него фрагменты мтДНК. Тогда, в 1997 году, это была самая старая когда-либо изученная ДНК. Вообще говоря, цель всего исследования в значительной степени заключалась в том, чтобы показать, что такой анализ вообще возможен и что выделенная ДНК не была современным загрязнением. В 1990-х годах был очень популярен фильм «Парк Юрского периода», и идея извлечения ДНК давным-давно вымерших существ казалась невероятно привлекательной. Реальность, как обычно, оказалась банальнее кинематографических историй. Выделенная ДНК рассыпалась на короткие и сильно поврежденные фрагменты, как рассыпается на клочки древняя книга. В отличие от костей воскресшего динозавра^[14] из «Парка Юрского периода», которому было более 65 миллионов лет, этой ДНК было «всего лишь» 40 тысяч, но она не отличалась хорошим состоянием. Паабо с коллегами удалось кое-что выудить из этого материала только благодаря новым навыкам, приобретенным генетиками за время работы над проектом «Геном человека». Это был первый детский шажок на пути расшифровки и восстановления прошлого.

Переселение Homo sapiens из Африки.

Человек современной анатомии (неоантроп) появился в Восточной Африке примерно 200 тысяч лет назад и впервые покинул этот континент как минимум 100 тысяч лет назад. По дороге популяции современных людей встречали людей других видов, а в Европе встретили неандертальцев, и на основании анализа нашей ДНК можно утверждать, что они скрещивались. ...