Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

У ребенка, один из родителей которого неандерталец, а другой – современный человек, было бы по одной полной копии генома каждого родителя. В сперматозоидах или яйцеклетках этого ребенка (в зависимости от пола) эти геномы должны были бы разбиться и затем «рекомбинировать» примерно один раз на каждую хромосому, создав новые хромосомы, представляющие собой сочетание двух генетических наследий ребенка. Каждый сперматозоид или яйцеклетка этого ребенка будет содержать геном, на 50 % неандертальский и на 50 % человеческий. Если затем этот ребенок найдет себе брачного партнера среди современных людей, у их потомства будет одна копия генома на 50 % неандертальского и на 50 % человеческого (копия, полученная от родителя-гибрида) и другая копия – на 100 % человеческая. Эти геномы рекомбинируют, и в сперматозоиде или яйцеклетке этого ребенка будет уже в среднем около 25 % неандертальского генома. Предположим, такое разбавление происходит на протяжении поколений, причем неандертальская ДНК больше не добавляется. Сегодня у многих из нас в геномах есть небольшая доля архаической ДНК, и вполне вероятно, что мы унаследовали архаическую ДНК от обоих родителей. К тому времени, когда наши предки (как люди, так и неандертальцы и денисовцы) повстречались и стали обмениваться ДНК, эволюционные пути, по которым они развивались, не пересекались уже сотни тысяч лет. В дальнейшем во фрагментах ДНК возникли мутации, и некоторые из них сыграли важную роль, сделав ту или иную линию уникальной. Когда линии спаривались и их геномы рекомбинировали, иногда рождались дети, у которых не было важных, специфических для конкретной линии мутаций. Если у ребенка, рожденного матерью-человеком, отсутствовала важная мутация, специфическая для людей (ибо он унаследовал эту часть генома от архаического отца), то в популяции поведенчески сложных людей такой ребенок не выжил бы и наверняка бы не оставил потомства. С течением времени «негодные» фрагменты ДНК (те участки, без человеческой версии которых человек не мог выжить) отбраковывались естественным отбором и устранялись из человеческого генофонда. Эти фрагменты ДНК и составляют те самые 7 % архаического генома, которых нет у современных людей. И именно эту область нашего генома нам следует изучать, чтобы понять, чем мы отличаемся от своих архаических предков.

На сегодня секвенированы десятки тысяч человеческих геномов и несколько хорошо сохранившихся архаических. Поэтому стало возможным составить перечень фрагментов человеческого генома, в которых никто (вернее сказать, почти никто) из современных людей не унаследовал архаической ДНК, – то есть те самые 7 %. Следующий шаг – рассортировать этот перечень на фрагменты ДНК, утраченные случайно, и фрагменты ДНК, отбракованные естественным отбором, – поскольку они несовместимы с тем, чтобы быть человеком. Это сложный шаг, в особенности потому, что ученые до сих пор не до конца понимают, что, собственно, делают разные части генома. Мы знаем, как искать ген и как распознавать фрагменты генома, которые контролируют, какие гены включаются, а какие отключаются. Но мы пока находимся в процессе изучения того, какую роль играют, например, взаимодействия между генами, расстояние между ними и другие элементы генома, возможно, исполняющие важные, но еще не описанные функции.

И мы в своей исследовательской группе, и наши коллеги из других групп начали с поисков тех частей генома, которые лучше всего понятны ученым, – с генов. На уровне гена мутации могут оказывать разное воздействие – одни более сильное, другие менее. Например, мутации, меняющие последовательность заданного белка, вызовут функциональные изменения с большей вероятностью, чем мутации, не влияющие на белок. Мы можем измерить воздействие мутации, оценив, насколько она распространена среди ныне живущих людей. Если у всех или у большинства людей есть некая мутация в некоем участке ДНК и ни у кого не сохранилось архаической версии, велика вероятность, что эта мутация каким-то образом пошла на пользу ранним людям.

Недавно мы с Эдом Грином и Натаном Шефером применили этот подход – выделили участки ДНК, в которых архаической ДНК нет ни у кого из ныне живущих людей и где у большинства из нас есть общая мутация, возникшая в ходе эволюции после того, как люди обособились от своих архаических родственников. Стремясь выявить так называемый специфически-человеческий геном, мы обнаружили, что такой геном составляет всего полтора процента нашей ДНК. Не семь процентов, а гораздо меньше. Теперь мы с коллегами более пристально изучаем гены этих полутора процентов генома в поисках подсказок, которые помогут нам понять, что делает нас людьми.