Мир до нас: Новый взгляд на происхождение человека - Хайэм Том

Из-за фрагментарности останков, обнаруженных в Денисовой пещере, малого количества сопоставимых образцов и удручающего отсутствия ДНК дальнейшая идентификация археологического материала, связанного с денисовцами, оказалась под вопросом. Но это вовсе не означает, что мы зашли в тупик. Один из методов, который позволит нам пролить свет на денисовцев и их вероятный облик, может лежать в области вычислительной биологии и еще только зарождающейся науки эпигенетики.

Эпигенетика, в частности, утверждает, что фенотипическая экспрессия – характеристики и морфология организма – способна изменяться при отсутствии изменений в последовательности ДНК организма. Это может показаться нелогичным, но суть здесь состоит в химических процессах, которые в состоянии «выключать» или модифицировать определенные гены.

На гены может влиять и добавление метильной группы к одному из оснований в последовательности ДНК. Эта группа состоит из одного атома углерода и трех – водорода, и присоединение такой молекулы к основанию (метилирование) способно изменить функции гена. Метилирование способно включать и выключать гены, и их экспрессия также может меняться под действием этих химических присадок. Выявление закономерностей метилирования даст нам ключ к пониманию фенотипической экспрессии.

Есть лишь одна проблема: после смерти организма и распада его ДНК и других биологических молекул, что очень часто наблюдается у археологических находок, метильные группы также распадаются и исчезают. Вместе с ними исчезает и потенциальная возможность реконструировать внешность доисторического существа. К счастью, у этого правила есть исключения: например, бизон возрастом 26 000 лет так хорошо сохранился в вечной мерзлоте, что ученые смогли восстановить картину метилирования его ДНК{132}. Но обычно это просто невозможно; на сегодняшний день в вечной мерзлоте не удалось обнаружить ни денисовцев, ни каких-либо других древних родственников человека.

Но в таком случае как же нам добыть эту информацию?

Ответ предложила группа израильских ученых: необходимо анализировать опосредованные данные о метилировании{133}. Для этого нужно выявить отличия в химическом составе нуклеотидного основания цитозина, образовавшиеся с течением времени. В главе 5 мы кратко упомянули о том, что цитозин со временем преобразуется в урацил (этот процесс называется дезаминированием{134}) и что это явление используется для выделения фрагментов действительно древней ДНК. Цитозин, задействованный в этом процессе, является неметилированным, то есть не имеет присоединенной метильной группы. А вот метилированный цитозин, распадаясь, превращается не в урацил, а в тимин. Поэтому те позиции генома, в которых находился цитозин, метилированный до смерти и разложения организма, должны содержать больше тимина, чем неметилированные позиции. Из этого можно сделать вывод, что переход Ц→Т служит опосредованным признаком метилирования в образцах древней ДНК.

Чтобы проверить потенциал своего метода, израильские ученые сначала изучили закономерности метилирования в геноме шимпанзе, сравнив фенотипы, предсказанные на основе так называемых карт метилирования, с реальным внешним видом шимпанзе. Они также испытали свой метод в приложении к неандертальцам, сопоставив их внешний вид с «Онтологией фенотипа человека» – базой данных генов, отключение или отсутствие которых вызывает перемены в анатомии. Первые испытания показали, что таким способом можно реконструировать отдельные физические особенности в обеих группах с точностью более 85 %{135}. Это весьма обнадеживало.

Далее ученые приступили к анализу соответствующих карт метилирования у денисовцев. Они сосредоточились на участках, которые содержат гены, отвечающие за определенные черты, и уделили особое внимание областям, прямо указывающим на конкретные признаки, характерные, скажем, для неандертальцев или, напротив, для «современных» людей. Так, путем сопоставления они создали изображение возможного облика денисовского человека.

Ну и как же могли выглядеть денисовцы?

Общей с неандертальцами была признана 21 черта внешности. В частности, исследователи предсказали в качестве одной из них низкий череп. Вероятно, для денисовцев были также характерны широкий таз, массивная нижняя челюсть, довольно плоский лоб и большая грудная клетка.

Некоторые из черт специфичны для денисовцев. К их числу относятся значительная протрузия лица (выступающая нижняя челюсть), крупные лопатки, удлиненная зубная дуга, увеличенный мыщелок нижней челюсти (выступ в верхней части челюстной кости, где она прикрепляется к черепу, прямо перед ухом) и широкое лицо. По-видимому, у денисовцев также были иными минеральная плотность костной ткани и время созревания скелета{136}.

Что интересно, в некоторых своих особенностях денисовцы, похоже, были ближе по морфологии к «современным» людям. Это касается преждевременной потери постоянных зубов и фронтальной ширины челюсти (что особенно любопытно, если вспомнить об очень крупных размерах моляра «Денисова 4», находившегося в задней части челюсти).

Наши попытки сравнить денисовские останки с другими останками гоминин из археологических раскопок в Восточной Азии не дали нам четкой картины, но они могут иметь значение в свете этих эпигенетических предсказаний. Большинство черт облика денисовцев были очень сходны с неандертальскими, однако в отдельных признаках они походили на «современных» людей; были также и те черты, которые делали денисовцев непохожими ни на тех ни на других.

Конечно, это всего лишь первая проба на пути к регулярному применению данного метода, и уже сейчас в нем выявлены недостатки. Один из них состоит в том, что полностью был исследован лишь один геном денисовского человека. Ученые смоделировали популяцию на основе единичного генома. Как сказал один из критиков метода, это все равно что отыскать окаменевшие останки Homo sapiens, принадлежавшие баскетболисту из НБА, и, исходя из них, утверждать, что все Homo sapiens были под два метра ростом. Это замечание хотя и остроумно, но не слишком справедливо, поскольку, как мы уже видели, ядерный геном несет в себе информацию не об одной особи, а о множестве, являясь отражением более широкой и глубокой популяционной истории. К тому же исследование сообщало только о направленности отличий, не давая их безусловного количественного описания. Но, как бы там ни было, в отсутствие более состоятельных костных останков денисовцев этот опыт также оказался существенным и впечатляющим шагом вперед.

Авторам удалось создать художественную интерпретацию научной реконструкции и показать нам, как могли выглядеть денисовцы. Зачастую художники изображают первобытных людей, руководствуясь скорее умозрительными, нежели научными представлениями, но только не в этом случае. Художница Мааян Харел работала с трехмерной реконструкцией, созданной на основе данных эпигенетического анализа, и воспроизвела по ней образ денисовской женщины. Глядя на этот портрет, я ощущаю ее близость к нам и вижу не столько наши различия, сколько сходство. И я благодарен художнице, чья работа позволила нам увидеть давным-давно исчезнувшую представительницу человеческого рода в виде живого человека, а не жалкой россыпи обломков костей.

Но что же говорит нам эпигенетика, когда мы применяем этот набирающий силу метод к некоторым образцам из Китая, например сюйчанским, которые предположительно являются останками денисовцев? Многообещающий вывод состоит в том, что у сюйчанского человека выявлены практически все признаки, позволяющие отождествить его с денисовцами, за исключением одного. Это означает, что найденные неподалеку от Сюйчана черепа, скорее всего, принадлежали денисовским людям.

Я уверен, что значение этого метода будет возрастать по мере обнаружения новых ископаемых останков денисовцев и развития нашего понимания функциональной основы и фенотипической экспрессии генов различных гоминин{137}. Определяющим условием здесь является «обнаружение новых ископаемых останков», я имею в виду достаточно крупные образцы, которые можно было бы исследовать эпигенетическими способами. Никогда прежде мы не испытывали столь насущной потребности в новых ископаемых останках людей. На протяжении почти всего последнего десятилетия многие из нас, ученых, трудящихся в сфере поздней эволюции человека, с нетерпением ждали любых открытий окаменелостей, которые могли бы предвещать появление нового денисовца, в особенности с новой стоянки или региона, и останков, которые были бы морфологически информативны.