ХХ век. Хроника необъяснимого. Открытие за открытием

От бактерий, воскрешенных в пробирке, кажется, недалеко и до секретных лабораторий, в которых таинственные ученые оживляют древних животных. Но на время воздержимся от смелых картин, подсказываемых воображением. К ним мы еще вернемся, а пока снова отправимся в лабораторию Пээбо и продолжим скрупулезно подсчитывать достижения новейшей науки.

Сюда, в Мюнхен, регулярно поступают экспонаты из разных уголков мира; здесь соседствуют пробы крови эскимосов и индейцев, фрагменты тканей мамонтов и сумчатых волков, останки первобытных людей и наших современников.

В мире наберется всего лишь с полдюжины лабораторий, овладевших искусством генетической археологии.

— Причина в том, что мы занимаемся ужасно утомительным делом, — замечает Пээбо.

Правда, уже десять лет, как генетические детективы располагают новой, чудесной техникой, — можно сказать, что в этой области произошел революционный переворот. Благодаря так называемой полимеразной цепной реакции можно быстро и очень точно копировать самые крохотные количества древнего наследственного материала, причем копировать миллиарды раз.

— Однако главное наше оружие оборачивается против нас, — тотчас спешит Пээбо охладить чрезмерные надежды.

Полимеразная цепная реакция — это копировальная машина, действующая с несравненной точностью. Чтобы запустить ее, бывает достаточно одной молекулы ДНК. И вот именно из-за высокой чувствительности исследователи часто терпят неудачу: вместе с уникальным наследственным материалом «молекулярный ксерокс» добросовестно копирует весь генетический мусор, случайно занесенный в пробу. А ведь любая археологическая находка загрязнена фрагментами современных генов: рабочие, раскапывающие захоронение, могли, например, чихнуть, музейные работники могли оставить отпечатки пальцев…

Поэтому коллеги Сванте Пээбо — подобно вирусологам, манипулирующим со смертельно опасными вирусами, — исследуют древние кости и кусочки кожи только в специальной лаборатории, облачившись в защитные костюмы. Перед началом работы с образца приходится счищать весь верхний слой, так как обычно он очень сильно загрязнен. Все химикаты надо облучать ультрафиолетовым светом, чтобы уничтожить присутствующие в них биомолекулы.

— Вы не поверите, как же трудно бывает получить пару миллилитров воды, очищенной от ДНК, — жалуется Пээбо.

Впрочем, даже если удастся избавиться от всех примесей, это не обещает успех: желанных генов в пробе может попросту не оказаться. Совсем недавно один из сотрудников мюнхенской лаборатории, Маттиас Крингс, исследовал более сотни человеческих костей, доставленных из Африки (возраст их достигал, самое большее, 14 тысяч лет). Увы, лишь в трех из них сохранились крохи генетической информации.

Дело в том, что ДНК — очень хрупкая биомолекула. Ее расщепляют ферменты, переваривают микроорганизмы, окисляет кислород.

— Каждый день, — говорит Крингс, — наследственная информация, хранящаяся в каждой нашей клетке, выдерживает до 10 тысяч «ударов» враждебного ей окружающего мира.

Химические связи легко разрушаются, но — так счастливо устроена живая природа — определенные фрагменты восстанавливают разорванные связи.

После смерти разрушительные процессы продолжаются, но те ферменты, что спасали ДНК, уже не приходят на помощь. ДНК распадается на множество частей. И когда ученые принимаются за дело, исследовать, собственно говоря, уже нечего. Лучше всего генетический материал сохраняется в янтаре. Или же при низких температурах — в мерзлоте или в леднике. Так, когда исследователи имеют дело с костями, доставленными из холодной Скандинавии, они уверены, что гены непременно удастся найти.

— Хуже дела в пустыне, — продолжает Крингс, возвращаясь к своему печальному опыту, — хотя там и сухо, но зато слишком жарко. В таком климате ДНК быстро разлагается. Другой сотрудник Пээбо, Хендрик Н. Пойнар (сын упомянутого уже Джорджа Пойнара), предложил в 1995 году метод, который облегчит работу и убережет исследователей от чрезмерного и бесплодного рвения: речь идет о рацемизации ископаемых останков.

Хендрик Пойнар обратил внимание на следующий эффект: в биологическом материале одновременно с разрушением ДНК меняется и молекулярная структура аминокислот — они «рацемизируются». Например, так называемая «L-форма» молекулы аспарагиновой кислоты постепенно превращается в «D-форму», которая отличается от своего прообраза, как отражение, видимое нами в зеркале, от самого зеркала. Изменения эти легко зафиксировать. Когда содержание D-молекул превысит определенное пороговое значение, тогда ничего хорошего от ДНК можно уже не ожидать — искать гены будет поздно.

— Так обстоит дело, кстати, со всеми останками динозавров, — замечает X. Пойнар. — Когда сообщают, что якобы найдена ДНК динозавра, не верьте этому. Исследователи в очередной раз допустили ошибку и приняли за желаемое нечто другое: ДНК бактерий, грибков или человека.

Где ты, неандерталец?

Увы, природа слишком редко балует археологов. Такие находки, как Этци, редки: около 5200 лет назад этот человек поднялся в Альпы и, повидимому, был застигнут непогодой. Лед одел его панцирем, сквозь который воздух уже не проникал. Даже специалист не сохранит генетический материал лучше, чем это сделала природа.

Правда, три года назад скептики заговорили о том, что тело древнего обитателя Тироля было на самом деле мумией инки, каковую некий шутник и любитель розыгрышей взял и спрятал в альпийском глетчере. Однако гены Этци четко свидетельствовали, что он был древним европейцем, а не жителем Южной Америки. Более того: по своим генетическим особенностям он очень похож на современных обитателей Альпийского региона.

Пээбо, исследовавший «ледникового человека», надеется, что Этци поможет сделать важные открытия и в области истории медицины. Мюнхенский ученый намерен отыскать вирусы и бактерии, присутствующие в организме Этци. Так выяснится, какие болезни досаждали европейцам каменного века.

Ученого вдохновляет открытие, сделанное американскими коллегами. Те, изучая мумию женщины доинкского периода, обнаружили в ткани легкого следы туберкулезных бактерий. Выходит, индейцы умирали от чахотки задолго до появления испанцев. Прежде считалось, что именно конкистадоры занесли в Америку этот недуг.

Гены помогут прояснить и тайны эволюции человека. Почему бы, например, не найти ДНК неандертальца? Последние неандертальцы загадочно исчезли 34 тысяч лет назад. Неужели не сохранилась их ДНК? Неужели не удастся узнать, какие родственные отношения связывали человека современного и неандертальца?

— Чтобы выяснить степень родства, достаточно отыскать фрагменты ДНК длиной всего 400 базовых пар, — комментирует Маттиас Крингс (сейчас в лаборатории Пээбо как раз ищут ДНК неандертальца).

Со временем возникают случайные мутации; меняется последовательность «букв» ДНК, то есть последовательность нуклеобаз А (аденин), С (цитозин), G (гуанин) и Т (тимин). Чем больше разнятся одни и те же фрагменты ДНК, взятые у двух различных существ, тем дальше эти существа отстоят друг от друга. Так определяется степень родства.