Нобелевская премия по физиологии или медицине 2022 года уникальна. Она была присуждена одному человеку, хотя в последнее время награду обычно делят между 2–3 учеными, к тому же, по специальности «антропогенез», а не «физиология» или «медицина». Но менее ценной от этого награда не становится.

От простого к сложному

Мы привыкли к тому, что «человек произошел от обезьяны», ну и дальше его эволюция шла по прямой – от австралопитеков через неандертальцев к кроманьонцам (рис. 1). Именно так рассказывали наши школьные учебники биологии, и, что примечательно, эта теория соответствовала тогдашнему пониманию этого вопроса.

Однако по мере накопления новой информации и появления современных методов исследования становилось очевидно, что не так все просто. Анатомически современный человек Homo sapiens впервые появился в Африке примерно 300 тыс. лет назад. Между тем находки вне «колыбели человечества» четко свидетельствовали: люди жили и за ее пределами, в Европе и Западной Азии, примерно 400 тыс. лет назад.

Про тех же неандертальцев (Homo neanderthalensis) мы знаем, что они вымерли примерно 30 тыс. лет назад, а Homo sapiens мигрировали из Африки на Ближний Восток на 40 тыс. лет раньше. Это значит, что несколько десятков тысяч лет вместе сосуществовали… разные виды людей. Не один непрерывно развивавшийся, а несколько, с параллельными историями. Как они друг с другом взаимодействовали? Ответ на этот вопрос могла дать только генетика.

Отец Сванте Паабо – нобелевский лауреат 1982 года шведский биохимик Суне Бергстрем, открывший простагландины

Невозможное возможно

В самом начале своей научной карьеры будущий нобелиат 2022 года шведский биолог Сванте Паабо (Svante Pääbo) был, можно сказать, очарован возможностью использования современных генетических методов для изучения ДНК неандертальцев. Однако вскоре он осознал экстремальные технические проблемы, потому что со временем ДНК химически модифицируется и распадается на короткие фрагменты. Спустя тысячи лет остались лишь следовые количества ДНК, и те в значительной степени загрязнены ДНК бактерий и современных людей. Будучи докторантом у Аллана Уилсона, пионера в области эволюционной биологии, Паабо начал разрабатывать методы изучения ДНК неандертальцев, и эта работа затянулась на несколько десятилетий. В 1990 году Паабо перешел в Мюнхенский университет, где в качестве вновь назначенного профессора продолжил свою работу над архаичной ДНК.

Он решил проанализировать ДНК митохондрий неандертальцев – органелл в клетках, содержащих собственную ДНК. Митохондриальный геном невелик и содержит лишь часть генетической информации клетки, но присутствует в тысячах копий, что увеличивает шансы на успех. С помощью своих усовершенствованных методов Паабо удалось секвенировать участок митохондриальной ДНК из куска кости возрастом 40 тыс. лет. Таким образом, впервые удалось получили доступ к последовательности вымершего дальнего родственника. Сравнение с современными людьми и шимпанзе показало, что неандертальцы генетически отличались друг от друга.

Предыдущим единоличным лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине был Есинори Осуми, удостоенный этой награды в 2016 году за открытие аутофагии

Алтайский сюрприз

В 1984 году в Денисовой пещере, что в Солонешенском районе Алтайского края России, нашли два зуба. Один из них принадлежал животному из семейства полорогих, а вот второй ввел ученых в ступор: это был молочный моляр ребенка лет 7–8, но к Homo sapiens он определенно отношения не имел. К неандертальцам, как выяснилось позже, тоже. 

Точки над «i» удалось расставить в 2008 году, когда в той же пещере обнаружили фрагмент кости пальца возрастом 40 тыс. лет. Кость содержала исключительно хорошо сохранившуюся ДНК, которую Паабо и коллеги секвенировали. Так открыли еще один вид древнего человека – Homo denisovensis, или денисовцы, возраст которых на сегодня оценивается в 200 тыс. лет. Причем они тоже контактировали с Homo sapiens: связь была впервые обнаружена в популяциях Меланезии и других частей Юго-Восточной Азии, где люди до сих пор несут до 6% ДНК денисовцев.

Открытия Паабо породили новое понимание нашей эволюционной истории (рис. 2). В то время, когда Homo sapiens мигрировали из Африки, по крайней мере две позже вымершие популяции гоминидов населяли Евразию. Неандертальцы жили в западной части, тогда как денисовцы располагались в восточных частях континента. В ходе экспансии Homo sapiens за пределы Африки и миграции на восток они встречались и скрещивались не только с неандертальцами, но и с денисовцами. Денисовцы и неандертальцы также скрещивались между собой, но не так активно, как оба вида по отдельности с Homo sapiens.

В работе консорциума, возглавляемого Сванте Паабо, – свыше 50 специалистов самых различных направлений

Последствия и перспективы

Благодаря открытиям Сванте Паабо мы теперь понимаем, что архаичные последовательности генов наших вымерших родственников влияют на физиологию современных людей. Одним из таких примеров является денисовская версия гена EPAS1, которая дает преимущество в выживании на большой высоте и распространена среди современных тибетцев. Другими примерами являются гены неандертальцев, которые влияют на наш иммунный ответ на различные типы инфекций – TLR6-TLR1-TLR10, а также молекула Stat2, которая помогает реализовывать защиту от возбудителей на уровне клеток.

Паабо создал совершенно новую научную дисциплину – палеогеномику. Сегодня ее уникальные методы и ресурсы используются научным сообществом для лучшего понимания эволюции и миграции человека. Одно из направлений будущих исследований – вымершие гоминиды Африки. Есть основания полагать, что Homo sapiens также сформировались как вид далеко не сразу, и вот кто в этом процессе поучаствовал – еще предстоит выяснить.

Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" № 11, 2022 г.