"Никому даже в голову не приходило". За что дали Нобелевку по медицине

МОСКВА, 5 окт — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине стал шведский палеогенетик Сванте Паабо — за "открытия, касающиеся геномов вымерших гоминидов и эволюции человека". Он первым секвенировал геном неандертальца, а также обнаружил группу древних людей, называемых денисовцами, и доказал, что они были отдельной ветвью в эволюции человека. Причем это только вершина айсберга. Из метода анализа древней ДНК, который разработал ученый, выросло целое научное направление.

В поиске истоков

В 2022-м завершился крупнейший в истории биологии международный проект "Геном человека", над которым более 30 лет работали сотни ученых по всему миру. Когда он только стартовал в начале 1990-х, молодой биолог Сванте Паабо поставил перед собой беспрецедентную задачу — изучить генетические взаимоотношения между современными людьми и их древними родственниками.

В первую очередь речь шла о неандертальцах — вымерших представителях рода людей. Одни называли их нашими предшественниками, "недостающим звеном", другие — тупиковым боковым ответвлением, третьи — просто подвидом Homo sapiens. По костям и сопутствующим артефактам невозможно было сделать однозначный вывод.

Требовался генетический анализ. Но его никто не мог корректно выполнить из-за непреодолимых технических проблем. Дело в том, что со временем ДНК химически модифицируется и распадается на короткие фрагменты. Спустя тысячи лет в костях остаются лишь ее следовые количества, да и те, как правило, загрязнены ДНК бактерий и людей, работавших с образцами.

Шведский ученый еще в конце 1980-х, когда проходил постдокторантуру в Калифорнийском университете в Беркли в лаборатории Аллана Уилсона, начал разрабатывать метод, который спустя десятилетия привел к возникновению новой научной дисциплины — палеогеномики.

"Уникальность подхода заключалась в самой идее, — рассказывает профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха Филипп Хайтович, проработавший несколько лет в лаборатории Сванте Паабо в Институте эволюционной антропологии общества Макса Планка в Лейпциге. — До этого никому даже в голову не приходило, что к изучению древних людей можно привязать молекулярную биологию и генетику. Исследование ДНК давно умерших видов, наших предков, создало целое научное направление".

© The Nobel Assembly at the Karolinska Institutet

Схема, демонстрирующая сложность выделения древней ДНК для анализа

Геном неандертальца

В 1990-м Паабо пришел в Мюнхенский университет, где уже в качестве профессора продолжил работу над архаичной ДНК. Первым успехом стала расшифровка митохондриального генома неандертальцев. В отличие от ядерной ДНК, в которой содержится большая часть генетической информации, геном митохондрий — небольших клеточных органелл — невелик, но зато присутствует в тысячах копий.

Шведский ученый секвенировал участки митохондриальной ДНК из костей неандертальцев возрастом около 40 тысяч лет с четырех европейских стоянок. Выяснилось, что неандертальцы генетически отличаются от Homo sapiens, с которыми они сосуществовали на обширных территориях Евразии десятки тысяч лет. Но для более детальных выводов нужно было секвенировать ядерный геном.

Паабо предложили создать Институт эволюционной антропологии в Лейпциге, где он со своей командой продолжил совершенствование методов выделения и анализа архаичной ДНК из костных останков. К 2010 году у них был готов предварительный вариант расшифровки полного генома неандертальца. Оказалось, что его эволюционные пути разошлись с Homo sapiens 800 тысяч лет назад — еще до того, как люди современного типа покинули Африку.

Затем ученые установили, что у современных людей из Азии и Европы от одного до четырех процентов генома — от неандертальцев. Значит, в Евразии эти виды скрещивались. У африканцев неандертальских генов нет совсем.

© Иллюстрация РИА Новости . Источник: CC BY-ND 4.0/Nicholas R. Longrich

Пути расселения Homo sapiens за пределы Африки

Открытие денисовцев

В 2008-м в Денисовой пещере на юге Сибири археологи обнаружили фрагмент фаланги пальца возрастом 40 тысяч лет. Кость передали в лабораторию Паабо. Генетический анализ произвел сенсацию: выделенная митохондриальная ДНК не походила ни на одну из известных последовательностей современных людей или неандертальцев. В первом случае ученые нашли отличия по 385 нуклеотидам, а во втором — по 202.

Неизвестный ранее вид древних людей, пересекавшихся в Азии с неандертальцами и сапиенсами, назвали Homo denisovensis — денисовским человеком. Сегодня больше всего "денисовских" генов — до шести процентов — у коренных жителей Австралии и Океании.

Стало ясно, что, когда люди современного типа расселялись за пределы Африки, в Евразии уже обитали две другие популяции гоминидов: неандертальцы на западе и денисовцы на востоке. По мере экспансии сапиенсы неоднократно встречались и скрещивались и с теми, и с другими.

© The Nobel Assembly at the Karolinska Institutet

Места находок первых образцов костей неандертальцев и денисовцев, из которых удалось извлечь архаичную ДНК, и эволюционное дерево гоминидов, построенное на основе ее анализа

Палеогеномика и ее актуальность

Открытия Паабо во многом прояснили эволюционную историю человека. За два десятилетия с помощью палеогеномного анализа, созданного шведским ученым, антропологи получили больше информации, чем за несколько столетий археологических раскопок. Но исследование исторической ДНК не ограничивается расшифровкой генома древних людей.

"Этот метод позволяет лучше понять исторические процессы. Можно изучать не только самих людей, но и, например, болезни, которыми они страдали. Проводя генетический анализ бактерий, вирусов в останках, биологи прослеживают эволюцию этих микроорганизмов. Анализ древних семян помогает установить механизмы одомашнивания сельскохозяйственных культур, какой материал люди использовали как исходный. Палеогенетика превратилась в отдельное направление науки, целую область знаний. Неудивительно, что в конце концов за это присудили Нобелевскую премию", — отмечает Филипп Хайтович.

Но самый главный результат работ Сванте Паабо, по мнению Нобелевского комитета, — определение генетических отличий Homo sapiens от древних собратьев. Возможно, именно в них надо искать ответ на вопрос, почему люди современного типа (а не неандертальцы или денисовцы) создали сложную культуру и искусство, передовые технологии, пересекли океаны и расселились по всей планете.

© РИА Новости / Александр Кряжев

Перейти в медиабанк

Профессор Сванте Паабо во время экскурсии в Денисову пещеру