Расшифровка прошлого

АрхивСтатьи

Какими были вымершие животные, и почему они погибли? Учёные расшифровывают геномы мамонтов и неандертальцев, и даже в изучении динозавров наметился прогресс (хотя и не такой, как в "Парке Юрского периода").

"Чудища" из прошлого, которого человечество не может помнить, для большинства людей не являют собой ничего более картинок в школьных учебниках, констатации факта, что да, были и такие твари на Земле, но теперь их нет. И может, хорошо, что нет: едва ли благочинного обывателя порадовало бы соседство с тиранозаврами, - даже на одной планете.

Какими были вымершие животные, и почему они погибли? Кроме динозавров, которые исчезли задолго до появления человечества, были существа, сосуществовавшие с людьми. Что случилось с мамонтами или, к примеру, нашими собственными непонятными родственниками - неандертальцами? Действительно ли они оказались тупиковой ветвью, или мы соседствуем с их прямыми или не очень потомками?

Над расшифровкой геномов шерстистых мамонтов и неандертальцев учёные кропотливо работают и даже добились некоторых результатов. А вот с динозаврами... В обозримом будущем материализации "Парка Юрского периода" можно не ждать. Хотя...

Эластичные ткани

Ранней весной 2005 года палеонтологи из Университета Северной Каролины наделали шуму известием, что им удалось извлечь из окаменелых, казалось бы, костей тиранозавра, фрагменты эластичных тканей.

Палеонтолог Мэри Швайцер и её коллеги с помощью специального состава, растворяющего содержащие кальций структуры, выделили фрагменты мягкой, гибкой структуры, напоминающей кровеносные сосуды. Мало того, их строение чрезвычайно сильно (просто-таки до идентичности) напоминало кровеносные сосуды современных страусов, что в очередной раз доказывает высокую степень родства современных птиц с древними ящерами.

Спустя несколько месяцев та же команда палеонтологов сообщила о ещё более интересной подробности. Оказалось, что те самые недоокаменелые останки принадлежале молодой самке тиранозавра, погибшей в период вызревания яиц.

.

По мнению исследователей, та эластичная ткань представляла собой тонкий слой так называемое медуллярной ткани - пронизанной сосудами костной ткани, который встречается в полых костях ног у самок современных птиц в период овуляции. Когда последнее вызревшее яйцо отложено, она полностью рассасывается в организме.

По словам Мэри Швайцер, медуллярная ткань, извлечённая из окаменелых останков тиранозавра, и фрагменты такой ткани у современных страусов оказались "практически идентичными по структуре, расположению и даже цвету". Это, вероятно, отчасти отвечает на вопрос, кто сегодня на самом деле является ближайшими родственниками динозавров.

Когда стало известно об извлечении эластичной ткани, естественно встал вопрос: уцелели ли в ней белки? Удастся ли их извлечь? Если это произойдёт, то можно получить целый ДНК тиранозавра?

Похоже, что сделать это, увы, пока не удалось. По крайней мере, никаких новостей на этот счёт с прошлого года не поступало. И скорее всего, это вообще невозможно. Вероятность обнаружить ткани, где белки не замещены минералами после миллионов лет лежания в земле, стремится к нулю.

А вот с шерстистым мамонтом всё обещало быть намного интереснее...

Дело о мамонте

В 1986 году на Чукотке из вечной мерзлоты выкопали неплохо сохранившиеся останки шерстистого мамонта. Радиоуглеродный анализ показал, что им приблизительно 33 тысячи лет.

В начале февраля 2006 года международная группа генетиков во главе с профессором Евгением Рогаевым объявила, что им удалось полностью расшифровать митохондриальную ДНК шерстистого мамонта, основываясь как раз на том материале, который был извлечён ещё двадцать лет назад на Чукотке.

Несколькими месяцами ранее немецкие генетики отрапортовали о том, что они смогли расшифровать фрагменты митохондриальной ДНК мамонта. Учёные использовали крошечный образец мамонтовой кости (массой всего 200 мг) из кладбища мамонтов у реки Бёрёлёх в Якутии. Им удалось извлечь, расшифровать и затем объединить 23 фрагмента митохондриальной ДНК мамонта.

Расшифровать фрагменты митохондриальной ДНК удавалось и ранее, но реконструировать всю последовательность длиной 16 842 нуклеотидов секвенсировать удалось только профессору Рогаеву.

С помощью митохондриальной ДНК клонировать живое существо невозможно, а вот для эволюционных реконструкций она оказывается как нельзя кстати: митохондриальная ДНК передается только по материнской линии и не рекомбинирует, то есть отцовские гены не перемешиваются с материнскими.

Благодаря расшифровке удалось установить, что популяция мамонтов, распространившаяся по всей Сибири, была в генетическом плане очень однородна. Рогаев и его коллеги также пришли к выводу, что генетически сибирские мамонты наиболее близки к индийским слонам, - хотя и отличаются от них довольно существенно. Общим предком был африканский слон, а разделение последующих ветвей произошло, по мнению команды Рогаева, где-то около 4 миллионов лет назад. Его немецкие коллеги называли несколько иной срок - 5,5 миллионов лет назад.

Между тем, из останков мамонтов удалось извлечь не только митохондриальную, но и ядерную ДНК. Её расшифровкой активно занимались Хендрик Пойнар и Рос Макфи - сотрудники Центра изучения ДНК древних животных при Университете Макмастера в Гамильтоне (штат Онтарио, США) и Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. С помощью системы Genome Sequencer 20 System они секвенсировали 28 миллионов базовых пар из фрагментов ДНК, содержавшихся в одном грамме костной ткани мамонта.

Когда полученные результаты сравнили с 13 миллионами базовых пар генома африканского слона, выяснилось, что совпадает около 98,55% генома. Это лишний раз подтверждает, что разделение видов случилось приблизительно 5 миллионов лет назад.

В октябре уже этого года Пойнар сообщил на собрании Общества палеонтологии позвоночных в Оттаве, что его соратникам удалось провести несколько дополнительных сеансов анализа с использованием Genome Sequencer 20 и проанализировать ещё 20 миллионов базовых пар.

В теории, результаты этого проекта должны были бы позволить клонировать мамонта и воскресить сгинувший биологический вид. Однако недавно стало известно, что у проекта банально не хватает средств на "продолжение банкета". Для того, чтобы оплатить дальнейшую работу на Genome Sequencer 20 им срочно требуются 500 тысяч долларов, которых у учёных нет.

Неандертальцы у ворот?

Школьные учебники биологии гласят, что на сегодняшний день Землю населяет один вид Человека разумного. Сколь бы сильно ни отличались друг от друга внешне представители разных рас, все шесть с лишним миллиардов людей, населяющих планету, относятся к одному и тому же биологическому виду, и генетическое разнообразие оказывается меньшим, чем у разных популяций шимпанзе, населяющих один только Африканский континент. По мнению генетиков, это означает, что около 70 тысяч лет назад общая численность представителей Homo sapiens составляла не более 2000 "голов".

В те времена вид Homo sapiens был ещё не единственным представителем рода Homo. На сегодняшний день главными "конкурентами" считают неандертальцев - Homo neanderthalis. Они соседствовали с Человеком разумным, но полностью исчезли с лица Земли 24-33 тысяч лет назад.

Причины их исчезновения, как и в случае с мамонтами, неизвестны, хотя на этот счёт есть немало гипотез. Одна из гиботез состоит в том, что Homo sapiens оказались более приспособленными к окружающей среде, более способными к разделению труда, и, наконец, производили более эффективный инструментарий и оружие. В итоге люди выжили неандертальцев из пригодных для проживания мест. Согласно другой известной гипотезе, неандертальцы и люди просто слились в один вид.

Генетически Homo neanderthalis и Homo sapiens идентичны примерно на 99,95%, указывает Эдвард Рубин, сотрудник Объединённого института генетических исследований при Министерстве энергетики США, возглавляющий один из проектов по расшифровке фрагментов ДНК неандертальца.

Сходство, казалось бы, колоссальное, однако, например, и с шимпанзе у нас весьма много общего: 98 с лишним процентов одинаковых генов. Все особенности Человека разумного заключаются в той самой "крошечной разнице".

Полпроцента разницы - это, по всей видимости, куда как существенно. По словам Рубина, никаких признаков того, что в последние примерно 30-40 тысяч лет имело место межвидовое скрещивание, сколько-нибудь повлиявшее на генофонд Homo sapiens или Homo neanderthalis, увидеть пока не удаётся. "Мы не исключаем этого, но признаков скрещивания не видим", - говорит он.

Коллега Рубина, Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка - один из первых в мире исследователей, занимавшихся расшифровкой ДНК неандертальцев, согласен с тем, что неандертальцы и Homo sapiens друг с другом не скрещивались. Паабо и его сотрудники используют для расшифровки ДНК неандертальцев примерно такой же аппарат, как тот, что использовали Хендрик Пойнар и его коллеги для секвенсирования ДНК мамонта. Через два года они рассчитывают полностью отследить геном неандертальца.

Учёных интересует, что именно сделало нас "людьми разумными"? И хотя все отдают себе отчёт в том, что со всей степенью точности восстановить последовательность исторических событий не удастся, само понимение, какие именно гены и когда изменились, и что могло стать причиной их изменения, позволит человечеству, наконец, более-менее точно установить собственное происхождени. По крайней мере, биологическое.

Пока тайна не разгадана. И если даже это произойдёт, возникают некоторые вопросы, как это может повлиять на самосознание человечества, и повлияет ли вообще. Ведь в общем и целом западный мир более-менее свыкся с тем, что "человек произошёл от обезьяны", даром, что ничего такого Дарвин, в сущности, и не говорил, а лишь только называл обезьяну нашим ближайшим родичем... В то же время растёт число тех, кто гневливо потрясая хоругвями, громогласно вопрошает у окружающих, что им больше по душе, быть "потомками обезьяны" или "образом и подобием божьим". И хотя речь, в сущности, совсем о другом, определение тех самых генов, которым мы обязаны наличием у нас разума, так уж ли оно обрадует кого-то, кроме самих учёных?