Саванте Паабо: подсказки ДНК о нашем внутреннем неандертальце

Делясь результатами массивного, всемирного исследования, генетик Саванте Паабо предъявляет ДНК-доказательство о том, что ренние люди смешивались с Неандертальцами после выхода из Африки. (Да, у многих из нас есть Неандертальское ДНК). Он также показывает как мизерной кости пальца ребенка было достаточно для определения целого нового вида гуманоида.

Я хочу вам рассказать о том,

что мы можем узнать из изучения генома

живых людей

и вымерших людей.

Но перед тем, как я это сделаю,

я хочу вам кратко напомнить то, что вы уже и так знаете:

что наши геномы, наш генетический материал,

хранятся почти в каждой клетке наших тел в хромосомах

в форме ДНК,

которая является известной двухцепочечной спиральной молекулой.

И генетическая информация

содержится в форме последовательности

из четырёх оснований,

которые обозначаются буквами А, Т, Ц и Г

Информация в ней дублирована --

по одному набору на каждой цепи,

что очень важно,

поскольку когда формируются новые клетки, эти цепи расходятся

и новые цепи синтезируются на основе старых

в практически безупречном процессе.

Но ничто, конечно, в природе

не безупречно на 100%,

так что иногда происходит ошибка

и встраивается неправильное основание.

И мы можем увидеть результат

такой мутации,

если сравним последовательности ДНК

между сидящими в этом зале, например.

Если мы сравним мой геном с вашими,

приблизительно каждые 1200-1300 букв

у нас будут отличаться.

И такие мутации накапливаются

равномерно с течением времени.

А если мы добавим сюда шимпанзе, мы увидим больше различий.

Приблизительно одна буква из ста

У шимпанзе будет отличаться.

И если вы потом заинтересуетесь историей

части ДНК или всего генома,

вы можете реконструировать историю ДНК,

пользуясь теми различиями, которые вы увидели.

И обычно мы изображаем предположения о ходе истории

В форме деревьев как вот это.

В этом случае всё очень просто.

Две последовательности человеческой ДНК

ведут к общему предшественнику довольно быстро.

Гораздо дальше расположен наш общий предок с шимпанзе.

И так как эти мутации

возникают равномерно с течением времени,

вы можете преобразовать эти различия

в приблизительное время,

когда два человека, обычно,

имели общего предка - около половины миллиона лет тому назад,

а с шимпанзе,

это будет в порядке пяти миллионов лет тому назад.

Итак, то, что случилось в последние несколько лет,

это то, что появились технологии,

которые позволяют видеть много-много частей ДНК очень быстро

Так мы теперь можем в пределах часа

определить весь человеческий геном.

Генотип каждого из нас, конечно,сформировался на основе двух геномов человека:

одного от матери и одного от отца.

И их длина составляет около трех миллиардов таких букв.

И мы обнаружим, что два генома во мне,

или один мой геном, который мы хотим использовать,

Будет нести три миллиона различий,

что-то около.

И потом, что вы можете также сделать,

это спросить: «Как эти генетические различия

распределены по миру?»

И если вы так сделаете,

вы найдете некоторое количество генетических вариаций в Африке.

А если вы посмотрите за пределы Африки,

вы вообще-то найдете меньше разнообразия.

Это удивительно, конечно,

потому что примерно в шесть-восемь раз меньше людей

проживает в Африке, чем за пределами Африки.

Но у людей в Африке

генетическое разнообразие больше.

Более того, почти все генетические варианты,

которые мы видим за пределами Африки,

имеют близкородственные последовательности ДНК

к тем, которые вы находите в Африке.

Но если вы посмотрите на Африку,

там есть компонент генетической вариации

у которого нет близких соответствий снаружи.

Поэтому модель для объяснения этого,

основана на том, что часть африканских мутаций, но не все они,

распространились и колонизовали остальную часть мира.

И датирование этих генетических различий

привело к пониманию,

что современные люди -

люди, практически не отличающиеся от меня и вас -

развились в Африке достаточно недавно,

от 100 до 200 тысяч лет назад.

И позже, между 100 и 50 тысячами лет назад или около

вышли из Африки,

чтобы колонизовать весь остальной мир.

Поэтому мне нравится говорить,

что с генетической точки зрения

мы все африканцы.

Мы либо живем внутри Африки сегодня,

или мы в недавней ссылке.

Другой вывод

из этих недавних истоков современного человека

состоит в том, что генетические вариации

в общем и целом широко распространены в мире

в разных местах,

и они обыкновенно изменяются постепенно,

если смотреть с высоты птичьего полета, по крайней мере.

И поскольку существует множество генетических вариаций

и у них есть различные степени,

если мы определим последовательность ДНК -

геном одного индивидуума -

мы можем довольно точно оценить,

откуда этот человек,

при условии что его родители и деды

не очень далеко передвигались.

Но значит ли это,

как многие люди полагают,

что существуют огромные генетические различия между группами людей:

на разных континентах, к примеру?

Итак, мы тоже можем начать задавать такие вопросы.

В процессе реализации, например, находится проект

по определению последовательности ДНК тысячи человек,

чьи геномы из разных частей мира.

Они определили последовательности 185 африканцев

из двух популяций Африки.

(Они) определили последовательности ДНК у приблизительно такого же количества людей

В Европе и в Китае.

И мы можем начать говорить о том, как много различий мы находим,

как много оснований, которые различны

по крайней мере в одной из тех индивидуальных последовательностей.

И их много: 38 миллионов различных позиций.

Но мы можем поставить вопрос: «Есть ли какие-либо абсолютные различия

между Африканцами и не-Африканцами?»

Возможно, большинство из нас представляет,

что различия огромны.

И с абсолютным различием,

я имею в виду различие,

когда у всех людей внутри Африки в определенном положении,

у ста процентов, - находится одна буква,

а у каждого за пределами Африки другая буква.

Ответ на это заключается в том, что среди тех миллионов различий,

нет ни одного такого положения.

Это может быть удивительным.

Может быть один человек был ошибочно классифицирован или что-то вроде того.

Мы можем несколько упростить задачу

и сказать: «В скольких положениях мы обнаружим

у 95 процентов людей в Африке

один вариант,

95 процентов иной вариант,

и число таких положений - 12.

Итак, это очень удивительно.

Это значит, что когда мы смотрим на людей,

на человека из Африки

и человека из Европы или Азии,

мы не можем, для отдельного локуса генома предугадать с 100 процентной точностью,

какой ген несёт человек.

И только в 12 случаях

мы можем быть уверенными на 95 процентов.

Это может показаться удивительным,

потому что мы можем, конечно, посмотреть на этих людей

и довольно легко сказать, откуда родом их предки.

Это означает,

что те черты, которые мы рассматриваем

и с лёгкостью замечаем:

черты лица, цвет кожи, структура волос, -

определены не отдельными генами с большим влиянием,

но большим количеством генетических вариаций,

которые отличаются по частоте встречаемости

в разных частях мира.

Есть еще один факт относительно признаков,

которые нам так легко заметить друг в друге,

который, я думаю, стоит рассмотреть,

это то, что в буквальном смысле слова

они правда на поверхности нашей кожи.

Это то, о чем мы только что говорили:

черты лица, структура волос, цвет кожи.

Есть также множество характеристик,

которые различаются между континентами, такие,

которые относятся к тому, как мы перерабатываем пищу, которую едим,

или как наш иммунитет

справляется с микробами,

которые пытаются внедриться в наш организм.

Но это все части нашего тела,

которыми мы непосредственно взаимодействуем с нашей окружающей средой,

в непосредственной конфронтации, если позволите.

Легко представить,

как в особенности на эти части тела

быстро оказывалось влияние отбора окружающей среды

и как это сдвинуло частоту генов

которые затронуты этим отбором.

Но если мы взглянем на другие части нашего тела,

где мы не взаимодействуем напрямую с окружающей средой:

наши почки, наши печени, наши сердца,-

невозможно сказать,

просто взглянув на органы,

из какой они части света.

Также существует ещё один интересный факт,

который следует из осознания того,

что у людей есть недавний общий предок из Африки,

и он заключается в том, что когда эти люди появились

около 100000 лет назад,

они не были единственными на планете.

Вокруг были и другие формы человека,

и возможно наиболее известные из них -неандертальцы,

эти формы человека, отличающиеся крепостью телосложения,

по сравнению с оставшимся здесь

современным человеческим скелетом справа -

существовавшим в Западной Азии и Европе

начиная с нескольких сотен тысяч лет тому назад.

Поэтому интересным вопросом является,

что же случилось, когда они встретились?

Что случилось с неандертальцами?

И чтобы начать отвечать на эти вопросы,

моя исследовательская группа, которая уже 25 лет

работает над методами выделения ДНК

из остатков неандертальцев

и вымерших животных,

которым уже десятки тысяч лет.

Это связано со множеством технических проблем:

как извлечь ДНК,

как как преобразовать её так, чтобы можно было секвенировать.

Необходимо работать очень аккуратно,

чтобы сохранить чистоту эксперимента, избегая

занесения вашей собственной ДНК.

Все вышесказанное, объединенное с этими методами,

которые дают возможность очень быстро секвенировать много молекул ДНК,

позволили нам в прошлом году

представить первую версию генома неандертальца,

чтобы теперь любой из вас

мог посмотреть в интернете, на геном неандертальца,

или хотя бы на 55 процентов от него,

которые мы пока что смогли реконструировать.

И Вы можете начать сравнивать его с геномами

людей, которые живут сегодня.

И один вопрос,

который вы затем можете захотеть задать

это: что же случилось, когда мы встретились?

Мы скрещивались или нет?

И, чтобы ответить на этот вопрос,

нужно посмотреть на неандертальца, который пришел из Южной Европы,

и сравнить его с геномами

людей, живущих сегодня.

Поэтому мы теперь пытаемся

сделать то же с парами людей,

начиная с двух Африканцев,

смотря на два африканских генома,

мы находим места, где они отличаются друг от друга,

и в каждом случае мы спрашиваем: «Каков неандерталец?

Он похож скорее на одного африканца или на другого?»

Мы ожидаем не увидеть никакой разницы,

потому что неандертальцы никогда не были в Африке.

Они должны одинаково отличаться, потому что нет никакой причины, по которой один африканец

был бы генетически ближе неандертальцу, чем другой.

Так и есть.

Говоря на языке статистики, нет никакой разницы

между тем, как часто гены одного африканца соответствуют генам неандертальца, по сравнению с другим африканцем.

Но разница есть,

если мы посмотрим на европейского человека и на африканца.

Тогда, гораздо более часто,

неандерталец соответствует европейцу,

по сравнению с африканцем.

То же самое верно, если мы посмотрим на человека из Китая

и на африканца,

неандерталец соответствует человеку из Китая чаще.

Это может показаться удивительным,

потому что неандертальцы никогда не были в Китае.

Поэтому модель, которую мы предложили для объяснения этого явления,

в том, что когда современный человек вышел из Африки,

когда-то позже, чем 100000 лет назад,

они встретились с неандертальцами.

Предположительно, это впервые случилось на Ближнем Востоке,

где жили неандертальцы.

Если они скрещивались друг с другом там,

тогда современные люди,

которые стали предшественниками

всех за пределами Африки

передали этот Неандертальский компонент в составе их генома

остальному миру.

Так что сегодня люди, живущие вне Африки,

имеют около двух с половиной процентов ДНК

от неандертальцев.

Поэтому, имея геном неандертальца

на руках в качестве точки опоры

и имея технологии

для исследования древних останков

и для извлечения ДНК,

мы можем начать применять их где-то ещё в мире.

И впервые мы так и сделали в Южной Сибири,

в Алтайских горах,

в месте, называемым Денисова,

в пещере в этой горе,

где археологи в 2008 году

нашли маленький кусочек кости -

это его копия -

и поняли, что эта часть кости является дистальной фалангой

мизинца человека.

И она достаточно хорошо сохранилась,

чтобы мы установили ДНК этого человека,

и даже лучше

чем для неандертальцев в целом,

и начать сопоставлять эту ДНК с геномом неандертальца

и с сегодняшними людьми.

И мы обнаружили, что этот человек

имел общего предка по последовательности ДНК

с неандертальцами около 640000 лет назад.

И еще раньше, 800000 лет назад

есть общий предшественник

с сегодняшними людьми.

Так что этот человек происходит из популяции,

которая имеет общее начало с неандертальцами,

но очень давно, и потом ведет долгую независимую историю.

Мы называем эту группу людей,

которую мы описали впервые

из этого маленького-маленького кусочка кости,

денисовскими людьми,

в честь этого места, где они были впервые описаны.

Теперь мы можем задать про денисовских людей тот же вопрос,

что и про неандертальцев:

«Скрещивались ли они с предками современных людей?»

Если мы зададим этот вопрос,

и сравним геном денисовских людей

с людьми по всему миру,

мы будем удивлены, не найдя

никакого остатка ДНК денисовских людей

в людях, живущих в Сибири сегодня.

Но мы находим его в Папуа – Новой Гвинее

и на в других островах Меланезии и Тихого океана.

Так что это, по-видимому, значит,

что денисовские люди в прошлом были более распространены,

так как мы не думаем, что предки меланезийцев

когда-то были в Сибири.

Благодаря изучению

этих геномов вымерших людей,

мы начнем приходить к картине того каким был мир,

когда современные люди начинали выходить из Африки.

На Западе были неандертальцы;

на Востоке - денисовские люди и

может быть также другие формы людей,

которые еще не открыты.

Мы не знаем, где проходили точные границы между этими людьми,

но мы знаем, что в Южной Сибири,

были как неандертальцы, так и денисовские люди,

по крайней мере некоторое время в прошлом.

Потом современные люди появились где-то в Африке,

вышли из Африки, по-видимому на Ближний Восток.

Они встретились с неандертальцами, смешались с ними,

продолжили распространяться по миру,

и где-то в Южной Азии

они встретили денисовских людей, смешались с ними

и продолжили двигаться дальше в сторону Тихого океана.

И потом эти ранние формы людей исчезают,

но они продолжают жить немножко сегодня

в некоторых из нас -

в тех людях за пределами Африки, в которых два с половиной процента их ДНК

передалось от неандертальцев,

а люди в Меланезии

хранят приблизительно дополнительные пять процентов

от денисовских людей.

Значит ли это,

что всё-таки существует абсолютная разница

между людьми за пределами Африки и внутри Африки,

в том, что люди за пределами Африки

имеют этот древний компонент в их геноме

от этих вымерших форм людей,

когда у Африканцев его нет?

Я не думаю, что это так.

По-видимому, современные люди

зародились где-то в Африке.

Они распространились также по всей Африке и, конечно,

и там были более древние, ранние формы людей.

И так как мы смешивались где-то ещё,

я почти уверен, что однажды,

когда у нас, возможно, будет геном

также ранних форм людей из Африки,

мы обнаружим, что они смешивались

с ранними современными людьми в Африке.

Итак, подведём итог:

что мы узнали, изучая геномы

сегодняшних людей

и вымерших людей?

Мы узнали, возможно, много вещей,

но одна вещь, которую я нахожу важной для упоминания,

это то, что я думаю, урок в том, что мы всегда смешивались.

Мы смешивались с этими ранними формами людей,

когда мы их встречали,

и мы смешивались друг с другом после.

Спасибо за внимание.

(Аплодисменты)