Чтобы понять, почему анализ ядерного генома много мощнее, чем анализ митохондриального генома, важно не забывать, что в ядре содержатся 3 миллиарда нуклеотидов, а в митохондриях только 16 тысяч. Но еще ядерный геном перестраивается от поколения к поколению, потому что каждая хромосома обменивается участками последовательности со своей парой и затем обе передаются независимо друг от друга, каждая со своей информацией. Если от союза неандертальской и человеческой особи родится ребенок, то у него будет примерно по 50 процентов ДНК от каждого из родителей.
И если такой полукровка вырастет, найдет себе пару среди людей и вырастит своего ребенка, то этот потомок будет нести около 25 процентов неандертальских генов, а его внуки получат 12,5 процента, а у правнуков останется 6 процентов и т. д. И хотя в этом сценарии неандертальский вклад уменьшается чрезвычайно быстро, но все же 6 процентов составляют больше 100 миллионов нуклеотидов. В конце концов неандертальская ДНК распространится в популяции, и каждый получит маленькую ее порцию. Начиная с этого момента в родительской паре оба будут иметь примерно одинаковую долю неандертальской ДНК, следовательно, этот процент перестанет снижаться от поколения к поколению, а, наоборот, будет оставаться постоянным. Кроме того, образование смешанных пар, если оно было возможно, вряд ли случилось один-единственный раз. А в случае растущей популяции, где на каждого родителя приходится больше одного отпрыска, этот наследственный вклад не должен исчезнуть совсем. А мы как раз знаем, что популяция людей, заселившая европейскую территорию и сменившая неандертальцев, быстро расширялась. Поэтому мне определенно представлялось, что если скрещивание имело место, то мы обязательно увидим неандертальские гены, хоть в мизерном количестве. Однако, поскольку мтДНК не обнаруживала ни намека на подобный вклад, я все еще придерживался мнения, что его не существовало вовсе.
Само скрещивание между людьми и неандертальцами казалось мне маловероятным в силу ряда биологических препятствий, поэтому я скептически относился к неандертальскому генетическому наследию. Хотя наверняка неандертальцы и люди могли образовывать брачные пары — в конце концов, в любых человеческих группировках так бывает, — но дети от таких союзов, по идее, должны были получаться менее жизнеспособными и плодовитыми. Вот, например, у людей 23 пары хромосом, а у горилл и шимпанзе 24 пары.
Это потому, что наша самая большая хромосома, хромосома 2, получилась из двух слившихся хромосом меньшего размера. Две эти хромосомы у обезьян присутствуют розно.
Подобные преобразования то и дело происходят по ходу эволюции и обычно никаких последствий для функциональности генома не имеют. Но у гибридов от родителей с разным числом хромосом появляются трудности с размножением. Если слияние двух хромосом в хромосому 2 произошло после расхождения линий людей и неандертальцев, то даже при успешном скрещивании гибридные потомки не могли передать неандертальскую ДНК, так как сами не могли иметь детей. Но это все не более чем пустые рассуждения, а мы собирались найти твердые факты. Как это сделать? Сравнить неандертальский геном с геномами современных людей и посмотреть, к кому неандертальцы окажутся ближе: к европейцам, с которыми неандертальцы долго делили территорию, или к африканцам, на чьей территории неандертальцы не жили никогда.
К октябрю 2006 года Дэвид и Ник с головой погрузились в проект. Они работали вместе с Джимом Малликином, еще одним членом нашего консорциума. Джим заведовал секвенированием в Национальном исследовательском институте генома человека в Бетесде. Он был очень славным и неизменно полезным. Он напоминал мне Винни-Пуха, но только весьма и весьма компетентную версию этого дружелюбного медвежонка. Он отсеквенировал геномы нескольких современных европейцев и африканцев. Чтобы было на что опереться при сопоставлении с неандертальским геномом, он выделил в современных геномах те позиции, в которых у представителей разных народов стоят разные нуклеотиды. Для каждой пары народов он сделал свое сравнение. Как уже говорилось, такие изменчивые позиции называются полиморфизмами, или однонуклеотидными заменами, сокращенно СНИП, и они лежат в основе любого генетического анализа. Я помню, в какой восторг меня привело обнаружение первого СНИПа ледникового периода в исследовании Алекса Гринвуда (см. главу 9). Он тогда реконструировал последовательность ДНК мамонта и по ходу дела нашел позиции, где в паре хромосом находились разные нуклеотиды. А теперь мы хотим перебрать сотни тысяч подобных СНИПов. Нам нужно узнать, есть ли в человеческом геноме среди полиморфных позиций такие, которые присутствовали у неандертальца 40 тысяч лет назад, много раньше тех мамонтов ледникового периода. И хотя мы работали над этим уже много лет, все равно конечная цель казалась мне чистой фантастикой.
Логика поиска неандертальской ДНК оставалась той же, что и в 1996 году, когда мы впервые занялись митохондриальным геномом. Примерно так: если неандертальцы жили только на европейской и западноазиатской территориях, то их ДНК, существуй она сегодня, скорее всего, сосредоточена там. Так что, предположив успешное скрещивание неандертальцев и древних европейцев, мы допускаем, что сегодня по Европе гуляют носители неандертальских генов, доставшихся им 30 тысяч лет назад. В этом случае европейская мтДНК в среднем будет больше похожа на неандертальскую, чем у современных африканцев. Но у нас тогда получилось, что европейцы и африканцы в равной мере отличаются от неандертальцев (или похожи на них), поэтому мы заключили, что наследственного вклада мтДНК в геном современного человека не было. Для ядерного генома справедливы те же рассуждения: если неандертальцы ничего не оставили современному человеческому геному, то в среднем все современные популяции людей будут равно отличаться от них. Правдоподобие выводов только увеличится, если мы учтем данные по большому числу СНИПов и большому числу индивидов. А если все же существует неандертальский вклад в ту или иную человеческую популяцию, то эта популяция будет больше похожа на неандертальскую последовательность, чем все остальные популяции. Вот именно с этим и начали разбираться Дэвид, Ник и Джим: выявлять те полиморфизмы, которые отличают европейцев от африканцев (их геномы Джим уже отсеквенировал). А потом будут определять, сколько из этих полиморфизмов, соответственно европейских и африканских, найдется в неандертальском геноме. Если неандертальцы ближе к европейцам, то у них
