ХХ век. Хроника необяснимого. Открытие за открытием

Догадываться об этом люди начали не так давно. В 1944 году австрийский физик Эрвин Шредингер предположил, что в основе законов Менделя (законов наследственности) таится некий цифровой код. Когда формируется сложный живой организм, писал Шредингер в своей работе «Что такое жизнь?», этим процессом непременно управляет длинная цепочка генетических данных.

Всего через десять лет пророчество знаменитого физика сбылось. Выяснилось, что хромосомы являются гигантскими цепными молекулами, в которых — в виде последовательности нуклеотидов — закодирована вся генетическая программа организма. В 1966 году удалось разгадать этот основополагающий код всего живого.

Стало понятно, что человек живет в океане биологической информации. В каждом волоске, в каждой травинке, в каждой капельке пота или слюны прячется ДНК. Если удастся прочесть эту гигантскую библиотеку природы, то можно будет отыскать ответ почти на все загадки, задаваемые живой материей.

Прошло еще девятнадцать лет, и некий шведский студент, будущий медик, обнаружил фрагменты человеческой ДНК, возраст которой насчитывал не одну тысячу лет — так зародилась новая наука: генетическая археология.

Днем Сванте Пээбо работал над своим дипломом и изучал ответвления человеческой иммунной системы, а по ночам в той же самой лаборатории занимался тем, что интересовало его больше, нежели все Т-клетки и антитела: исследовал крохотный кусок кожи египетской мумии. Его научный руководитель ничего не знал об этом увлечении своего подопечного, а того волновали довольно неожиданные вопросы. Можно ли обнаружить ДНК в тканях мумии? Можно ли расшифровать генетический код, если он сохранился? Это стало бы новым словом в египтологии.

Для начала Пээбо принялся экспериментировать с печенью свиньи. Он высушил печень — ДНК все равно удалось обнаружить. Значит, гены сохраняются в высушенных тканях, поэтому надо попробовать поискать их и в древних мумиях.

В Упсале Пээбо разжился кусочком мумии. Но к своему огорчению, ничего не нашел, никаких фрагментов генов.

Молодой ученый не сдавался. Использовав все свои связи, он получил согласие от руководства Египетского музея (Восточный Берлин): ему разрешили отрезать образец ткани весом 1,6 грамма от очень хорошо сохранившейся мумии ребенка, жившего 2400 лет назад. На этот раз Пээбо повезло. В этом древнем кусочке кожи ему удалось выявить фрагменты наследственной информации.

Случилось это в 1985 году. Молодой исследователь мигом стал знаменитым. В 1990-м 35-летнего шведа пригласили возглавить кафедру общей биологии в Мюнхенском университете.

— Пригласить меня было достаточно смелым шагом, — говорит Пээбо. — Но думаю, что раскаиваться не пришлось.

К тому времени у Пээбо появились последователи. Особым вниманием их стали пользоваться зоологические музеи и хранилища янтаря. Исследуя многочисленные чучела и останки животных, генетики устремлялись в глубь веков и тысячелетий. Найдена ДНК квагги — степной зебры, истребленной в конце прошлого века; найдены гены моа — гигантского страуса, вымершего в середине прошлого века; в туше мамонта, застывшего в сибирской мерзлоте 50 000 лет назад, тоже удалось обнаружить ДНК…

В янтарном плену

Но подлинной «машиной времени» для генетиков стал янтарь, ископаемая древесная смола. В доисторические времена в этой клейкой смоле часто застывали насекомые, цветочная пыльца, споры грибов, остатки растений. Текучая смола герметично обволакивала своих пленников. Ни бактерии, ни микроорганизмы не проникали внутрь, и биологический материал в целости и сохранности поджидал современных исследователей. И вот в 1990 году Джордж О. Пойнар из Калифорнийского университета сделал сенсационное открытие. Изучая термитов, попавших в янтарь 40 миллионов лет назад, он нашел хорошо сохранившуюся генетическую информацию. Позднее Пойнару удалось выделить из янтаря ДНК долгоносика, жившего 120 миллионов лет назад!

В 1995 году поразительное сообщение пришло из Калифорнийского политехнического университета: его сотрудники, Рауль Каньо и Моника Боруцки, сумели размножить бактерии, взятые из кишечного тракта пчелы, застывшей внутри янтаря. Возраст их равнялся 30 миллионам лет. Янтарь был найден в Доминиканской Республике, где некогда жил особый, ныне вымерший вид пчел Proplebeia dominicana — лишенных жала. Для строительства своих жилищ они собирали смолу и при этом нередко навечно застывали внутри капли, упавшей на них сверху.

Впрочем, новость была встречена скептически. Каньо нашел бактерию, очень схожую с Bacillus sphaericus, что и по сей день обитает в организмах пчел. Найденная ДНК была почти схожа с ДНК современной бактерии. Критики сомневались: не случилась ли ошибка? Не выросли ли в чашах с бактериальной культурой современные нам микроорганизмы? Пойнар много раз сотрудничал с Каньо и убежден, что тот работает крайне аккуратно. По мнению Пойнара, в схожести древних бактерий с нынешними их видами нет ничего удивительного, поскольку за сотни миллионов лет микроорганизмы мало изменились. О многом говорит Пойнару и собственный опыт.

— Десять лет назад, когда я впервые попытался изолировать ДНК из посторонних включений, найденных в янтаре, многие мои коллеги посчитали, что я спятил.

Между тем на очереди новые открытия. Впервые в янтаре удалось обнаружить кости млекопитающего.

— Найденные ребра и фрагменты позвоночника принадлежат насекомоядному животному, весившему примерно 150 граммов, — сообщает Росс Макфи из Американского музея естественной истории. Отыскали этот кусок янтаря опять же в Доминиканской Республике; возраст его — около 30 миллионов лет.

От бактерий, воскрешенных в пробирке, кажется, недалеко и до секретных лабораторий, в которых таинственные ученые оживляют древних животных. Но на время воздержимся от смелых картин, подсказываемых воображением. К ним мы еще вернемся, а пока снова отправимся в лабораторию Пээбо и продолжим скрупулезно подсчитывать достижения новейшей науки.

Сюда, в Мюнхен, регулярно поступают экспонаты из разных уголков мира; здесь соседствуют пробы крови эскимосов и индейцев, фрагменты тканей мамонтов и сумчатых волков, останки первобытных людей и наших современников.

В мире наберется всего лишь с полдюжины лабораторий, овладевших искусством генетической археологии.

— Причина в том, что мы занимаемся ужасно утомительным делом, — замечает Пээбо.

Правда, уже десять лет, как генетические детективы располагают новой, чудесной техникой, — можно сказать, что в этой области произошел революционный переворот. Благодаря так называемой полимеразной цепной реакции можно быстро и очень точно копировать самые крохотные количества древнего наследственного материала, причем копировать миллиарды раз.

— Однако главное наше оружие оборачивается против нас, — тотчас спешит Пээбо охладить чрезмерные надежды.

Полимеразная цепная реакция — это копировальная машина, действующая с несравненной точностью. Чтобы запустить ее, бывает достаточно одной молекулы ДНК. И вот именно из-за высокой чувствительности исследователи часто терпят неудачу: вместе с уникальным наследственным материалом «молекулярный ксерокс» добросовестно копирует весь генетический мусор, случайно занесенный в пробу. А ведь любая археологическая находка загрязнена фрагментами современных генов: рабочие, раскапывающие захоронение, могли, например, чихнуть, музейные работники могли оставить отпечатки пальцев…

Поэтому коллеги Сванте Пээбо — подобно вирусологам, манипулирующим со смертельно опасными вирусами, — исследуют древние кости и кусочки кожи только в специальной лаборатории, облачившись в защитные костюмы. Перед началом работы с образца приходится счищать весь верхний слой, так как обычно он очень сильно загрязнен. Все химикаты надо облучать ультрафиолетовым светом, чтобы уничтожить присутствующие в них биомолекулы.

— Вы не поверите, как же трудно бывает получить пару миллилитров воды, очищенной от ДНК, — жалуется Пээбо.