Большинство из нас отчасти неандертальцы

Моя жена постоянно беспокоится, что я облысею, потому что у меня на затылке есть бугор, и из-за него я в случае облысения стану похож на неандертальца. До сих пор существует широко распространенное мнение о том, что неандертальцы были довольно глупы по сравнению с Homo sapiens — тем видом, к которому мы все сегодня принадлежим. Существует, или существовала разница между ними и нами, как та разница, о которой пишет Томас Саддендорф (Thomas Suddendorf), сравнивая умственные способности современного человека и больших обезьян. Читая лекции об эволюции человека, я непроизвольно гладил свою голову, стараясь нащупать злополучную «затылочную шишку», когда описывал ключевые различия в анатомии Homo sapiens и Homo neanderthalensis. Может, мне следует показать самого себя в качестве живого наглядного пособия?

Моей жене больше не нужно тревожиться, да и студентам тоже повезло, поскольку им нет нужды лицезреть мои выпуклости. Отыскав утраченный геном, шведский биолог Сванте Паабо (Svante Pääbo) обнаружил, что мы все отчасти неандертальцы, за исключением тех, кто имеет чисто африканскую наследственность. Так что теперь мне хочется постричься наголо и тем самым отпраздновать межвидовую связь 50-тысячелетней давности. И неважно, является она или нет главной причиной странного рельефа моего черепа и моих периодических приступов глупости.

Археологи и антропологи давно уже дискутируют на тему эволюционных взаимоотношений между современными людьми и неандертальцами, опираясь на сходства и различия в строении их скелетов, и на каменные артефакты. Но при этом они слабо понимают, как это могло произойти. Бесконечные ученые споры сметены революционными исследованиями древней ДНК под руководством Паабо (сейчас он работает в Лейпциге в Институте эволюционной антропологии общества Макса Планка) и блестяще описаны им в новой книге «Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes» (Неандерталец. В поисках утраченного генома).

Паабо представил нашему вниманию невероятный отчет о 30-летней научной работе по изучению древней ДНК, кульминацией которой стала расшифровка генома неандертальца. Это история, которую мы видим его глазами. Паабо рассказывает, как тайком пытался выяснить, выживет ли ДНК в искусственно мумифицированной печени теленка; а сейчас он возглавляет глобальный исследовательский проект с многомиллионным бюджетом, целью которого является установление геномов древних организмов.

Книгу Паабо следует сравнить с работой «The Double Helix» (Двойная спираль) Джеймса Уотсона (James Watson). Это блестящий, но неоднозначный отчет о том, как была открыта структура ДНК. Вместе эти произведения дают глубокое представление о том, как в последние полвека менялась, и в то же время оставалась прежней биомолекулярная наука. Обе книги представляют собой сильное повествование от первого лица о научных открытиях, о том, как наукой движет страсть, амбиции, конкуренция, и в то же время рациональное мышление и коллективное использование знаний. В обеих книгах читателя ждут захватывающие жизнеописания, которые гораздо интереснее многих романов, и которые периодически окунают нас в едва понятные глубины науки (несмотря на попытки многое упростить). Все это довольно странно и весьма увлекательно.

Паабо предстает перед нами как великодушный и благородный ученый, отличающийся от явно несимпатичного Уотсона. Если Уотсон часто пренебрежительно говорит о других людях, Паабо главным образом критикует тех, кто делает «нелепые и смехотворные» заявления об извлечении ДНК из окаменелостей, которым миллионы лет, строящих обструкции кураторов музеев, и периодически себя самого.

Потребность опубликоваться явно прослеживается в обоих случаях. У Паабо она была особенно сильной, и отчасти он сам стал тому причиной. Одна из причин его разочарования в своих первых увлечениях 1980-х годов, какими были египтология и археология, состояла в «черепашьей скорости», с которой двигались научные журналы, «занимавшиеся древними вещами». К тому времени, как в 1985 году в Journal of Archaeological Science была опубликована его статья об извлечении древней ДНК из египетской мумии, события в научном мире уже ушли далеко вперед, и в основном это касалось динамичных изменений в научных методах.

Поэтому Паабо решил работать в быстро развивавшейся области знаний, где журналам и перспективным авторам приходится двигаться в одинаковом темпе. Рассказ о его решениях, в каких журналах публиковаться, куда подавать материалы, что в них включать, а также его реакция на отзывы рецензентов и его ответы на публикации других ученых — иногда вдохновенная, иногда смущенная — наполняют собой эту книгу, как они наполняют сегодня жизнь любого ученого из быстро развивающейся области знаний. (Археология развивается довольно медленно.) У выдающейся публикации о геноме неандертальца в журнале Science в 2010 году было 50 авторов. Сама статья всего на 12 страниц, плюс 174 страницы технических деталей в онлайновом сопроводительном материале. Исключительно увлекательная глава посвящена подготовке рукописи и реакции на нее.

Если нагрузки, темпы и технические требования к публикациям со времен Уотсона выросли и ужесточились, то необычный сплав сотрудничества и соперничества между учеными остается без изменений. У Уотсона это сотрудничество-соперничество находилось рядом в Королевском колледже Лондона и в пасаденской лаборатории Лайнуса Полинга (Linus Pauling). Соратником-соперником для Паабо и его коллектива, работавшего в Институте эволюционной антропологии общества Макса Планка, стал Эдди Рубин (Eddy Rubin) из Беркли. Он сотрудничал с Паабо, однако применял иной способ секвенирования ядерной ДНК, отличный от методики Паабо, предпочитая клонировать бактерии вместо использования нового метода цепной реакции полимеразы. Рубин пострадал от последствий своего ошибочного выбора, став малозаметным персонажем в истории о том, как воссоздавали древнюю ДНК (по крайней мере, так говорит Паабо, хотя Рубин может смотреть на это иначе, как и многие из тех, кто читал книгу Уотсона).

Воздействие новой технологии оказалось решающим для успеха Уотсона и Паабо, хотя у последнего это было намного очевиднее. Паабо называет свои длящиеся четверть века занятия молекулярной биологией непрерывной технологической революцией. Он понял, что «за исключением тех случаев, когда человек очень и очень умен, к прорывным достижениям лучше всего идти, вооружившись крупными успехами в сфере технологий». Уотсона и его коллегу Фрэнсиса Крика (Francis Crick) часто идеализируют (особенно сам Уотсон), рассказывая о том, как они играли в кусочки картона, строя свою модель двойной спирали ДНК. Играть таким образом они могли лишь благодаря тому, что достижения в области дифракции рентгеновских лучей позволили Розалинде Франклин (Rosalind Franklin) создать изображения ДНК, которые выявили ее спиралевидную структуру. Уотсону было достаточно украдкой бросить взгляд на один-единственный снимок Франклин.

Но Паабо пользовался технологиями совершенно иначе. Услышав в 1986 году на конференции о методе полимеразной цепной реакции, он немедленно понял, какое это важное техническое достижение для исследования древней ДНК. Спустя 20 лет, когда Паабо был готов секвенировать три миллиарда нуклеотидов генома неандертальца, он обратился за помощью в биотехнологическую компанию 454 Life Sciences, заплатив ей при этом несколько миллионов фунтов стерлингов. По случайному совпадению 454 Life Sciences также участвовала в «Проекте Джим», полностью секвенировав геном Джеймса Уотсона.

В «Двойной спирали» описывается всего три года научных исследований и одно-единственное открытие (хотя такое, на базе которого было сделано множество других). А вот Паабо в своем повествовании о поисках утраченного генома охватывает три 10-летия и рассказывает читателю о целой череде связанных между собой открытий. Здесь и первое извлечение генома неандертальца, и расшифровка всего генома, и открытие скрещивания между неандертальцами и Homo sapiens, и установление совершенно новых видов человека из древней ДНК, извлеченной из фрагмента кости пальца, найденной в Денисовой пещере в Сибири. Попутно мы узнаем об извлечении древней ДНК из египетских мумий, о ледяном человеке Этци из бронзового века, о мамонтах и пещерных медведях. Прорывные технические достижения очень важны в этом повествовании — не меньше, чем те, что позволили перейти от изучения митохондриальной ДНК (ДНК, которая хранится в сотнях экземплярах в крохотных клеточных структурах за пределами их ядра) к исследованию ядерной ДНК, две копии которой хранятся в ядре клетки. Митохондриальная ДНК наследуется только по женской линии, и поэтому она, как говорит Паабо, дает «затуманенное и одностороннее представление о человеческой истории».

Постоянная тема в книге Паабо это борьба с засорением древней ДНК ДНК современного человека. Такие примеси могли внести археологи, которые по незнанию беспечно обращались с костями во время раскопок, или ученые, чья ДНК неизбежно содержится в пыли, летающей у них в лаборатории. Но остальные-то должны были знать! Паабо рассказывает об ужасе, который он испытал, когда куратор лондонского музея естествознания лизнул древнюю кость, дабы определить, не подвергалась ли она когда-нибудь химической обработке, и естественно засорил ее собственной ДНК. Это один из нескольких моментов человеческого безрассудства, о которых постоянно пишет Паабо, рассказывая о науке высоких технологий. И совсем по-другому Паабо пишет о том, как он смаковал запах жженой кости, когда распиливали останки руки неандертальца, чтобы взять образец на анализ. Этот запах говорил ему о том, что коллаген (белок соединительной ткани) цел, а поэтому в образце можно найти ДНК.

Поиск таких костей был еще одной проблемой для Паабо. В ходе такого поиска он не раз вступал в баталии с чинившими ему обструкции кураторами музеев, а затем в переговоры с Хорватской академией наук и искусств, чтобы изучить останки неандертальца из пещеры Виндия, что на севере страны. К счастью, он добился своего и нашел «магическую кость», в которой сохранилось почти 3% ДНК неандертальца, хотя обычно этот показатель равен 0,06-0,2%. Раздавленный фрагмент кости длиной пять сантиметров позволил секвенировать геном неандертальца, и это изменило наши представления о человеческой истории. Эта кость несколько десятилетий лежала незамеченной в музейном подвале.

На протяжении всего повествования о древней ДНК мы также следим за жизнью самого Паабо, двигающего науку вперед. Безусловно, его путь был далеко не гладким. Он человек эмоциональный: на одной странице он предстает перед нами чрезвычайно взволнованным, на другой сомневающимся и неуверенным. Паабо периодически приходит в отчаяние, раздражается, ему хочется кричать. Он может быть исключительно счастлив и глубоко разочарован. Он признается, что иногда ведет себя глупо, страдая от преувеличенного желания всем нравиться. У него бывают приступы сарказма (о чем он тут же сожалеет), и он бывает очень сентиментален. Но эмоции чрезвычайно важны для его успеха в науке; и когда мы читаем о его кратких увлечениях гетеросексуальными мужчинами и о том удовольствии, которое он получал, гуляя по пляжу голым со своем новой женой, эти отрывки не кажутся нам неуместными. Своим успехом он обязан не только личным усилиям, но и тому коллективу ученых, который он создал в Институте эволюционной антропологии. Ему приходилось управлять этой командой так, чтобы каждый ее член мог добиваться своих целей и при этом вносить определенный вклад в общий проект. По его словам, молодыми учеными в основном движет личная заинтересованность. Когда Паабо пишет о том, какие глубокие чувства любви он испытывал ко всем и к каждому члену коллектива, ему нельзя не поверить, как нельзя не понять то, что именно эта любовь стала решающим фактором для его и для их успеха.

А в чем состоял этот успех? Паабо и его коллеги сумели определить, что генеалогическая линия современного человека и неандертальца разошлись от 270 до 440 тысяч лет тому назад, и их вывод подтвердил существующие взгляды. Но намного неожиданнее был их вывод о том, что у европейцев и азиатов (но не у африканцев) до 5% ДНК унаследовано от неандертальцев. Наиболее вероятный сценарий таков: группа современных людей покинула Африку примерно 50 тысяч лет назад, смешалась на Ближнем Востоке с неандертальцами, а затем расселилась по всему миру, взяв с собой неандертальскую ДНК. Затем эта ДНК будет слабеть с каждым человеческим поколением, однако факт ее сохранения по сей день говорит о том, что некоторые варианты неандертальских генов дали современному человеку в Европе и Азии больше возможностей для адаптации по сравнению с его африканскими предками Homo sapiens.

Основываясь на работах английского биолога Питера Пархэма (Peter Parham) из Стэнфордского университета, Паабо сумел привести один возможный пример. Нам известно, что Пархэм один из ведущих в мире специалистов по главному комплексу гистосовместимости (major histo-compatability complex). Это исключительно сложная генетическая система в геноме человека, связанная с борьбой против инфекций. Он обнаружил, что один вариант гена главного комплекса гистосовместимости широко распространен среди сегодняшних европейцев и азиатов, однако не встречается у африканцев. Паабо нашел этот вариант гена в неандертальском геноме. Как таковой, он наверняка был унаследован у неандертальцев теми людьми, которые первыми пришли на Ближний Восток, а затем прошел позитивный отбор и достиг нынешней степени встречаемости у современных неафриканцев. Пархэм полагает, что этот вариант гена дал человеку преимущества в борьбе с местными болезнями Европы и Азии.

Характер и степень различий между неандертальцами и Homo sapiens остается тем вопросом, по которому как и прежде ведутся яростные споры. Паабо с коллегами выявил молекулярную разницу между ними. Существует 78 нуклеотидных позиций изменения аминокислот, или так называемых значимых мутаций, по которым все люди сегодня схожи друг с другом и отличаются от неандертальцев и обезьян. Паабо подозревает, что это количество вырастет до 200 по мере обработки массивов данных, но и это станет лишь малой частью полного генома человека.

Такие различия в аминокислотах возникли из мутаций после разделения генеалогических линий, приведшего к появлению неандертальцев и Homo sapiens от общего предка. Они влияют на белки, которые создают ткани и мозг. Учитывая то, что существует более 20 тысяч закодированных этим геномом белков, 78 мутаций (или даже 200) создают просто крохотное генетическое различие. Однако поведенческие последствия могли быть колоссальными. К сожалению, у нас очень слабое представление об этих последствиях. Паабо сознается: «Маленький грязный секрет геномики состоит в том, что мы почти ничего не знаем о том, как геном преобразуется в особенности живого и дышащего индивидуума». Таким образом, несмотря на все то, что нам известно про древние ДНК, доводы об относительных познавательных способностях современного человека и неандертальца по-прежнему основаны на толкованиях археологических данных. На мой взгляд, эти способности очень сильно отличались.

Наверное, Томас Саддендорф посчитает меня занудой. Так он называет всех тех, кто не хочет приписывать сложные, похожие на человеческие, способности животным. Занудам он противопоставляет «романтиков», то есть тех, кто в большей степени признает преемственность и неразрывность (даже самые брюзгливые зануды должны признать, что преемственность и неразрывность в какой-то мере существует). И хотя Саддендорф часто придерживается золотой середины, употребление им этого термина весьма показательно. Разве не занудство думать, что люди отличаются от всех остальных животных, и разве это не романтично — считать, что мы просто составная часть животного мира?

Книга The Gap: The Science of What Separates Us from Other Animals (Разница: наука о том, чем мы отличаемся от других животных) совсем о другой проблеме, непохожей на попытку Паабо узнать, что отличает нас от неандертальцев. Свои сведения и доказательства Саддендорф берет из наблюдений за поведением — в основном больших обезьян, и что самое важное, шимпанзе, которые ближе всего к нам. Из этих наблюдений он пытается вывести сходства и отличия их умственных способностей от современного человека. Конечно, отличия налицо (иначе эту статью писала бы шимпанзе), но их характер и объем уже давно стал предметом споров без определенного результата. Похоже, психологи могут в равной мере проявлять в своих экспериментах и анализе данных суровость и непреклонность, и, тем не менее, совершенно по-разному интерпретировать величину этих отличий. Психологи могут быть либо занудами, либо романтиками.

В этом плане сравнительная психология Саддендорфа во многом отличается от молекулярной биологии, о которой пишут Паабо и Уотсон. У молекулярной биологии есть ответы, которые с большей степенью очевидности можно назвать правильными или ошибочными, и тем самым лучше определять меру прогресса. Наблюдения психологов в 1950-х годах и ранее кажутся столь же актуальными для оценок Саддендорфа, как и те, что проводились в последнее время, а многие из задаваемых сегодня вопросов поднимал еще Дарвин. Не думаю, что Паабо имеет склонность к чтению публикаций более чем годичной давности в своей быстро развивающейся области науки. В остальных отношениях есть сходства. Науку Саддендорфа определенно приводит в действие соперничество, типа того, что существует между коллективом Дэниела Повинелли (Daniel Povinelli) из Луизианского университета (зануды) и командой Майкла Томаселло (Michael Tomasello) из лейпцигского института общества Макса Планка (романтики, по совпадению обосновавшиеся в том же институте, что и Паабо).

Книга Саддендорфа это работа-обобщение, хотя в ней есть личные моменты. Она опирается на исследования многих психологов, в том числе, на его собственный важный научный вклад, и представляет собой «осмотрительный и осторожный» анализ. В ней рассматривается множество наблюдений, которые проводились на природе и в лабораторных условиях, и приводятся различные интерпретации относительно умственных способностей обезьян и человека.

Книга сгруппирована вокруг шести областей научных изысканий: язык, мысленное путешествие во времени (через память и ожидания), разум, решение задач, распространение культуры и нравственность. Каждой посвящена своя глава, где Саддендорф сначала обобщает главные характеристики человеческого мышления, затем представляет сравнительные результаты по большим обезьянам (и иногда по другим животным), и, наконец, проводит сравнения. Границы между этими шестью областями очень сильно размыты — ведь вряд ли можно писать о языке, не обращаясь при этом к мышлению, или о распространении культуры без языка.

Поэтому неудивительно, что, по мнению Саддендорфа, у всех шести областей научных изысканий есть две общие характеристики, которые отличают человека от его ближайших родственников. Это «неограниченная способность человека воображать и размышлять над различными ситуациями» и «его глубокое стремление связывать воедино свой создающий сценарии разум». К сожалению, мне не совсем понятно, говорит ли он о том, что эти черты создают базу для языка, разума и так далее, или же это новые качества, возникающие из взаимодействия между шестью этими областями. Более того, там есть намек на то, что фундаментальные ограничения умственного развития обезьяны это просто дефицит кратковременной памяти. Мне бы хотелось увидеть дальнейшее развитие этой идеи.

По мнению Саддендорфа, две характеристики, на которые он указывает, составляют разницу между разумом человека и обезьяны. Мне эта разница больше напоминает пропасть (вспомните, я же зануда). И хотя эта пропасть расширяется на протяжении всех 65 миллионов лет эволюции приматов, максимума она достигла примерно шесть миллионов лет тому назад, когда возникло разделение генеалогических линий, приведшее к появлению современных шимпанзе и людей. В конечном итоге пропасть должна возникать из-за разницы в геномах, и здесь мы снова возвращаемся к «маленькому грязному секрету» Паабо, состоящему в том, что мы в настоящее время не можем связать свои знания о геноме с конкретными характеристиками людей.

Но из книги Паабо мы можем кое-что узнать о различиях между геномами человека и обезьяны. Он вспоминает презентацию Кори Маклин (Corey McLean) на конференции в 2010 году, в которой тот рассказал, что современному человеку не хватает 583 больших фрагментов ДНК, имеющихся у обезьян. Эти фрагменты включают некоторые гены, которые сегодня, соответственно, отсутствуют у человека. Один такой ген был связан с белком, ограничивающим деление нервных клеток, а поэтому его отсутствие имеет какое-то отношение к увеличению мозга в процессе эволюции человека.

К счастью, другой фрагмент недостающей ДНК представляет нечто более конкретное. В ДНК, отсутствующей сегодня у человека, был ген, который у обезьян отвечает за белок, экспрессированный в кости полового члена обезьян и вызывающий у самцов быстрое семяизвержение. Не имея такой кости, человек может наслаждаться более продолжительным половым актом. Неандертальцам тоже повезло, поскольку у них такой ген также отсутствовал.

Если читать книги Паабо и Саддендорфа вместе, возникает очевидный вопрос о том, не является ли современная разница в умственном развитии человека и обезьяны по качеству такой же, как и между современным человеком и неандертальцем. Может, в сравнении с современным человеком неандертальцы тоже были ограничены в своей способности создавать мысленные сценарии и соединять свои мысли воедино? Или эти крайне важные для мышления современного человека способности возникли раньше в процессе человеческой эволюции, где-то в период от шести миллионов лет назад, когда жил общий предок человека и обезьяны, и 400 тысяч лет назад, в период существования общего предка современного человека и неандертальца? Саддендорф пытается рассмотреть этот вопрос в предпоследней главе своей работы, но сделать это ему мешает исключительная сложность имеющихся археологических данных.

Он просто запутался. На одной странице Саддендорф предполагает, что данные о зубах человека прямоходящего указывают на его развитую поведенческую приспособляемость в сравнении с предками (довольно сомнительное заключение), и могут многое объяснить в обоих ключевых аспектах существующих различий. Но затем он сталкивается с застоем в технологии длиной миллион с лишним лет и спрашивает, почему гомо эректус не совершенствовал регулярно конструкцию своих инструментов. Предположительно, потому что он не мог понять и рассказать о новых типах артефактов. А потом человек прямоходящий каким-то образом снова поумнел, расселившись по Старому свету, то есть, в Европе и Азии. Столь явные противоречия в умственных способностях гомо эректус говорят мне о том, что в предложенных Саддендорфом временных рамках упущено нечто фундаментальное для понимания эволюции познания, нечто такое, что становится очевидным только благодаря данным археологии, а поэтому невидимое для психологов, которые полагаются на свои наблюдения за живыми людьми и животными.

«Осмотрительный и осторожный» анализ, который Саддендорф внес в экспериментальные данные психологии, отсутствует, когда дело доходит до неандертальцев. Я его не виню за это, потому что эти данные кажутся более противоречивыми, чем по гомо эректус. Но, к сожалению, Саддендорф не приводит данные из многочисленных новых книг об умственных способностях неандертальца, хотя в работах Томаса Уинна (Thomas Wynn) и Фредерика Кулиджа (Frederick Coolidge) есть положения, подтверждающие его собственное указание на важность объема кратковременной памяти.

Археологические интерпретации несущественны для книги Саддендорфа, в которой проводится самое исчерпывающее сравнение умственных способностей человека и обезьяны, какое только можно себе представить. Трудно представить себе какие-то новые эксперименты или полевые исследования, которые могли бы опровергнуть или еще больше развить его выводы. В отличие от него, хотя книга Паабо и заканчивается 2010 годом, достаточно даже поверхностного знакомства с новыми открытиями для понимания того, что его научная революция продолжается. Несколько месяцев назад, 4 декабря 2013 года, появилось сообщение об извлечении ДНК из человеческих останков, которым 400 тысяч лет. Это в 10 раз больше возраста неандертальцев, а поэтому данное достижение представляет собой очередной новый рубеж в изучении человеческой эволюции.

Стремление понять, кто мы такие, и чем мы отличаемся от своих близких родственников, как живущих, так и вымерших, сохранится и будет усиливаться. Это очень заманчивая тема для всех — от ученых, которым нужны миллионы долларов для проведения исследований, до мечтателей, грезящих в своих удобных креслах. В течение нескольких месяцев после выхода публикации о геноме неандертальца Паабо получил письма от 47 человек, которые утверждали, что являются неандертальцами. Впечатляет то, что 46 из них были мужчинами. А еще были письма от 12 женщин, заявивших, что их мужья неандертальцы. Одной из них вполне могла быть моя