Брайан Сайкс - Расшифрованный код Ледового человека: От кого мы произошли, или Семь дочерей Евы

За это открытие в 1993 году Кэри Маллису была заслуженно присуждена Нобелевская премия в области химии. Благодаря этому открытию произошли революционные изменения в области практической генетики. Это означало, что теперь генетики располагают неограниченными количествами ДНК для проведения исследований, даже при ничтожно малых количествах исходной ткани. Одного волоска, да что там — единственной клетки отныне достаточно, чтобы получить столько молекул ДНК, сколько потребуется. Что же касается нашего проекта, то в результате счастливого прозрения Маллиса я решил отказаться от восстановления структуры генов по коллагеновым белкам (эта методика оказалась неподъемно сложной и трудоемкой) и решил применить вновь открытую цепную реакцию для амплификации остатков ДНК в древних ископаемых костях. В случае удачи мы могли получить по ДНК массу информации — добиться же такого, исследуя коллаген, было просто невозможно ни при каких обстоятельствах.

Наконец пришел отклик на объявление, и к нашей группе присоединилась Эрика Хагельберг. Мы, понятно, не рассчитывали на появление в команде специалиста по изучению ископаемых ДНК, прежде всего потому, что до нас этим просто никто не занимался. Однако Эрика имела ученую степень по биохимии и опыт исследовательской работы в области гомеопатии и истории медицины — такой послужной список свидетельствовал о солидной научной подготовке и разносторонних интересах, словом, мы сразу же поняли, что Эрика нам подходит, тем более что она была единственным кандидатом на вакантное место. Теперь нам не хватало только одного — образчиков древних костей.

В 1988 году нам стало известно о раскопках в Абингдоне, в нескольких милях к югу от Оксфорда. Там было начато строительство нового супермаркета, но бульдозеры, копавшие котлован под фундамент, неожиданно наткнулись на средневековое кладбище. Местным археологам дали срок два месяца для проведения раскопок, затем должно было возобновиться строительство. Когда мы с Эрикой прибыли на место, работа на участке кипела. День стоял солнечный и жаркий, по всему участку сновали десятки полуобнаженных участников археологической экспедиции. Одни скоблили землю лопатками; другие копошились в глубоких раскопах, тщательно осматривая каждый дюйм; третьи, увязая в грязи, преодолевали залитые водой траншеи. Из рыже-бурой земли виднелись наполовину откопанные скелеты, их крест-накрест пересекали маркировочные веревки, разделяющие участок раскопок на квадраты. Больших надежд увиденное не внушало. Я работал с ДНК много лет и привык относиться к ней с почтением. Я знал, что пробы ДНК следует хранить в замороженном виде при температуре минус 70 градусов Цельсия, а вынимая из морозильной камеры, немедленно помещать в контейнер со льдом. Если об этом забывали или лед таял, то пробы полагалось выкидывать, потому что было общеизвестно, что ДНК в таких условиях разрушается и разлагается. Никто и помыслить не мог о том, чтобы продержать пробу при комнатной температуре больше нескольких минут, а тут — материал, пролежавший в земле сотни, может быть, даже тысячи лет.

И все же попробовать стоило. Нам разрешили взять с собой три бедренные кости из раскопок. Мы вернулись в лабораторию. Теперь предстояло ответить на два вопроса: как извлечь из костей ДНК и какой фрагмент ДНК выбрать для реакции амплификации. Первое было нетрудно. Мы исходили из предположения, если ДНК сохранилась, то она связана с гидроапатитом, минеральным веществом, входящим в состав костей. Это содержащее кальций вещество применяют для абсорбирования ДНК в процессе очистки, поэтому нам казалось весьма логичным предположение, что гидроапатит может связывать и ДНК в древних костях. В этом случае необходимо было подумать о том, каким способом извлечь ДН К, отделить его от кальция.

Пилой-ножовкой мы вырезали маленькие кусочки кости, заморозили их в жидком азоте, измельчили в порошок, а порошок затем замочили в растворе химического вещества, которое медленно, в течение нескольких дней, вытягивало из него кальций. К нашей радости, когда весь кальций был извлечен, на дне пробирки еще оставалось кое-что — осадок выглядел, как невзрачная серая тина. Мы предполагали, что в осадке содержатся остатки коллагена и других белков, фрагменты клеток, возможно, жиры и (мы очень на это надеялись) хотя бы несколько молекул ДНК, которые предстояло выделить из этой смеси. От белков было решено избавиться с помощью ферментов. Ферменты — это биологические катализаторы, ускорители процессов, которые без них протекали бы во много крат медленнее. Мы остановили выбор на ферменте, разрушающем белок (таким же образом действуют ферменты, входящие в состав некоторых стиральных порошков, удаляя пятна, разрушая кровь и разные красящие вещества). От жира мы избавились с помощью хлороформа. То, что осталось, очистили фенолом, тошнотворной жидкостью, составляющей основу карболового мыла. Несмотря на то что фенол и хлороформ — это весьма агрессивные химикаты, мы знали, что на ДНК они вредного воздействия не окажут.

После всех обработок осталась чайная ложечка светло-коричневой жидкости, которая, по крайней мере, теоретически, должна была содержать ДНК, если она вообще изначально присутствовала в смеси. Но и при самом лучшем раскладе в чайной ложечке жидкости могло быть лишь несколько молекул ДНК, их-то мы и на­деялись подвергнуть реакции амплификации, чтобы увеличить количество материала, прежде чем перейти к следующим этапам исследования.

В основе реакции амплификации лежит та самая система копирования ДНК, которая используется клеткой в естественных условиях. Прежде всего берут опять-таки фермент, на этот раз тот, который управляет копированием ДНК; от названия этого фермента, полимеразы, происходит научное название реакции — полимеразная цепная реакция, или сокращенно ПЦР. Затем добавляются один-два коротких фрагмента ДНК, чтобы направить фермент-полимеразу, минуя все прочее, прямо к тому сегменту исходной ДНК, который надо амплифицировать. Наконец в смесь добавляется строительный материал — азотистые основания — то сырье, из которого будут создаваться новые молекулы ДНК, и еще кое-какие добавки, необходимые для того, чтобы шла реакция, например, магний. Разумеется, не следует забывать собственно о веществе, которое предстоит амплифицировать (в нашем случае — экстракт костей из Абингдона, содержавший, как мы надеялись, несколько молекул древней ДНК).

Теперь предстояло выбрать, какой именно ген амплифицировать. Нам было известно, что если ДНК и имеется в экстракте, то ее очень мало. Мы решили, что шансов на успех будет больше, если выбрать так называемую митохондриальную ДНК, по той простой причине, что количество митохондриальной ДНК в клетке в сотни раз больше, чем любой другой. Впоследствии мы убедились в том, что митохондриальная ДНК к тому же еще и обладает рядом свойств, которые делают ее идеально подходящей для реконструкции прошлого. В первый раз мы остановили свой выбор на ней просто потому, что ее в клетке во много раз больше, чем ДНК любого другого типа, а значит, если в абингдонских костях вообще сохранилась ДНК, то охотиться следует именно на митохондриальную ДНК.