Как древняя ДНК трансформирует наш взгляд на прошлое.
Профессор Дэвид Райх из Гарвардской медицинской школы является одним из ведущих спецаилистом в области древней ДНК. Работа его команды заложила новую перспективу в истории человечества, восстановили эпическую миграцию и генетические обмены, которые формировали людей разных регионов мира. Здесь он объясняет, как развернулась эта революция в нашем понимании.
Если кажется, что была лавина недавних заголовков, раскрывающих представление о муках наших древних предков, вы были бы правы.
Из судьбы людей,которые строили Стоунхендж , до поразительного внешнего вида чеддерского человека, десятилетнего британца , потоп информации был ошеломляющим.
Но это изменение шагов в понимании нашего прошлого строилось уже много лет. Это связано с новыми технологиями и технологическими достижениями в изучении древней ДНК - генетической информации, полученной из скелетных останков наших давно умерших родственников.
На переднем крае этой революции находится Дэвид Рейх из Гарвардской медицинской школы, в Бостоне, штат Массачусетс. Недавно я встретился с профессором Рейчем на BBC, когда он был в Великобритании, чтобы рассказать о своей книге «Кто мы и как мы здесь», которая объединяет последние научные результаты в этой области исследований.
Профессор Гарварда, которому 43 года, недавно был отмечен журналом NATURE как один из 10 человек,который имеет значение во всей науке, за его роль в преобразовании области древней ДНК из «низшего преследования в промышленный процесс».
Рейх был воспитан в Вашингтоне, округ Колумбия, родителями. Его мать Това - романист, а его отец Уолтер - профессор психиатрии, который также был первым директором Мемориального музея Холокоста Соединенных Штатов.
«В моей семье была большая уверенность в творчестве - что-то новое, интересное и острое. Наука считалась самой высокой вещью, которую кто-то мог сделать», - говорит он. «У меня было много интересов, но меня больше всего интересовали история и наука».
Рейх говорит, что он «влюбился» в человеческую эволюционную историю в начале своей кандидатской диссертации по биохимии, но затем отошел от предмета к медицинской генетике. Он объяснил: «Технология в то время действительно была не очень хороша для того, чтобы много узнать о человеческой истории».
В течение 1990-х и начале 2000-х годов исследования древней ДНК из наших собственных видов были весьма спорными из-за наблюдений, что скелетные останки были легко заражены ДНК живых людей.
Таким образом, всегда существовали сомнения в отношении того, принадлежит ли генетическая последовательность к изучаемому давно умершему человеку или к археологу, участвующему в раскопках останков, куратору музея, который их обработал, или посетителю лаборатории, где они находились проанализированы.
Однако решающий прогресс в преодолении этих препятствий начался в конце 90-х годов с попытки упорядочить ДНК от неандертальцев, которую возглавил профессор Сванте Паабо в Институте эволюционной антропологии им. Макса Планка в Лейпцинге, Германия.
Группа Pääbo разработала набор протоколов для предотвращения проскакивания загрязнений, в том числе с одинаковыми образцами, которые были упорядочены в двух лабораториях разными командами.
Но поле испытало революцию с появлением так называемой технологии секвестрования следующего поколения. Когда организм умирает, ДНК в его клетках начинает разрушаться - со временем он расщепляется на более мелкие и мелкие куски, а также накапливает другие формы повреждений.
Он также заражается огромным количеством микробной ДНК из более широкой окружающей среды. Новые машины для секвестрования можно использовать для выделения генетического материала человека из бактериальной ДНК, а затем сшить крошечные фрагменты в удобочитаемую последовательность.
В 2006 году Райх и его близкий научный сотрудник Ник Патерсон были приглашены Сванте Паабо, чтобы присоединиться к неандертальскому геному. Особое впечатление на Pääbo оказал материал Nature, автором которого они были посвящены сложное разделение эволюционных линий человека и шимпандзе , и подумал, что методы, которые они использовали, будут иметь отношение к вопросу о том, были ли переплетены неандертальцы и современные люди.
«Я работал над последними 10 000 лет человеческой истории, реконструируя его на основе современных людей, особенно в Индии ... было очевидно, что древние методы ДНК, которые работали в неандертальцах, будут работать еще лучше у более поздних людей, - объясняет Рейх.
«Я разговаривал с Сванте, и он сказал:« Это очень важно, но это не мое внимание. Я сосредоточен как лазерный луч на архаичных людях и ранних современных людях ».
Рейх принял радикальное решение полностью переделать свою лабораторию в Гарварде, которая была сосредоточена на медицинской генетике, по линии лаборатории Пиабо в Лейпциге.
«В моей лаборатории был ученый Надин Роланд, который работал в Лейпциге (вместе с Сванте Паабо), который знал, как все делать ... они помогли нам создать эту лабораторию.
Ставка окупилась главным образом. Рейх использовал свою технологию секвестрования следующего поколения для использования через геном после генома. На сегодняшний день лаборатория получила ДНК от более 900 древних людей.
Результаты помогают собрать новые рассказы о населении нашего мира. В некоторых случаях результаты заставили археологов и историков повторно посетить некоторые давние идеи, вызвавшие не так много споров и споров.
Команда Рейха помогла разгадать запутанную сеть миграции и скрещивания, которая определила современный генетический ландшафт Европы. Археологи давно подозревали, что распространение сельского хозяйства на Ближнем Востоке и в Европе стало формирующим событием на предыстории континента.
Работа Рейха помогла подтвердить, что эта встреча довольно отдаленных ближневосточных фермеров и местных охотников-собирателей имела решающее значение для сочетания родословной, которая характеризует европейцев, но его команда добавила третий ключевой ингредиент в плавильный котел.
В статье опубликованной в журнале Genetics в 2012 , Рейх и его коллеги заметили, что жители Северной и Центральной Европы, как представляется, получили генетический вклад от населения, связанного с коренными американцами.
Дальнейшие доказательства из древней ДНК подтвердят, что эта отличительная генетическая подпись впервые попала в Европу во время массовой миграции людей из степи , на восточную периферию Европы.
Эти кочевые степные скотоводы, известные как Ямная, двинулись на запад в поздний неолит и бронзовый век около 5000 лет назад. В некоторых районах Европы они заменили около 75% родословных существующих популяций.
Теории крупномасштабных миграций на протяжении многих лет не нравились некоторым ученым, особенно тем, для которых фраза «горшки, а не люди» (культура, как правило, распространялась через обмен идеями, а не крупномасштабное движение) стала мантра.
Но последовательные документы группы Рейха и других групп, работающих над древней ДНК, например, под руководством Эске Уиллерслева из Копенгагенского университета, показали, что массовые миграции со смещением ранних популяций не были чем-то необычным в истории.
В этом году команда Рейха опубликовала обширное исследование, в котором подробно описывается, как археологическая культура, известная как феномен Beaker ( Культура колоколовидных кубков ) , трансформировала генетический состав западной и центральной Европы. В Британии Beaker удивительно заменили 90% существующей родословной.Команда завершила исследования в Британии, Рейх теперь планирует отслеживать изменения, прошедшие в эпоху железного века и римского периода.
Конфликт, нововведения, такие как верховая езда, и распространение болезней, таких как чума, населению с наивными иммунными системами, возможно, сыграли определенную роль в некоторых разгонах.
Но причины этих замен остаются вопросом для археологов, говорит Рейх. «Я думаю, что мы предоставляем данные, и это живо отражает масштабы этих событий. Понимание того, почему это происходит, немного сложно мне сказать», - объясняет он.
Рейх говорит, что его соавтор Ник Патерсон в области математики был «абсолютно критическим», чтобы отбросить генетические отношения, лежащие в основе многих ключевых открытий.