Как шведский генетик пытался найти ДНК у египетских мумий (и что из этого вышло)

В издательстве Corpus выходит книга шведского генетика Сванте Пэабо «Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов». Мы публикуем фрагмент главы о том, с чего началось исследование и как Сванте Паэбо пытался выяснить, есть ли у мумий ДНК.

Началось всё вовсе не с неандертальцев, а с египетских мумий. Когда мне было тринадцать, мама взяла меня в Египет, и с тех пор история Древнего Египта приводила меня в живейший трепет. Но когда я начал заниматься ею всерьёз в Университете Упсалы в моей родной Швеции, то стало совершенно ясно, что все эти фараоны, пирамиды и мумии не более чем юношеское романтическое увлечение. Я делал домашние работы, я учил иероглифы, я зубрил исторические даты и факты, я даже два лета подряд корпел над каталогами глиняных черепков в Музее истории Средиземноморья в Стокгольме и мог бы вполне остаться там работать, будь у меня и вправду желание стать шведским египтологом. В музее я заметил, что и в первое лето, и во второе одни и те же люди делали одну и ту же работу… И даже больше — они ходили обедать в один и тот же ресторан, всегда в одно время; заказывали всегда одну и ту же еду, за обедом неизменно обмусоливали давно известные египтологические загадки и одни и те же приевшиеся академические сплетни. И я решил, что египтология слишком для меня неповоротлива. Не так я представлял свою профессиональную жизнь.

Разочарование ввергло меня в душевный кризис. И потому я, следуя к тому же совету моего отца, получившего диплом биохимика, решил уйти в медицину с расчётом заняться фундаментальными исследованиями. Я поступил в медицинскую школу при Университете Упсалы и через несколько лет с удивлением обнаружил, что мне очень нравится наблюдать пациентов. Казалось, что это одна из немногих профессий, позволяющих не только встречаться с самыми разными людьми, но ещё и немного улучшать их жизнь. Меня взяли в лабораторию Пера Петтерссона, одного из известнейших тогда учёных в Упсале. Петтерссон использовал новейший на тот момент метод клонирования и трансформации ДНК: в его лаборатории практиковали клонирование ДНК, внедряя её в бактерии.

<…>

И в моей голове зрел вопрос. Может, не стоит ограничиваться исследованиями образцов крови и тканей живых организмов? Что, если взять, к примеру, египетские мумии? Могут ли в них сохраниться молекулы ДНК? И что будет, если их взять (если они, конечно, найдутся) и присоединить к плазмиде, а потом заставить бактерии их реплицировать?

Возможно ли изучить древнюю последовательность ДНК и вывести, в каком родстве фараоны состояли друг с другом и с современными людьми?..

И если всё это получится, то нам откроются тайны, которые не может разрешить классическая египтология. Например, как связаны современные египтяне с тем народом, которым правили фараоны 2000–5000 лет назад. Или как крупные политические и культурные события — скажем, завоевания Александра Македонского в IV веке до н. э. или Арабские завоевания в VII веке н. э. — повлияли на народонаселение Египта, произошло ли замещение большой части популяции или нет. Или вот ещё: что заставляло народ перенимать новый язык, религию, жизненный уклад — военные либо политические события или нечто другое? В общем, кем были те люди, которые строили пирамиды, осталось ли от них хоть что-то в сегодняшних египтянах или они настолько перемешались с народами-завоевателями, что ничего не оставили в наследство современному населению Египта. От этих тайн захватывало дух. И наверняка ведь подобные идеи приходили в голову не мне одному.

Я отправился в университетскую библиотеку и поискал информацию в журналах и книгах. О выделении ДНК из древних материалов ничего не нашлось. Похоже, никто даже не пытался это сделать. Или пытались, но ничего не получилось, потому что, если бы получилось хоть что-то, публикация бы, конечно, была. Я поговорил кое с кем из более опытных аспирантов и коллег в лаборатории. Мне возразили, что, мол, ДНК очень неустойчива, потому откуда я взял, что она может сохраняться тысячи лет. Такие разговоры не обнадёживали, но я всё равно не терял надежды. В своих литературных поисках я нашёл статьи, в которых авторы сообщали об обнаружении белков в музейном экспонате, простоявшем там триста лет; и эти белки всё ещё реагировали с антителами. Мне также попались статьи, где заявлялось, что у египетских мумий под микроскопом можно увидеть очертания клеток. Так что кое-что всё же сохранялось, по крайней мере иногда. И я решил провести несколько экспериментов.

Для начала нужно было решить, может ли ДНК сохраняться хоть сколько-нибудь долго после смерти

Мне казалось, что по крайней мере в обезвоженных тканях может. Ведь ферменты, разлагающие ДНК, активны лишь в присутствии воды. А бальзамирование мумий в Древнем Египте представляет собой именно процесс обезвоживания. Это предположение нужно было проверить в первую очередь. Поэтому летом 1981 года — а летом в лаборатории остаётся не очень много людей — я пошёл в магазин и купил кусок телячьей печени. Чек из магазина я приклеил на первую страницу нового рабочего дневника, где собирался вести записи эксперимента. А на обложке написал только своё имя, потому что решил держать свои опыты в тайне сколько будет возможно. Петтерссон мог запретить мне своевольничать: он мог подумать, что эксперименты лишний раз отвлекают меня от высокорейтингового исследования молекулярных механизмов иммунной системы, над которым я, по идее, должен без устали трудиться. В любом случае мне хотелось как-то обезопасить себя от насмешек коллег, если — что очень вероятно — эксперименты провалятся.

Чтобы как-то сымитировать египетскую мумификацию, я решил подержать телячью печень в духовке при температуре 50 градусов по Цельсию. В лаборатории. В результате мой секрет был немедленно раскрыт. На второй день из-за невыносимого запаха я вынужден был объясниться, и мне пришлось подробно рассказать о проекте, пока кто-нибудь не нашёл печень и не выбросил её. К счастью, по мере усыхания запах слабел, так что до моего профессора не дошли ни толика смрада и ни единого словечка о протухшей в его лаборатории телячьей печени.

Через несколько дней печёнка высохла и стала чёрно-коричневой, совсем как египетские мумии. Я выделил из неё ДНК, и всё прекрасно получилось. Она, ДНК, рассыпалась на кусочки по нескольку сотен пар нуклеотидов; это, конечно меньше, чем последовательности из тысяч пар нуклеотидов из свежей ткани, но всё же неплохо. Я чувствовал, что правда за мной. И в мёртвых тканях может сохраняться ДНК, хотя бы в течение дней или недель, и это не так уж нелепо, как кажется на первый взгляд. Но если говорить о тысячах лет? Очевидно, следующий шаг — провести тот же фокус с египетской мумией. И тут пригодилась дружба с Ростиславом.

Читайте также

Как Вильгельм Рентген открыл X-лучи и получил первую в истории Нобелевку по физике

Ростислав был уже подготовлен моими стенаниями о египтологии и биологии и с радостью согласился посодействовать продвижению египтологии в молекулярную эру. В том музейчике, которым он заведовал, было несколько мумий, и он разрешил взять от них несколько образцов. Конечно, речь не шла о том, чтобы распотрошить мумию и вытащить из неё печень. Но если уж мумию всё равно развернули и ноги или руки у неё были оторваны, то из повреждённых мест можно было взять кусочек кожи или мышц. И попробовать выделить из них ДНК.

Всего нашлось три таких мумии. Но как только я сделал скальпелем первый надрез, сразу почувствовал, что по текстуре эти ткани совершенно не похожи на высушенную в духовке печень. Печень была твёрдой, и резать её было трудно, а ткани мумий оказались хрупкими и под скальпелем крошились в коричневый порошок. Но это не остановило меня, я отнёс образцы в лабораторию и проделал все необходимые манипуляции для выделения ДНК. Вытяжки из тканей мумий отличались от вытяжек из печени, как и сами ткани: мумии дали коричневую жидкость, а печень — прозрачную, как вода. Далее вытяжка из мумий должна была разойтись в геле под действием электрического поля, её нужно было окрасить специальным красителем, который, связавшись с ДНК, светится в ультрафиолетовом свете розовым цветом; в результате с вытяжкой из мумий гель получился коричневым, а свечение в ультрафиолете вместо розового оказалось синим. Не то, что должно было указать на присутствие ДНК. Я повторил процесс для двух других мумий. И снова никакой ДНК. Ничего, кроме непонятной коричневой субстанции, которая составляла конечный продукт вытяжки и которая, по моим расчетам, должна была бы содержать ДНК. Похоже, мои коллеги были правы: неустойчивой ДНК не пережить тысячи лет захоронения, ведь даже в живой клетке она нуждается в постоянном ремонтном присмотре.

Мумии не шли у меня из головы. Ведь другие видели нечто похожее на остатки клеток… И что это за коричневая субстанция?

Может, это ДНК, но трансформированная в какую-то химическую форму, которая становится коричневой и светится синим в ультрафиолете… а может, ДНК сохраняется далеко не в каждой мумии… и вообще, наивно ожидать, что эта ДНК объявится с первого раза, нужно проверить много образцов, чтобы найти хотя бы один достойный. В этом случае оставалось единственное — убедить музейное руководство дать мне образцы от других мумий в надежде на исчезающе малый шанс найти древнюю ДНК. И я не представлял себе, как это сделать. Нужно было, по-видимому, найти способ быстро и наиболее щадящим образом анализировать мумии. И тут подсказку дало моё медицинское образование. Можно ведь использовать иглы, которыми берут образцы на биопсию из раковых опухолей, затем образцы фиксируют, окрашивают и исследуют под микроскопом. При этом образцы сохраняют замечательную детальность, опытный патолог может увидеть и нормальные клетки, к примеру, в эпителии кишечника, простате или молочных железах, и изменённые раковые, различая их даже на ранних стадиях рака. И даже больше того, есть специальные красители, которые окрашивают ДНК прямо на предметных стеклах, и потом на них под микроскопом видно, есть ли в образце ДНК. Значит, я должен был взять мельчайшие пробы от множества мумий, окрасить их на предметных стеклах и исследовать под микроскопом.