Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2022 год присуждена шведскому генетику Сванте Паабо за работу, которая освещает как далекое прошлое, так и генетическое наследие людей, живущих сегодня.
Будучи директором Института эволюционной антропологии Макса Планка (EVA) в Лейпциге, Германия, с 1997 года, Паабо стал пионером в ныне бурно развивающейся области исследований древней ДНК. В 1997 году он первым успешно извлек и упорядочил фрагменты древней ДНК неандертальца. Затем, усовершенствовав свои методы, чтобы избежать контаминации, его команда в 2009 году секвенировала полный геном неандертальца, а в следующем году - денисовца, еще одного древнего человека. Его исследование позволило понять генетическую эволюцию современных людей, в том числе лучше понять риски заболеваний.
Древние геномы "позволяют нам понять, что делает человека человеком", - говорит Йоханнес Краузе, который защитил докторскую диссертацию в лаборатории Паабо, а сейчас является директором EVA. Сравнение современных и вымерших линий человека дало ученым новые знания о развитии мозга, аутизме, никотиновой зависимости и реакции иммунной системы на COVID-19 и другие заболевания, отмечает он. "Вероятно, нам потребуется еще несколько лет, чтобы разобраться во всем этом", - говорит Краузе. "Но это позволит нам понять, что делает нас такими особенными".
Паабо "наверняка первым скажет, что это не только его работа. Это коллектив специалистов", - говорит палеоантрополог Крис Стрингер из Музея естественной истории в Лондоне, специалист по неандертальцам. "Но он создал отличную команду".
Кристина Уориннер, исследователь древней ДНК из Гарвардского университета и EVA, добавляет, что Паабо корректировал свой подход по ходу работы. "Как только у вас есть сиквенсы, вы должны отойти в сторону и спросить: "Что это значит?". Это подразумевает новый подход, использование новой технологии, по сути, изучение совершенно новой области". Интерес Паабо к древней ДНК зародился в детстве, когда он увлекался Древним Египтом. Будучи студентом Уппсальского университета, он переключил свое внимание с археологии на медицину, идя по стопам своего отца, Суне Бергстрема, биохимика, получившего Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1982 году за работу над простагландинами и родственными веществами. Вскоре Паабо стал использовать методы молекулярной медицины для изучения прошлого.
В статье, опубликованной в 1985 году в журнале Nature, Паабо сообщил об обнаружении небольшого количества ДНК в клетках египетских мумий. Эта ранняя работа вскоре была поставлена под сомнение, поскольку малейшая частичка человеческой ткани может привнести современную ДНК в древний образец. Затем Паабо занялся разработкой методов, позволяющих минимизировать контаминацию при отборе образцов и отличать древние молекулы от современных.
"Его докторская работа была посвящена извлечению ДНК из мумий, и она была практически провальной. Он ничего не добился", - говорит Стрингер. "Другой человек мог бы сказать: "Ну, я сдаюсь, это бесполезно". Но он так не сделал. Он продолжал".
В конце 1980-х годов работа Паабо получила толчок благодаря развитию технологии ПЦР, которая позволила многократно воспроизводить небольшие фрагменты ДНК. Он обратился в музеи Германии с просьбой предоставить образцы костей неандертальцев, измельчил небольшое количество в порошок и секвенировал содержащуюся в нем ДНК.
Результаты, опубликованные в журнале Cell в 1997 году, стали переломным моментом, показав, что из костей возрастом 50 000 лет и более можно извлечь значительное количество ДНК. Первоначальная работа основывалась на митохондриальной ДНК, которой в клетках больше, чем ядерной ДНК, и поэтому она сохраняется в больших количествах. Полученных результатов оказалось достаточно, чтобы показать, что люди и неандертальцы были двумя отдельными группами, которые разошлись примерно 500 000 лет назад. Сначала это было истолковано как доказательство того, что эти группы не скрещивались между собой, что было опровергнуто последующими работами по древней ДНК.
В 2006 году Паабо начал работу по изучению всего генома неандертальца. Быстрое развитие технологии секвенирования ДНК, а также новые образцы помогли ему в этом: в течение нескольких лет он и его группа успешно секвенировали более 4 миллиардов пар оснований. В 2010 году они опубликовали проект генома неандертальца в журнале Science.
Сравнение геномов неандертальцев и современных людей показало, что сегодня в Европе и Азии от 1% до 4% наших предков происходят от неандертальцев. Когда анатомически современные люди переселялись из Африки 100 000 или более лет назад, они, очевидно, скрещивались с неандертальцами по ходу расселения.
"Я был одним из тех, кто говорил, что если [современные люди и неандертальцы действительно скрещивались], то это не имеет большого значения", - говорит Стрингер. "Но... Сванте и его коллеги довольно убедительно показали, что мы скрещивались с неандертальцами, и эта ДНК все еще активна в наших геномах. Так что это действительно имеет медицинское значение".
В 2008 году Паабо и его сотрудники извлекли ДНК из фрагмента кости пальца в сибирской пещере, что позволило обнаружить ранее неизвестную предковую человеческую популяцию, известную сегодня как денисовцы. Результаты генетических исследований позволили взглянуть на современные человеческие популяции, показав, что адаптация к жизни на большой высоте, обнаруженная в современных тибетских популяциях, может происходить от далеких предков денисовцев.
За 25 лет, прошедших с момента публикации Паабо в 1997 году статьи о неандертальцах, древняя ДНК стала использоваться для изучения всего - от исторических кладбищ до эволюции растений и животных, что нашло применение, о котором он и не подозревал. "Прозрения Сванте... вдохновили целое поколение ученых и утвердили палеогеномику как строгую область исследований", - говорит генетик Бет Шапиро из Калифорнийского университета. "Сванте собрал группы ученых, которые благодаря его лидерству, упорству и строгости создали область, которая с тех пор позволила неожиданно проникнуть в эволюцию человека, палеонтологию, экологию и многие другие дисциплины".
Нобелевская премия по физиологии или медицине не часто присуждается одному ученому. Но, говорит Краузе, "кому еще вы могли бы ее дать?". Многие группы используют методы Паабо, добавляет он, "и в основном это его научное наследие. Он воспитал так много профессоров, так много команд, так много лабораторий, которые являются побочными результатами. ... Очевидно, что никто другой не заслуживает этого так, как он".
Награда "также является большой честью для области в целом", - говорит палеоантрополог Катерина Харвати из Тюбингенского университета. "Я не могла бы быть счастливее, чем видеть, как исследования происхождения человека освещаются таким глобальным образом, подчеркивая важность нашей области не только для понимания нашего прошлого, но и того, как наше прошлое может повлиять на нашу жизнь, нашу биологию и здоровье сегодня".
