Кочевники из «Долины царей» и стеллерова корова
Спрашиваем у Артема Недолужко, как продвигаются исследования человеческих геномов из тувинской «Долины царей», реально ли возродить стеллерову корову и что необходимо российской палеогеномике, чтобы выйти на мировой уровень.
Артем Недолужко с черепом стеллеровой коровы
Генетика рыб, в том числе эволюционная история севанской форели и, вероятно, вымерших видов осетровых. Первый в мире геном стеллеровой коровы. ДНК мумий из захоронений Минусинской котловины, ядерные геномы жителей Кавказа железного века. А теперь и геномы номадов, погребенных в тувинской «Долине царей», знатного молодого воина из Чинге-Тея I, «царя» с «царицей» из погребально-поминального комплекса Аржан-2 — результаты сотрудничества палеогенетиков и Государственного Эрмитажа. Все это работы Артема Недолужко, ныне научного руководителя лаборатории палеогеномики Европейского университета в Санкт-Петербурге, и его коллег.
Те, кого мы называем скифами
Как началось ваше сотрудничество с Эрмитажем и с «Генотеком»?
В 2021 году руководители Государственного Эрмитажа, Европейского университета в Санкт-Петербурге, компании «Генотек» и компании «Гротекс» (бренд «Солофарм») решили создать на базе Европейского университета лабораторию палеогеномики — «с целью изучения культурного наследия нашей страны с применением естественнонаучных методов». В конце 2021 года я как раз вернулся в Россию [из Северного Университета в Норвегии] и был приглашен в Европейский университет для создания палеогенетической лаборатории. Кстати, в мае 2024 года здесь прошло первое успешное выделение древней ДНК из музейного материала. Значительную помощь в организации лаборатории нам оказала фармацевтическая компания «Гротекс», на территории своего завода «Солофарм» она организовала и оборудовала комплекс чистых помещений, который мы используем для выделения исторической и древней ДНК. Более того, наши партнеры помогли нам оборудовать вторую лабораторию в Европейском университете. Там мы проводим работы на тех этапах, где нашим ДНК-образцам уже не грозит контаминация современным генетическим материалом, — проводим амплификацию ДНК-библиотек и оцениваем их качество и концентрацию перед секвенированием.
«Гротекс» помог с помещениями, а «Генотек»?
Компания «Генотек» занимается генетическими исследованиями, как медицинскими, так и исследованиями, связанными с генетической генеалогией. Им также интересно работать с образцами ДНК древних людей, и они с удовольствием принимают участие на всех этапах работы, начиная с отбора материала, заканчивая биоинформатическим анализом и написанием статей.
А Эрмитаж, какова его роль?
Государственный Эрмитаж — это наша путеводная звезда. Директор Эрмитажа Михаил Борисович Пиотровский — собственно, во многом это была его идея, он горит проектами, связанными с использованием естественнонаучных методов в музейных исследованиях. Эрмитаж ставит нам задачи, а мы, используя инструменты современной палеогеномики, пытаемся их решить вместе с археологами и сотрудниками музея. Это анализ двух мумий таштыкской культуры и анализ ДНК представителей алды-бельской культуры, культуры кочевников скифского типа.
Скифы — это на самом деле широкое название для разных кочевых культур?
Да, такой собирательный образ, хотя этот термин в первую очередь относится к кочевым народам, некогда населявшим Причерноморье. Юноша, чьи останки археологи обнаружили в археологическом памятнике Чинге-Тей I и с которым мы в настоящее время закончили лабораторную и биоинформатическую работу, — его иногда не совсем точно называют «царевичем» — как раз был носителем одной из культур скифского типа, алды-бельской культуры. Сейчас эта работа находится на стадии ревизии в одном из профильных журналов, поскольку рецензенты запросили дополнительные анализы, которые должны продемонстрировать статистически приемлемый уровень контаминации современной ДНК в экстрактах древней ДНК, полученных нами. Контаминация присутствует в любых музейных образцах, где бы с ними ни работали, в Дании, в Германии, в России — она есть всегда, от нее никуда не денешься. Но есть критические значения: когда у вас в образце, допустим, митохондриальная ДНК 50 на 50, от двух человек, тогда этот образец лучше отложить и не делать из него никаких выводов. Если, конечно, вы не подозреваете, что это у вас редкий случай гетероплазмии — как у последнего российского императора Николая II.
Эти образцы долго находились в Эрмитаже?
На самом деле антропологического материала в Эрмитаже почти нет, и мы работаем с образцами из других научно-исследовательских организаций. В настоящее время мы привлекаем к работе как образцы, отобранные десятки лет назад, так и совсем «свежие». Кстати, в мире даже есть специальные проекты, которые нацелены на то, чтобы понять, как музеефикация влияет на сохранность ДНК. В Норвегии, например, в этом году завершается проект Future Past. Он посвящен не только описанию генофонда средневекового населения города Ставангера, но и сравнению сохранности древней ДНК, извлеченной из человеческих останков, откопанных недавно и 50 лет назад. В то же время принято считать, что чем «свежее» образец, тем он лучше. То есть, если вы обнаружили антропологический материал в кургане, то будет здорово анализировать его сразу, без промедления.
И так было с «царевичем»?
Останки «царевича» в 2022 году были обнаружены в элитном захоронении в погребально-поминальном комплексе Чинге-Тей I в тувинской «Долине царей», к сожалению, я тогда отсутствовал в Туве. Почему к сожалению? Я уверен, что палеогенетики не должны быть оторваны от археологии, с 2023 года я тоже участвую в экспедициях, в том числе с киркой и лопатой. Раскопки кургана Чинге-Тей I продолжаются в настоящее время. Раскопки кургана Аржан-2 [знаменитое захоронение второй половины VII века до н. э. в Туве, где были найдены могилы «царя», «царицы» и еще десятков человек, а также около 20 кг ювелирных украшений] закончены, но какой-то антропологический материал там остался, он также вовлечен в нашу работу.
Те, кто ведут раскопки, учитывают ваши пожелания при отборе образцов?
Естественно. Самое важное в консорциуме Эрмитажа и палеогенетиков — это постоянное общение. Мы постоянно учитываем, что хотим получить друг от друга. Наверное, вы слышали, что археологи не всегда довольны теми красивыми картинками со стрелками, детализирующими древние человеческие миграции, которые рисуют палеогенетики в своих прекрасных статьях. И с другой стороны, многие описания образцов, которые получают палеогенетики, не совсем полные. Например, в статьях и палеогенетической базе данных Дэвида Райха иногда представлены плохо описанные материалы, без точной идентификации — какой-то кочевник, early Iron Age nomad, и на этом все. Часто образцы были обнаружены в каком-то памятнике, но относятся к впускным захоронениям, то есть не принадлежат к изучаемой археологической культуре.
Все эти факторы — я только часть из них перечислил — требуют общения палеогенетиков, археологов, антропологов. В том числе и антропологов, потому что когда мы видим, что наш тувинский «царевич» имеет генетическое родство с древними людьми из синхронных памятников Синьцзяна и Центрального Казахстана, например, тасмолинской культуры, то естественно, первое, куда мы должны пойти, — не к артефактам, хотя они тоже важны, а к антропологам. Если не общаться и не обсуждать совместно результаты, то получатся красивые стрелки, которые по итогу могут вызывать у классических археологов аллергию к новым методам. Но в то же время археологи должны понимать, что и те методы, которые мы им предлагаем, не истина в последней инстанции. Мы знаем такие ситуации и в современных социумах, когда генетика и культура двигаются в разных направлениях.
Простейший вариант: кого-то взяли в жены из другого племени, может быть, пленницу, и митохондриальная ДНК совершенно неожиданная для этого региона.
Да, и примерно то же самое можно сказать про курган Аржан-2, где были найдены так называемые «царь» и «царица». Изотопный анализ показал, что «царица» неместная, она совсем из других мест. Для этой «царицы», к сожалению, пока есть только информация по митохондриальной ДНК, ее получил новосибирский палеогенетик Александр Пилипенко, — и да, она необычная для Восточной и Центральной Азии.
Очень важно оценивать не только генетику, но и культурные аспекты и всегда помнить, что если сейчас люди путешествуют на самолетах, то и раньше они не сидели на одном месте, а постоянно перемещались и перемешивались. А когда мы говорим о кочевниках, то и подавно.
Лошадь — отличное средство передвижения, она может далеко унести человека.
Да, об этом говорил еще маршал Буденный в начале Великой Отечественной войны: лошадь себя еще покажет. И она показывает до сих пор.
Кстати, а геномы лошадей вы смотрели?
Сейчас мы работаем с геномом лошади из протомеотского памятника на Северном Кавказе совместно со специалистами из Музея Востока и Зоологического музея МГУ. В какой-то момент я участвовал в работах Людовика Орландо. Статья, опубликованная в PNAS в 2015 году, была посвящена происхождению якутской лошади. Есть такая порода — они чрезвычайно лохматые и вполне похожи на плейстоценовых лошадей. Палеозоологи предполагали, что якутская лошадь — это потомок плейстоценовой ленской лошади, одомашненный якутским населением, которое где-то в XIII веке появилось на территории Северо-Восточной Азии. Но наша работа опровергла это предположение и показала, что предки современных якутов привели лошадь с собой. По-видимому, эта порода — интересный пример экстремально быстрой адаптации к условиям этого региона. И потом еще была работа, тоже с ленскими лошадями, — митохондриальный геном лошади с Новосибирских островов. Там был и мой личный интерес: это сборы начала ХХ века, и мы пытались выделить хотя бы ДНК оттуда, поскольку эти кости хранились больше ста лет в музее.
Кстати, по палеогенетике лошадей кочевников (пазырыкская культура) успешно работает команда Александра Графодатского. Они классные результаты опубликовали недавно: по митохондриальному геному пазырыкские лошади крайне разнообразны и имеют разное происхождение. Не стоит сбрасывать со счетов и Людовика Орландо, который работает в том числе с российским палеозоологическим материалом, хотя сейчас он более нацелен на Монголию и Европу, и его основные достижения связаны с доместикацией лошади и других представителей рода Equus.
Давайте подытожим: какие у вас запросы к археологам? Просите у них дать культурную привязку, датировку, антропологию?
Датировку делают, конечно, не сами археологи, они отдают материал в специальные лаборатории, сейчас с этим немного сложнее стало в последние два года. Антропологию, опять же, делают антропологи. Археологи дают культурную привязку. Естественно, все могут совершать ошибки, и палеогенетики, и археологи, но мы должны постоянно контактировать и обсуждать наши результаты. И есть еще масса других естественнонаучных методов, в том числе методы, связанные с идентификацией тех или иных веществ, изотопный состав углерода и, допустим, стронция, анализ палеодиеты или палеопротеомный анализ. Важно, чтобы все эти исследования проводились в комплексе.
Сколько у нас сейчас есть скифских геномов?
Весной 2023 года в Nature было сообщение, что прочитано 10 тысяч древних геномов человека, вот такой юбилей. Но в базе Райха, которую чаще всего используют для сравнительных популяционно-генетических исследований, конечно, не все 10 тысяч представлены, и в ней, по-моему, около пяти десятков скифских геномов. Они соответствуют требованиям качества, которые предъявляются к геномам именно в лаборатории Дэвида Райха, — потому что у всех свои критерии качества. Допустим в ранее упомянутой статье, где была опубликована информация о митохондриальной гаплогруппе «царицы», также опубликованы два геномных датасета древних людей, захороненных в Аржан-2, а в другой статье, где привлекались эти же два датасета, говорят: ну нет, они не совсем подходящие для исследований, покрытие генома незначительное. В то же время при работе с геномами носителей алды-бельской культуры мы не можем пройти мимо этих данных, потому что кроме них информации пока нет. То есть, если подытоживать, — в настоящий момент к анализу доступно лишь несколько десятков геномов носителей культур скифского типа из всего коридора, от Молдовы до Южной Сибири, Казахстана и Синьцзяна.
С такой огромной территории — пока десятки.
Да, возвращаясь к разговору, о том, что на самом деле интересно археологам. Используя несколько десятков или сотен геномов, мы, конечно, можем нарисовать какие-то классные схемы человеческих миграций. Археологам же более интересны отдельные регионы, отдельные памятники. Почему бы не исследовать родство между людьми, захороненными в этих памятниках, которые параллельны по времени либо следуют друг за другом?
Это как в случае «царя» с «царицей» и «царевича»? Что вы о них узнали?
«Царем» и «царицей» мы на самом деле детально пока не занимались, хотя уже выделили ДНК из их материала. К настоящему времени мы просто использовали данные по митохондриальной ДНК, которые были сгенерированы ранее, и показали, что наш «царевич» из кургана Чинге-Тей I несет такую же митохондриальную гаплогруппу, как и «царица», захороненная в соседнем Аржане-2. Кстати, расстояние между этими памятниками всего двадцать километров и, по мнению археологов, они были созданы последовательно.
Естественно, митохондриальная ДНК и маркеры ее гипервариабельного региона не совсем хороши для подобных исследований и (, хотя?) могут предполагать родство «царевича» и «царицы». Поэтому для достоверного определения родства нужно добавить данные ядерного генома, как «царицы», так и «царя». Нужно понять степень родства людей захороненных в одном комплексе и между ними, поскольку считается, что курган Чинге-Тей I исторически следует за курганом Аржан-2 [конец VII — начало VI века до н.э. и вторая половина VII в. до н. э. соответственно].
Митохондриальная ДНК показывает родство только по материнской линии, а если сравнивать ядерные геномы, то будет больше информации?
Да, по митохондриальной ДНК мы не можем точно сказать, была ли «царица» его бабушкой, или у них когда-то была, условно говоря 500 лет назад, общая прапрапрапрабабка. То есть митохондриальная ДНК — достаточно поверхностный маркер. Он важный, нужный, поскольку митогеномные последовательности перепредставлены в экстрактах древней ДНК, но для достоверной оценки родства между людьми нужны ядерные геномы, и нужны геномы сопутствующих людей, относящихся к этой культуре, чтобы опираться на ее генетический состав, ее разнообразие.
Есть же потрясающие работы. Два викинга, один захоронен в Дании на острове, другой в Великобритании — о, они, наверное, дядя и племянник. Мы тоже так могли бы делать со скифами?
Мы должны так делать, более того.
Конкуренция и сотрудничество
Что нужно российской палеогеномике, чтобы выйти на международный уровень, чтобы мы решали все эти задачи?
Это сложный вопрос. Я призывал и продолжаю призывать к объединению всех имеющихся отечественных коллективов. С одной стороны, важна конкуренция, чтобы российские палеогенетические коллективы развивались. С другой стороны, иногда эта научная отрасль выглядит как лебедь, рак и щука. Учитывая небольшие ресурсы и разобщенность отечественных исследовательских групп, выход на международный уровень происходит медленно.
Возможно, Сванте Паабо не стал бы нобелевским лауреатом, если бы ему не предложили позицию в Институте эволюционной антропологии Макса Планка.
Более того, он бы им не стал, если бы не начал в свободное от основной работы время, от иммунологии, заниматься анализом ДНК из мумий и костей. И наверное, здесь было важно, что в какой-то момент он стал лидером среди тех, кто начал заниматься палеогеномикой.
Другие увидели, что это можно делать, и уже не так страшно было.
Да. Исследователи, которые увидели успехи Сванте, тоже пришли в эту область, и в настоящее время рынок палеогенетических исследований в некотором смысле поделен. Есть европейские или североамериканские группы, которые являются «корифеями», есть такие, которые публикуют одну работу и потом пропадают. Это область, которая требует постоянной работы. Очень важно продолжать, если уж начал.
А как зайти на этот рынок новичку?
Я, честно говоря, не знаю, как другие люди заходят на этот рынок. У всех, пожалуй, своя история. Но Россия тем хороша, что у нас свободных ниш в науке достаточно много. Их много в том числе и в палеогенетике. И у нас громадное количество материала в музейных коллекциях, не только антропологического, но и палеобиологического. Мне кажется, в России проблема с достаточно высокой конкуренцией за небольшие ресурсы и нежеланием в некоторых случаях делать что-то вместе.
Люди мешают друг другу вместо того, чтобы сотрудничать?
В том числе да. Но Сванте Паабо не стал бы палеогенетическим светилом, если бы он делал что-то в одиночестве. Конкуренция важна и нужна для науки, потому что, если мы получим на нашем ландшафте некую объединенную группу с ярко выраженным лидером, у которой не будет конкурентов, то на этом эволюция научного направления может закончиться. Но в некоторых ситуациях и разобщенность становится препятствием, особенно в зарождающихся направлениях. К сожалению, в России нет сложившегося палеогенетического ландшафта, который есть, допустим, в Западной Европе или в Соединенных Штатах, отсюда появляются недопонимание и дублирование тем.
Кадры и финансы
Что самое сложное и самое ресурсоемкое в работе с древней ДНК? Получение образцов, секвенирование, биоинформатическая обработка, поиск специалистов, которые все это могут делать? Где самое узкое место?
В первую очередь должен сказать о том, на что научные администраторы продолжительное время не обращали внимания. Речь идет о кадрах. По-прежнему присутствует недооценка персонала, который может и хочет заниматься исследованиями. Это касается не только палеогенетики, но и отечественной науки в целом. Мне кажется, что очередь, якобы стоящая за забором научных учреждений, начинает иссякать, падает и качество кадров, хотя эта проблема характерна не только для России. За думающих биоинформатиков, за рукастых молекулярных биологов, способных создать или воспроизвести какую-то методику, идет борьба.
Второй момент, который появился недавно, это западные санкции против России. Если основное оборудование и реактивы сейчас удается заменить отечественными или азиатскими аналогами, то импортозамещать реагенты, необходимые для палеогеномики, отечественные компании будут в последнюю очередь, поскольку этот рынок в России небольшой и неоднородный. Многие реагенты стали для нас фактически недоступны, либо горизонт планирования эксперимента уходит за неприличные рамки.
Еще одно узкое место связано со спецификой палеогеномики. В отличие от современного материала, исторический материал, с которым вы работаете, содержит незначительное количество эндогенной ДНК. Поэтому, планируя проект, необходимо закладывать несколько экстракций из одного образца при вероятном содержании эндогенной ДНК около 1–2%. Последнее, на порядок увеличивает стоимость секвенирования и усложняет дальнейший биоинформатический анализ.
Также важен отбор материала для исследований. Археологическая экспедиция — недешевое удовольствие, особенно когда речь идет не о грунтовых могильниках, а о курганах. Это громадные комплексы, которые нужно кому-то раскапывать, и одним лишь трудом волонтеров с этим не всегда можно справиться. Кроме того, необходимо решать транспортные проблемы.
Просто доехать до этого кургана? Туда же не ходит поезд.
Да, но как правило, археологи могут работать на одном памятнике годами. Например, Южно-Сибирская археологическая экспедиция Эрмитажа под руководством Константина Владимировича Чугунова работает в тувинской «Долине царей» не первый десяток лет и имеет место для постоянного лагеря, но курганы в степи разбросаны на десятки километров друг от друга. Соответственно, доставка людей на памятник, закупка и транспортировка продовольствия — все это требует усилий и тоже стоит денег, как и сами по себе раскопки.
Затем анализы. Вот вы говорили про датировку — один образец стоит около 30 тысяч рублей, и он также может не продатироваться достоверно, соответственно, вам придется его анализировать повторно. Кроме того, ресурсы необходимы и для других естественно-научных исследований, например, анализа палеодиет или, например, анализа древних пептидов, палеопротеомика.
В общем, возвращаясь к узким местам в нашей области, самое главное — кадры, и не только те, которые работают в лаборатории или обсчитывают данные секвенирования, но и те люди, которые работают на памятниках, анализируют и реставрируют материалы, обнаруженные во время археологических раскопок. Второе — лабораторные исследования, включая реактивы. Выделение древней ДНК может стоить недорого, если у вас все отлажено, а может стоить сотни тысяч рублей, потому что каждый биологический образец уникален и методику выделения ДНК приходится оптимизировать под конкретный случай. И этот момент возвращает нас к истории про квалифицированные кадры. На Западе многие такие вещи автоматизированы, то есть выполняются роботами. Поскольку мы пока работаем с небольшим количеством образцов, заводить автоматизированную станцию просто не имеет смысла. Ну и последнее — раскопки, включая логистику.
А биоинформатика сама по себе дорогая, вычислительные мощности большие требуются?
Вычислительные мощности требуются большие, но в целом в России эта проблема решена, теперь это не самая дорогая история. В плане биоинформатики главное — найти и воспитать кадры, платить им достойную зарплату.
Удержать кадры.
Удержать кадры можно в первую очередь идеями и классной работой. Но на голом энтузиазме и красивых идеях далеко не уехать, удерживать необходимо в том числе и деньгами. Все люди живые, все хотят кушать, и хлеб с маслом, и может быть, даже с красной икрой. К сожалению, лидеры научных мнений в России часто считают, что важнее оборудование и инфраструктура, а к ним всегда появятся люди.
Люди к прибору не всегда появляются. Бывает, что в институте стоит дорогой прибор, на котором никто не работает, потому что некому.
Некому, нет реактивов, санкции, бюрократия. И поэтому если ты, условно говоря, покупаешь секвенатор, то будь готов продумать, что к нему должен быть «привязан» человек, и у него должна быть зарплата. Как минимум средняя по региону, а учитывая, что он высококлассный специалист, наверное, две-три средних по региону.
И само обслуживание прибора стоит денег, мало заплатить при покупке, на него идут деньги и потом.
Поэтому мы решили пока не заводить машину для секвенирования в нашей лаборатории. Опять же, один из партнеров нашего проекта, «Генотек», в том числе занимается секвенированием, и это здорово. Но второй момент — если ты заводишь прибор, то ты его должен загрузить по полной. Геномный центр с двумя-тремя машинами для секвенирования, работающими ежедневно, пожалуй, мог бы обеспечить все потребности российской науки в современном ее состоянии. К сожалению, у нас каждый приличный институт считает долгом завести себе свой прибор. Если речь идет о небольших проектах, наверное, здорово, что ты всегда можешь быстро проверить какие-то образцы. Но когда речь идет о том, что тебе нужно сделать сто геномов или сто транскриптомов, лучше отдать их на аутсорс, в геномный центр. Как я понимаю, к этому мы сейчас и движемся.
Артем, а вот технический вопрос немного в сторону. Я слышала об отечественной работе, в которой делали нанопоровое секвенирование бактерии из кишечника бизона, найденного в вечной мерзлоте. Случай специфический, но в целом для древней ДНК нанопоры — не вариант?
Нанопоровое секвенирование хорошо тем, что при некоторых методологических подходах вам не нужно проводить амплификацию. При амплификации ДНК-полимераза может посчитать, что дезаминированный цитозин — это тимин, более того, этот фермент предпочитает для копирования хорошо читаемые ДНК-фрагменты контаминирующих агентов. Поэтому использование нанопорового секвенирования может иметь некий смысл. В то же время классическое нанопоровое секвенирование требует высокой концентрации ДНК. И еще, оно больше подходит для секвенирования длинных ДНК-фрагментов, а древняя ДНК порублена временем. И самый важный момент, если вы запросите в гугле nanopore sequencing и ancient DNA, вы отыщете не так уж много ссылок на научные публикации, и это само за себя говорит. С публикацией подобных данных могут возникнуть… не то, чтобы проблемы, просто нужно будет доказать аутентичность тех последовательностей, которые были получены. Возможно, с материалом из вечной мерзлоты использование нанопорового секвенирования может быть полезно.
В общем, у нанопорового секвенирования пока недостаточно высокая репутация в сфере исследования древней ДНК, и лучше пользоваться понятными методами, не экспериментировать?
Если ты не будешь экспериментировать, то какой ты ученый? С одной стороны, я испытываю некий скепсис, когда мне говорят о палеоДНК и нанопоровом секвенировании. С другой стороны, я сам хочу его использовать для улучшения нашей геномной сборки стеллеровой коровы.
Арктические сирены
Давайте поговорим про стеллерову корову. Вы сделали самый первый ее геном?
Да, это был первый в мире геном стеллеровой коровы и первый палеогеном для России, то есть это в некотором смысле такой прорыв был для российской палеогеномики. В какой-то момент конкуренты из европейской лаборатории осторожно пытались уговорить нас вступить в их консорциум, но мы с коллегами решили, что это должен быть российский геном, полностью российская работа. В итоге Nature Communications нас опубликовал, у нас было пять рецензентов, что само по себе здорово. Из своей редакторской практики я понимаю, как иногда сложно найти рецензентов, вы отсылаете пятерым и ждете, что хотя бы двое из них согласятся рассмотреть работу. А в данном случае, видимо, все пятеро захотели почитать нашу работу и все они были очень доброжелательны, несмотря на серьезные замечания, которые мы исправляли в ходе рецензирования. А потом, спустя год, вышла статья наших конкурентов, которые опубликовались в Science Advances, и они добавили к нашему геному еще два.
У вас и у них были костные образцы?
Они пытались, насколько я помню, выделять ДНК и из шкуры животного, но из шкур и кож выделять ДНК сложно. В нашем случае были только костные образцы.
Вы как-то упоминали, что у рыб нет «плохих» костей с точки зрения выделения ДНК. Вот у человека считаются хорошими каменистая кость, кости внутреннего уха. А у стеллеровой коровы?
Я бы сказал, что у рыб мало хороших костей. Просто нет зависимости, связанной с типом кости. Наши норвежские коллеги исследовали кухонные кучи в археологических памятниках Скандинавии. У трески, которой они в том числе занимались, есть две формы, два экотипа — мигрирующая и прибрежная. Вот в рамках исследования, посвященного изучению распространения этих экотипов в былые времена вдоль побережья Норвегии они оценили, как влияет тип кости на процент древней ДНК, которую можно извлечь. И у рыб не оказалось четкой корреляции с типом кости.
У стеллеровой коровы мы проанализировали несколько десятков костных образцов и тоже не нашли такой зависимости. По-видимому, это связано с тем, что кости стеллеровой коровы обычно находят на побережье. После смерти животного скелет разбрасывает штормами, поэтому найти полный скелет стеллеровой коровы достаточно тяжело. На Командорских островах даже сейчас штормами выкидывает там ребро, тут кусок плечевой кости. Если скелет захоронен в грунте, наверное, каменистая кость предпочтительнее, это показано десятками исследований. Хотя, если вернуться к людям, в большинстве случаев вам антропологи не дадут эту каменистую кость, поскольку без разрушения черепа, целого или воссозданного, добыть ее тяжело. Максимум, на что вы можете рассчитывать, — это на зубы. Большинство исследований человека основаны на ДНК, извлеченной из зубной пульпы.
А по работе европейских коллег подтвердилось то, что вы увидели, — повышенная гомозиготность, которая может указывать на то, что стеллерова корова и до встречи с человеком не очень хорошо себя чувствовала?
Они показали то же самое, что и мы. В их статье есть иллюстрация, где они представили демографическую историю для трех стеллеровых коров, включая нашу. Как и мы, они показали, что эффективный размер популяции этого вида стал сокращаться несколько сотен тысяч лет назад, а первые люди, как известно по археологическим данным, появились на территории Берингии около 45 тысяч лет назад.
Потом у нас даже случилась заочная дискуссия с коллегами из Канады, которые не без оснований посчитали, что наши выводы справедливы для популяции Командорских островов, потому что большинство образцов стеллеровой коровы были получены оттуда. Соответственно, канадские ученые считают, что 500–400 тысяч лет назад — это время начала изоляции командорской популяции от основного массива ареала. Таким образом, для проверки нужны образцы из других точек ареала этого вида.
Вы еще высказывали предположение, что причиной вымирания может быть увеличение глубины океана. Она не доныривала до своих пастбищ, бедная, и не могла пастись.
Это предположение было основано на данных об изменении глубины Мирового океана, связанном с потеплением климата. И действительно, потеря пастбищ могла стать для этого вида одним из факторов, связанного с вымиранием. Но в том числе подъем уровня океана привел к тому, что изолированность популяций этого вида увеличились. Собственно, на это напирали канадские коллеги: расстояние между Командорскими островами и ближайшими Алеутскими островами не позволяло популяциям контактировать, поскольку стеллеровы коровы были плохими пловцами.
А где еще, кстати, они водились?
Считается, что ареал этого вида охватывал побережье Хоккайдо, Курильские острова, Камчатское побережье, Алеутские острова, Берингию, вдоль североамериканского побережья и вплоть до Калифорнии. Но в музеях мира основные образцы происходят с Командорских островов — все стеллеровы коровы, в виде каркасов, обтянутых кожей, или в виде скелетов, они оттуда.
И возможно, как раз командорские стеллеровы коровы были изолятом и не вполне отражали общую ситуацию?
Да, возможно, это так, потому что гетерозиготность была понижена. Несмотря на то, что, по описаниям Георга Стеллера, на островах их водилось до 2000 голов, они могли быть, условно говоря, братьями и сестрами. В тот момент популяции ничего не угрожало, и вроде бы никаких проблем не было, кроме пониженного генетического разнообразия. Хотя, насколько я помню, размеры животных были не такие большие, как известны для этого вида, а генетическое вырождение иногда ведет в том числе к уменьшению размеров тела.
Я хотела еще спросить про проект «Арктическая сирена», в котором вы участвуете. Это полностью наш проект, российский?
Это полностью отечественный проект по возрождению стеллеровой коровы, он был инициирован в 2022 году Сергеем Викторовичем Бачиным, который является его инициатором и спонсором этого проекта. На первом его этапе для улучшения той сборки генома, который имеется, собран материал на Командорских островах, около трех десятков экземпляров стеллеровых коров. Из них уже была выделена ДНК и проведен первичный анализ для выявления тех образцов, которые наиболее пригодны для глубокого секвенирования. Также в ходе проекта был найден один образец с Курильских островов. Исходя из того, что мы с вами обсуждали по поводу изоляции, наверное, это один из ключевых моментов. По сути, этот проект нацелен на восстановление стеллеровой коровы в том или ином виде. Вы знаете о тех проектах, которые есть в Америке, проект Colossal по восстановлению мамонта, додо, странствующего голубя и других вымерших видов.
Согласна, что нужно обязательно ставить амбициозные цели, но сколько различий между стеллеровой коровой и дюгонем по геному? Сколько нужно будет вносить исправлений?
Это ключевой момент. Но речь не идет о точном воссоздании стеллеровой коровы, какой она была. Естественно, между ними миллионы лет эволюции. По-видимому, их общий предок жил более двадцати миллионов лет назад. Например, предки индийского слона и шерстистого мамонта разошлись несколько миллионов лет назад, а здесь гораздо больше. Но мы должны понимать, что в целом эволюция нейтральна по многим из локусов генома. Важно найти именно локусы, ответственные за адаптацию стеллеровой коровы к тем условиям, в которых она жила.
И еще важный момент: подобного рода проекты нацелены не только на привлечение внимания общества к вымиранию видов, но и на развитие тех или иных направлений в науке. Финансирование подобных проектов способствует развитию новых методов эмбриологии, молекулярной биологии, биотехнологии, редактирования геномов. Они могут послужить локомотивом для привлечения дополнительных средств и в палеогеномику, и в исследования, связанные с сельским хозяйством. Как ни странно, но подобные исследования позволят улучшать и развивать направления, полезные для животноводства.
Коллега сказал, когда услышал про «Арктическую сирену»: «Стеллерова корова, наверное, вкусная, не зря же их съели всех».
Это правда. По воспоминаниям тех людей, которые ее ели, по вкусу ее мясо напоминало телятину. Герои «20 тысяч лье под водой» Жюля Верна, насколько помню, употребляли в пищу дюгоня и тоже восхищались его нежным вкусом.
А чем стеллерова корова в основном отличалась от дюгоня? Внешне, по экологии?
В первую очередь размерами. И во вторую очередь адаптациями к суровому климату Северной Пацифики. Стеллерова корова — крупнейший представитель отряда сирен, она и дюгонь — это такие слон и моська. Если я не ошибаюсь, она достигала 10 тонн по массе тела.
Прямо как кит, огромная.
Они были огромные, да. На Командорских островах, конечно, помельче. С дюгонем и стеллеровой коровой применимо правило Бергмана: представители одного таксона, живущие в более холодных условиях, как правило, более крупные. Все ныне живущие представители отряда сирен — дюгони, ламантины — приурочены к теплым водам Атлантики, Индийского, Тихого океана. А стеллерова корова — единственный представитель отряда, который жил достаточно в суровых условиях. И да, наверное, в ее вымирании виноват человек, но если бы ее не истребили, то сейчас можно было просто провести те работы, которые проводятся с вымирающими видами, — расселить вдоль исторического ареала, расширить его. К сожалению, что случилось, то случилось. Работа по восстановлению стеллеровой коровы видится мне перспективной. Конечно, это дело не двух-трех лет, а, десятков лет, которое может потребовать миллиардов рублей. Мы видим по проекту Colossal, что это требует значительных ресурсов. Но если не начать, то ничего и не произойдет, правда ведь?