Несмотря на столь важную новость, полученную от Луки, нам все же необходимо было ответить на его письмо и на критические высказывания в адрес митохондриальной ДНК, которые в нем содержались. Он имел полное право нас критиковать. Это абсолютно логично и правомерно — требовать исчерпывающих разъяснений от тех, кто бросает вызов устоявшимся взглядам. Чрезвычайные сообщения, подобные нашему, требовали сверхубедительных доказательств. Мы сознавали все это, и все же не могли избавиться от ощущения очень сильного давления. Мы были в роли мальчишек, осмелившихся бросить вызов истэблишменту. Тем не менее я ни секунды не сомневался в том, что правы мы. И единственно верным в такой ситуации было сохранять спокойствие и подробно, по пунктам, ответить на все критические замечания.
Мы решили, что первое возражение — что выбранный нами участок митохондриальной ДНК, контрольный регион, ненадежен, так как в нем отмечается высокая частота параллельных мутаций — нужно проверить, и были уверены, что сможем доказать свою правоту. В кольце молекулы митохондриальной ДНК можно найти множество изменений других оснований и также использовать их в качестве генетических маркеров. Если бы вместо последовательности оснований контрольного региона мы прибегли к этим маркерам для построения нового эволюционного древа, результат мог быть двояким: наши кластеры могли совпасть с этими группами или не совпасть. Если они совпадут, значит, контрольный регион надежен, если нет — значит, ненадежен.
Для проведения этого теста мы объединились с Антонио Торрони, итальянским генетиком из Рима, который много лет работал над созданием сложной технической установки для таких маркеров. Он предоставил нам образцы, которые уже протестировал для нас своим методом, чтобы мы могли определить в них последовательность в контрольном регионе, а мы, в свою очередь, отправили в Рим наши образцы, чтобы он протестировал их на своей установке. Затем мы сравнили результаты. Они превзошли все наши ожидания. Кластеры, полученные с помощью маркеров Антонио и наши собственные, практически полностью совпали. За исключением одного или двух несущественных несовпадений, с которыми мы сразу же разобрались, остальное полностью совпало — настолько, что мы отказались от нумерации кластеров, которую применяли до сих пор, в пользу предложенных Антонио обозначений буквами алфавита. Теперь у нас было доказательство того, что контрольный регион — не непостоянный и.неуравновешенный клочок ДНК, заведший нас в дебри ложных выводов, а проверенный (теперь мы с полным основанием могли назвать его так) и надежный компаньон.
С критикой по поводу частоты мутаций справиться было потруднее. Конечно, в случае, если наши показатели частоты мутаций были сильно занижены, то возраст кластеров «переползал» из палеолита в неолит и нам оставалось бы только нежно распрощаться со своей теорией.
Оценить частоту возникновения мутаций, в принципе, можно двумя способами: либо попытаться измерить их путем прямых наблюдений от одного поколения к следующему, либо рассмотреть, сколько мутаций накопилось в двух различных группах, например, племенах, популяциях или видах — время отделения которых друг от друга нам известно. Самая первая оценка частоты возникновения мутаций, скорости наших генетических часов, была проведена путем подсчета различий между человеком и ближайшим родственником, человекообразной обезьяной шимпанзе. Время, когда эти два вида отделились от общего предка, приблизительно известно и равно четырем — шести миллионам лет. Конечно, никто не знает абсолютно точно, когда именно от общего ствола отделились люди, а когда обезьяны, особенно с учетом того, что до нас не дошли ископаемые останки шимпанзе, которые бы могли помочь в подсчетах. Вслед за этим было подсчитано количество мутаций у северо-американских индейцев, которые перебрались на свой континент около двенадцати тысяч лет назад. Примечательно то, что выводы на основании обоих подсчетов оказались очень близкими, это позволило подсчитать скорость возникновения мутаций, начиная от единого предка по материнской линии. Скорость приблизительно была равна одной мутации в двадцать тысяч лет. Определяя время, когда два современных человека имели общего предка, как я сделал, например, для себя и русского царя, мы имеем дело с двумя расходящимися родословными, в каждой из которых могут возникать мутации на пути от общего предка до нас с вами. Только одна мутация отделяет последовательность моего контрольного региона от последовательности царя, но она, эта мутация, могла возникнуть на отрезке любой из двух последовательностей, ведущих к нашему общему предку. При частоте возникновения мутаций, которую мы оценили как одна в двадцать тысяч лет на одну родословную, можно сказать, что общая длина двух наших родословных составляет двадцать тысяч лет. Поскольку я и русский царь практически являемся современниками, то длину нашей суммарной родословной можно разделить пополам и получить время, отделяющее каждого из нас от общего предка — оно равно десяти тысячам лет. Наше исследование в Полинезии к тому же продемонстрировало весьма точное совпадение археологической датировки возраста стоянок с генетическими данными частоты мутаций. Если критерий для определения частоты мутаций ошибочен для Европы (и должен быть уменьшен в десять раз, по мнению наших оппонентов), то он должен быть ошибочным и во всех прочих случаях. Это значило бы, что люди с шимпанзе разделились всего 400—600 тысяч лет назад, Америка была впервые заселена только 1200 лет назад, а Полинезия — каких-то жалких 300 лет назад, то есть уже после того, как туда попали европейцы. Такая очевидная бессмыслица явно свидетельствовала, что наши оценки частоты возникновения мутаций не так уж далеки от истины.
Прямое измерение частоты возникновения мутаций — дело слишком трудное. Оно означает, что надо ловить различия между матерями и их детьми. Мы прикинули, что для того, чтобы заметить единственную новую мутацию, придется протестировать тысячу пар родителей с детьми. Этот вариант отпадал сразу. К счастью, процесс мутаций в митохондриях происходит постепенно, и, как оказалось, его не так сложно наблюдать другим способом. Мутации возникают в индивидуальных молекулах ДНК, находящихся в индивидуальных митохондриях. Однако у большинства людей последовательность ДНК во всех митохондриях всех клеток тела в точности одна и та же. Здесь возникает некий парадокс. Новая мутация может возникнуть только в одной молекуле ДНК одной митохондрии одной клетки — так как же ей удается разойтись по всему телу?
Чтобы мутация передалась следующему поколению, она должна возникнуть в незрелой половой клетке, одной из тех, которые после серии делений образуют яйцеклетки. Мутации возникают и в разных других клетках тела — в коже, костях, крови и так далее,— но из этих клеток они не могут быть переданы следующим поколениям, а значит, такие мутации не играют никакой роли в эволюционных процессах. По-видимому, происходит следующее: каждый раз когда незрелая половая клетка делится, каждый раз она забирает с собой только часть митохондрий. Если той митохондрии, в которой произошла новая мутация ДНК, удастся преодолеть этот барьер, то в результате это может привести к изменению уже большего процента митохондриальной ДНК в новых клетках. По мере того как разделятся и эти клетки, появляется шанс, что новая мутация еще продвинется, и так далее.
От одного поколения до другого незрелая половая клетка претерпевает в общем и целом двадцать четыре деления. Это двадцать четыре шанса на распространение новой мутации; только в редких случаях этого может хватить, чтобы мутация полностью «захватила» весь организм за одно поколение. Чаще у ребенка, который разовьется из этой яйцеклетки после ее оплодотворения, будет иметься сочетание двух митохондриальных последовательностей: старой, той же самой, что и у его матери, и новой, которая появилась как новая мутация где-то в одной из митохондрий незрелой половой клетки его матери.
Мы очень тщательно просмотрели результаты нашей работы, все расшифрованные нами за последние несколько лет последовательности, стараясь обнаружить смесь митохондриальных последовательностей у одного и того же человека. Такие случаи действительно были, приблизительно у 1,5% обследованных мы нашли смесь двух митохондриальных ДНК. Затем мы проследили судьбу этих смесей в семьях и обнаружили, что новой мутации было достаточно в среднем шести поколений, чтобы установиться в своих позициях полностью. Помните необычный случай с российским императором, у которого в клетках костей была смесь двух разных митохондриальных последовательностей? По всей видимости, это и была переходная стадия, когда новая мутация боролась за свое место. В результате она его и заняла окончательно, в чем мы могли убедиться, исследуя клетки современных нам родственников царя, например, князя Трубецкого. Насколько мы могли судить по своим образцам, такой результат не был стопроцентной неизбежностью — некоторые новые мутации прекрасно чувствовали себя в одном-двух поколениях, но затем незаметно исчезали. Мы непосредственно наблюдали процесс возникновения и распространения новых мутаций, и на основании этих данных появлялась возможность оценить частоту возникновения мутаций, избежав при этом трудностей и осложнений, связанных с точной датировкой давно прошедших событий, вроде эволюционного разделения человека и шимпанзе. Эта независимая оценка, хотя и приблизительная, соответствовала частоте мутаций, которую мы использовали в своей работе. Так мы ответили и на второе критическое замечание. Митохондриальной ДНК удалось сохранить незапятнанную репутацию.
