Елена Клещенко - ДНК и её человек [litres]

– Я сказал Евгению Ивановичу: важно, чтобы экспертиза была на уровне, характерном для международной юридической практики. Результаты должны быть как минимум настолько достоверны, чтобы на их основании в цивилизованной стране человека могли осудить за уголовное преступление, – рассказывал прокурор-криминалист Генпрокураторы В. Н. Соловьев.

Итак, образцы из второго захоронения с соблюдением всех формальностей передали исследовательской группе, которую возглавлял Евгений Рогаев. Здесь важен был опыт этой группы в работе с древней ДНК – извлеченной из образцов, которые пролежали в земле многие годы.

Это не всегда криминалистика – иногда это археология и палеонтология. Сейчас уже становятся привычными термин “палеогенетика” и сокращение aDNA – ancient DNA, то есть древняя. Все наслышаны о геномах неандертальцев и денисовцев, регулярно появляются результаты все новых исторических изысканий с участием генетиков, в которых изучают не ДНК современных потомков давно умерших людей, а ДНК, извлеченную непосредственно из ископаемых образцов. Читают геномы древних жителей Британских островов и Скандинавского полуострова, древних славян и доколумбовых индейцев. Палеонтологи активно работают с митохондриальными ДНК древних и современных животных – сравнивая их, строят филогенетические древа, определяют, кто от кого произошел.

Последовательность действий при изучении древней ДНК на первый взгляд проста. ДНК выделяют из образцов, проводят амплификацию методом ПЦР (поскольку материала обычно бывает мало, и другого случая исследовать тот же объект, возможно, не будет, часто стараются амплифицировать не только участки, интересующие в данный момент), а затем секвенирование. До появления методов NGS могли секвенировать отдельные гены, которые “вытаскивали” из образца методом гибридизации, либо использовали метод дробовика (shotgun sequencing): ДНК случайным образом расщепляют на фрагменты, потом секвенируют их и состыковывают с помощью компьютерной программы.

Метод дробовика (шотган-секвенирование) сделала популярным компания Крейга Вентера Celera Genomics, использовавшая его в проекте “Геном человека”. Именно с его помощью были прочтены первые геномы организмов. Суть его в получении множества сравнительно коротких фрагментов исследуемой ДНК (метод Сенгера не мог читать более 1000 нуклеотидов за один раз), секвенировании и состыковке с помощью мощного программного обеспечения. Важным преимуществом шотган-секвенирования (по сравнению с методичным клонированием крупных фрагментов, положение которых в геноме и друг относительно друга было известно) стала возможность автоматизации.

На словах все легко, на практике сложности начинаются с выделения ДНК из древних образцов. “Минимум требований – наличие трех комнат: в одной проводится экстракция ДНК, в другой амплификация, в третьей секвенирование. Работать с ДНК современных биологических видов необходимо в отдельном здании или хотя бы в помещении с отдельной вентиляцией, иначе велика вероятность загрязнения. Ранее считалось, что повторение результатов независимой лабораторией – непременное условие публикации, сейчас это ограничение снято” , – рассказывал Евгений Рогаев [80] Рогаев Е. И. Технические проблемы исследования древней ДНК // Химия и жизнь. 2009. № 6. .

Посторонняя ДНК – серьезная проблема, требования к помещениям и вентиляции возникли не на пустом месте. Загрязнителем может быть ДНК того же вида, к которому принадлежит объект исследования (весьма вероятный вариант, если речь идет о человеке) или преобладание ДНК других видов (например, почвенных микроорганизмов). Есть приемы, позволяющие не перепутать “чужую” ДНК с интересующей, однако они не всегда срабатывают. Специалисты помнят забавную (только не для авторов той статьи) историю 1990-х гг.: был опубликован участок митохондриального гена динозавра, жившего 80 млн лет назад [81] Woodward S. R., Weyand N. J., Bunnell M. DNA sequence from Cretaceous period bone fragments // Science. 1994; 266, 5188: 1229–1232; doi: 10.1126/science.7973705. , а потом оказалось, что это человеческий ген. Дело в том, что в ядерной ДНК есть копии митохондриальных генов, накопившие мутации, – так называемые псевдогены, Авторы, конечно, проверили, прежде чем посылать статью в рецензируемый журнал, не похож ли отсеквенированный ими ген на известные митохондриальные гены современных видов, человека в том числе, и сходства не обнаружили, а вот человеческий псевдоген приняли за динозавровый. Но тогда палеогенетика была совсем молодой наукой, практически новорожденной, а с тех пор она шагнула далеко вперед.