ScienceFirstHand

В 2017 г. человечество съело почти 200 млн тонн арбузов. Но уже более 3 500 лет назад египтяне наслаждались сладкой красной мякотью предшественников современных арбузов. Благодаря исследованиям палеогенетиков удалось выяснить, когда и где впервые был «приручен» арбуз
Считается, что превращение древнего предка арбуза в наше любимое летнее лакомство произошло где-то на просторах африканского континента: в Ливии или Египте, а возможно, и в Южной или Западной Африке. И сейчас в этих местах можно встретить дикорастущих родственников арбуза, но мякоть у них светлая и горькая – из-за присутствия в ней кукурбитацинов.
В пользу Египта говорит несколько фактов. Во-первых, на папирусах и настенных росписях в египетских гробницах встречаются графические изображения, похожие на современные арбузы. Во-вторых, еще в XIX в. арбузные листья были найдены в гробнице при раскопках в долине Дейр-эль-Бахри близ Луксора, где находится множество уникальных памятников древнеегипетской архитектуры. Листья находились в саркофаге, где покоилась мумия «неизвестного человека». Судя по технике бальзамирования и типу гроба, характерных для начала одной из наиболее известных 18-й династии Древнего Египта, возраст листьев составлял около 3,5 тыс. лет. Однако сам факт их находки в гробнице не доказывает, что египтяне ели арбузы, а не использовали их, к примеру, как лекарства или для других целей.

О том, как шло одомашнивание разных видов растений и животных, до недавнего времени мы могли узнать лишь по таким археологическим находкам. Но в последние годы в эти исследования активно включились биологи, анализирующие древнюю ДНК. Что касается арбуза, то часть найденных листьев была отправлена в сельскохозяйственные гербарии знаменитых Королевских ботанических садов Кью (Великобритания), где они многие десятилетия не покидали музейной витрины. Спустя почти 200 лет после находки палеогенетики проанализировали фрагмент листа, расшифровав ядерный геном, а также геном пластид – внутриклеточных структур, отвечающих за фотосинтез.
Полученные данные сравнили с аналогичными данными для семи ближайших родственников современного арбуза. Оказалось, что в геноме «древнеегипетского» арбуза уже присутствует ряд полезных мутаций, в том числе в генах, участвующих в синтезе горьких соединений и метаболизме пигмента ликопена, обеспечивающего красный цвет арбузной мякоти.
Судя по этому анализу, уже египтяне времен Нового Царства, 3,5 тыс. лет выращивали красные и сладкие арбузы. Скорее всего, эти растения «приручили» в долине Верхнего Нила (в регионе Дарфур современного Судана), где и сейчас выращивается сладкий арбуз с белой мякотью, а затем они распространились на север по долине Нила. Именно в Дарфуре, где все еще может существовать популяция предковых форм арбуза, нужно вести поиск селекционного материала для создания новых сортов арбузов. Ведь известно, что дикие формы обычно более устойчивы к болезням, поражающих их одомашненных собратьев.
Фото: https://www.flickr.com, https://www.flickr.com

Профессор Сванте Паабо, один из основателей палеогенетики: «Маленький секрет геномики состоит в том, что мы до сих пор почти ничего не знаем о способах перевода генома в особенности реального живого индивида. Если бы я секвенировал свой собственный геном и показал его генетику, он смог бы сказать, откуда приблизительно на планете я и мои предки происходим, сравнив мои генетические варианты с географическими моделями вариантов по всему земному шару. Однако он не смог бы сказать, являюсь ли я умным или глупым, высоким или низким, и вообще почти ничего обо мне, как о человеческом существе»
Сванте Паабо еще в детстве заинтересовался египтологией – особенно его привлекали египетские мумии. После поездки в Египет он настолько увлекся древней историей, что решил изучать египтологию в родном Уппсальском университете – старейшем в Швеции. Однако, диссертацию он защитил по молекулярной иммунологии и занялся методами извлечения и анализа ДНК – сказалось влияние отца, биохимика и лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Но увлечение археологией принесло свои плоды: по словам Паабо: «…казалось очевидным, что эти методы должны работать и на древних органических останках, таких как египетские мумии. Поиски подобных работ в научной литературе не дали результатов, и тогда мне пришла мысль попробовать самому». С помощью своего бывшего преподавателя египтологии и втайне от научного руководителя Паабо добыл кусочек мумии возрастом около 2.5 тыс. и в 1985 г. извлек и проанализировал первую древнюю ДНК. Однако прошло не одно десятилетие, прежде чем палеогенетики справились с проблемой загрязнения древней ДНК современной и с ее деградацией: даже в самых благоприятных условиях ДНК не может сохраняться дольше миллиона лет.
Первый, еще неполный ядерный геном неандертальца был расшифрован в лаборатории Сванте Паабо в 2010 г. – так мир узнал, что эти древние люди являются одними из прямых предков современного человечества. Позже, из ископаемых останков неандертальцев из Денисовой и других алтайских пещер, в лаборатории Паабо удалось впервые в мире получить неандертальский геном очень высокого качества, и наконец узнать, какие гены мы унаследовали от этих первобытных людей.

David Pope/The Canberra Times, Australia. Человек современного физического типа представляет неандертальцу и человеку флоресскому денисовца («... встречайте еще одного давно утерянного кузена, о котором наш папа никогда не упоминал в семейной истории»)

Паабо писал: «…Большинство людей не были шокированы мыслью о том, что их предки скрещивались с неандертальцами. На самом деле, многие сочли эту идею занимательной: некоторые, как это случалось и раньше, даже захотели провериться на предмет неандертальского наследия». Посыпался поток писем от мужчин, которые считали себя неандертальцами, но не было ни одного подобного письма от женщины! Журнал «Плэйбой» попросил дать интервью о работе Паабо и его коллег. На иллюстрации к вышедшей в журнале статье под заголовком «Неандертальская любовь: стал бы ты спать с этой женщиной?» была изображена крепкая, очень грязная женщина, размахивающая копьем на заснеженном горном хребте. Глядя на этот явно непривлекательный образ, профессор понял, почему почти ни один мужчина не пожелал сказать, что он женат на неандерталке.
А Паабо и его команду уже ждал денисовец… Это была всего лишь крохотная часть детского мизинца из Денисовой пещеры, упакованная в пакетик с надписью «человек современного типа». Открытие денисовского человека стало шоком для самих первооткрывателей. Технологический уровень орудий и украшений, найденных за многие годы на Денисовой пещере, указывал на человека современного анатомического типа. И вдруг – новый подвид, в «досье» на которого нет ничего, кроме генома, да пары косточек и зубов.
«Виртуальный» денисовец оказался очень гиперактивным: выяснилось, что в каменном веке существовали по крайней мере две независимые популяции денисовцев, и каждая из них передала часть своей ДНК современным людям. Их генетический «след» встречается на огромной территории, от Папуа Новой Гвинеи и Австралии до Китая и Японии. Кстати, денисовским наследием признан особый генный вариант, отвечающий за распределение жировой ткани в теле и адаптацию к холоду, характерный для современных гренландских инуитов.
Появление на исторической сцене денисовца разбило в прах представление о линейной эволюции человечества. Оказывается, у нас было много разных предков, которые при случае общались друг с другом и даже рожали общих детей, хотя и различались между собой гораздо больше, чем любые современные человеческие популяции и расы! Венцом денисовской эпопеи стали результаты генетического анализа еще одного крошечного фрагмента кости женской особи – дочери денисовца и неандерталки, обнаруженного в Денисовой пещере в 2012 г. Ученые получили прямое свидетельство смешения между двумя совершенно разными группами древних людей.
…В своем интервью журналу «НАУКА из первых рук» профессор Паабо выразил надежду, что ископаемые останки денисовцев, возможно, давно обнаружены в других регионах Азии, но пока не «узнаны». И вскоре действительно появилось сообщение о находке части нижней челюсти денисовского человека в карстовой пещере на Тибетском нагорье. Эта находка ждала своего часа почти 40 лет и была «опознана» с помощью специального метода белкового анализа. А сколько еще подобных артефактов может пылиться в музейных витринах и запасниках? К тому же сама палеогенетика не стоит на месте: сегодня ученые научились извлекать ДНК не только из ископаемых костей, но и из слюны, оставленной на древней жвачке, и даже буквально из пещерной «грязи». Так благодаря науке мы узнаем то, что казалось скрытым от наших глаз навсегда.
И все же нужно быть предельно осторожными, выдвигая предположения относительно характеристик древних людей, основываясь на том или ином варианте генома. К примеру, на основе генетической информации нельзя прогнозировать будущие болезни – можно лишь оценить риск их возникновения. К тому есть еще «исторические» генетические казусы. Например, один из неандертальских вариантов генов способствует развитию диабета II типа, которым заболевают в пожилом возрасте. Неандертальцам подобные мутации помогли выжить при скудном питании, и они могли бы так же хорошо «работать» и у нас, если бы мы не ели слишком много в течение всей жизни. Так что на основе только генетической информации вряд ли можно сказать, как тот или иной древний человек выглядел, как себя вел или какими болезнями болел, так как у каждой человеческой популяции своя история.
Подробнее о работах по расшифровке древней ДНК читайте в статье профессора С. Паабо и его молодой сотрудницы В. Слон «Палеогенетическая реконструкция каменного века»

Кровососущие иксодовые клещи переносят 3 вирусных, 22 бактериальных и несколько протозойных инфекций, которыми могут заражаться люди. Можем ли мы искоренить подобные заболевания, как в свое время искоренили оспу? Ответ – нет. Возбудители всех этих инфекционных заболеваний существуют в природе независимо от человека, а переносчики являются неотъемлемой частью природных экосистем
Дикие животные могут быть «резервуарами» и переносчиками возбудителей ряда инфекционных заболеваний, опасных для человека. Среди них есть вирусы (например, арбовирус, вызывающий лихорадку Западного Нила), бактерии (например, боррелии), ленточные и плоские черви (например, альвеолярный эхинококк и описторх) и др.
Для всех этих инфекционных агентов человек является случайным хозяином, бесперспективным «биологическим тупиком». Заражение людей при этом может происходить разными способами (с молоком или мясом животного, через укус, воду, воздух, пыль), но практически никогда – напрямую от человека к человеку. Сами животные-переносчики также могут заболеть, но у них болезнь, как правило, протекает в более легкой форме. Это – «бонус» за долгую совместную эволюцию хозяина и паразита, которому невыгодно причинять слишком много вреда своей жертве.

Полевки служат природным резервуаром вируса клещевого энцефалита. Фото В. Глупова

Учением о природной очаговости инфекционных болезней мы обязаны выдающемуся российскому паразитологу Е.Н. Павловскому, который разработал его еще в 1930-х гг. Среди всех природно-очаговых болезней выделяются трансмиссивные, передающиеся через кровососущих переносчиков: согласно данным ВОЗ, на них сегодня приходится 17% всех случаев инфекционных болезней в мире. В нашей стране наибольшую опасность представляют иксодовые клещи, которые переносят такие опасные для человека болезни, как клещевой энцефалит и клещевой боррелиоз (болезнь Лайма).
Цикл развития таежного клеща, с которым можно встретиться в лесу и даже в городском парке, имеет три стадии, и каждой из них предшествует «кровавая трапеза». Годовалые личинки питаются на мелких лесных грызунах, двухгодовалые нимфы дополняют свой рацион кровью птиц, собирающих корм на земле. Взрослый клещ способен нападать на крупных обитателей леса – зайцев, копытных и хищников. И на каждом этапе жизни клещ может либо сам получить вместе с кровью возбудителя инфекции, либо, наоборот, заразить «прокормителя» через секрет своих слюнных желез.
Человек и домашние животные, как правило, становятся случайной добычей клеща. Вероятность передачи инфекции при укусе зависит от степени зараженности самого клеща (при этом далеко не все клещи являются носителями инфекционных агентов). В случае энцефалита риск заболеть во многом определяется уровнем вирулентности (способности вызывать заболевание) самого вируса. Оба этих показателя – зараженность и вирулентность – могут значительно меняться по годам.
В принципе вероятность заболеть после укуса клеща невысока: к примеру, за одну неделю в мае 2017 г. в Новосибирской области было укушено клещом около 1,5 тыс. человек, при этом вирус энцефалита был обнаружен только в 4 особях клеща, а возбудители боррелиоза – в 135. Нужно только помнить, что сегодня невозможно определить зараженность клеща с абсолютной точностью, поэтому следует тщательно следить за состоянием здоровья и, если будет необходимость, сдать анализы на специфические антитела.

Присосавшийся клещ. Фото В. Глупова

В заключение добавим, что уровень заболевания людей в природно-инфекционных очагах во многом определяется частотой контакта населения с его потенциально опасными обитателями. А также способами решения этой проблемы: от экологически опасной тотальной обработки ядохимикатами до тотальной вакцинации группы риска, как это делается в западных странах в отношении клещевого энцефалита. В любом случае природные очаги инфекционных и инвазивных заболеваний существуют и будут существовать, пока сохраняются природные экосистемы, неотъемлемой частью которых они являются.
В отношении иксодовых клещей существует еще много разных «мифов», достоверную информацию о которых ищите здесь