Биология в России: люди и открытия

Обычно, когда говорят о научных открытиях, особенно в биологии, имеют в виду хорошо финансируемые научные учреждения «первого мира», а о России если и вспоминают, то лишь в свете лучей былой славы. Переломим же этот тренд и расскажем, что не перевелись еще науки о жизни на земле русской! С патриотизмом в душе в хорошем смысле этого слова, в этом спецпроекте поговорим с нашими современниками — исследователями из России, изучающими основы жизни: от молекулярных биологов до зоологов и ботаников. Здесь вас ждет серия интервью — как текстовых, так и в форме научно-популярных фильмов, образующих серию «Суперлаба».

---

Спецпроект реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

Партнер спецпроекта — компания BioinnLabs.

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Компания BioinnLabs обеспечивает научно-исследовательские лаборатории высококачественными реагентами собственного производства и передовым оборудованием для биотехнологических и медицинских задач.

Артем Недолужко — российский биолог и палеогенетик, кандидат биологических наук. Начал карьеру в лаборатории геномных и постгеномных исследований Курчатовского института, позже работал на факультете биологии и аквакультуры в Nord University (Норвегия). Сейчас руководит Лабораторией палеогеномики в Европейском университете в Санкт-Петербурге, созданной совместно с Государственным Эрмитажем, а также компаниями «Генотек» и «Гротекс»; преподает на кафедре ИБХ РАН при НИУ ВШЭ и является научным сотрудником музея-лаборатории мамонта Северо-восточного федерального университета (СВФУ).

В 2009 году Артем был участником исторического проекта — первого в России полного секвенирования генома человека, позже стал соавтором этой публикации в Acta Naturaе [1]. Другие его работы включают: исследование генома вымершей стеллеровой коровы, проливающее свет на причины ее исчезновения [2]; генетический анализ разнообразия лошадей плейстоцена Северо-Восточной Сибири [3] и эпигенетика нильской тиляпии [4]. Один из самых важных проектов — генетический анализ останков элитного кочевого воина из комплекса Чинге-Тей I в тувинской «Долине царей» [5]. Кроме этого, Артем активно занимается научной популяризацией: читает публичные лекции, пишет статьи, в том числе — для «Биомолекулы».

Жизнь палеогенетика буквально расписана по часам: надо и на раскопках побывать, и в лаборатории поработать, и научную публикацию подготовить. Для интервью остается лишь поздняя ночь. По крайней мере, именно в это время авторам «Биомолекулы» Анне Ремиш (АР) и Оксане Горяйновой (ОГ) удалось «поймать» Артема (АН) в очередной экспедиции и расспросить о самых важных открытиях последних лет.

О научном пути

ОГ: Артем, когда именно тебя стало интересовать изучение исторических артефактов: тяга к древнему и неизведанному была уже с детства или проявилась в более позднем возрасте?

АН: В самом начале своей карьеры я думал поступать на исторический факультет. История была одним из моих любимых предметов в школе, но так получилось, что в итоге я попал на биофак. Однако любовь к истории родной страны и страсть к изучению прошлого никуда не ушли. Собственно, сейчас у меня есть шанс воплотить детские мечты.

АР: Артем, у тебя достаточно широкие научные интересы: морские обитатели, мамонты, геномика древних людей, когда-то населявших Кавказ. Для палеогенетика это обычная ситуация?

АН: Нет. На самом деле, я даже думаю написать статью о том, как не надо развивать свою научную карьеру, базируясь на своем жизненном опыте. Кстати, я сейчас читаю книжку про одного замечательного человека — академика Курчатова . Она начинается с цитаты: «Делайте в работе, в жизни только самое главное. Иначе второстепенное, хотя и нужное, легко заполнит вашу жизнь, возьмет все силы, и до главного вы не дойдете... Исследуйте то, что приведет вас к цели». Курчатов долгое время «распылялся», вплоть до того момента, когда он возглавил советский атомный проект. Уже потом Игорь Васильевич действительно занимался конкретными вещами и не отвлекался на разные проекты.

Речь идет о книге из серии «Жизнь замечательных людей»: Раиса Кузнецова, «Курчатов».

Современная российская научная действительность подчас заставляет нас искать финансирование, что приводит к появлению вороха разнонаправленных задач. Поэтому люди науки, особенно если у них есть трудности с финансированием, часто пытаются найти себя в разных отраслях. С другой стороны, эти попытки могут быть связаны в том числе и с поиском себя. Получается поиск во многих смыслах.

ОГ: Ты работал в России и в Норвегии. Можешь сравнить эти два опыта и рассказать, где, на твой взгляд, исследователю работать продуктивнее и почему?

АН: Это столкновение двух систем: контрактной, которая в последнее время перекочевала и в Россию, а также системы, условно говоря, пожизненных контрактов, которые были приняты в нашей стране долгое время. То есть, если человек хорошо работает или почему-то удобен, у него, считайте, пожизненный контракт.

Контрактная система имеет свои плюсы и свои минусы. К плюсам относится то, что за несколько лет ученый может сделать себе имя. Естественно, он будет стараться работать лучше и больше, чтобы с ним либо продлили сотрудничество, либо пригласили в другой научный институт. В случае системы, которая долгое время существовала в Советском Союзе и затем перекочевала в российскую науку, есть много примеров, когда люди получали, скажем, должность старшего научного сотрудника и дальше уже не «дергались».

Здесь можно много говорить о том, что в западных странах меньше проблем с закупками... Тем не менее, за последние несколько лет все сильно изменилось и, мне кажется, нужно сравнивать ситуацию до 2022 года и после. Насколько я понимаю, европейская система более-менее осталась прежней. Единственное, после 2022 года в европейской науке стало меньше денег, а также появились трудности с получением позиций и проектов.

АР: Ты вернулся в Россию в непростое время. Это был 2021 год — разгар пандемии. Если не секрет, почему ты решил вернуться именно тогда и что привлекло тебя в проекте Европейского университета в Санкт-Петербурге и Эрмитажа, целью которого и было создание лаборатории, которой ты руководишь?

Все-таки в 2021 году строгих карантинов, как мне кажется, уже не было, и появилась возможность путешествовать из России в страны Европы. Также мой контракт в Норвегии подходил к концу — оставалось полгода. В тот момент на горизонте появился Европейский университет с Эрмитажем, которые предложили развивать палеогеномику в России. В то время это была достаточно непопулярная, точнее, слабо развитая отрасль, и я решил попробовать.

У меня уже был опыт работы с исторической музейной ДНК, и мне хотелось создать новую группу, которая бы занималась изучением древней ДНК растений, животных и человека. В том числе была задача остановить отток биологического материала из России в лаборатории Европы и США, чтобы создать некий противовес — место, куда могли бы обращаться наши отечественные специалисты, и работать с исследователями из своей страны. В общем, я решил попробовать, и пока у нас неплохо получается.

АР: Ты упомянул про утечку образцов. В одной из своих лекций ты говорил, что зарубежным коллегам от российских ученых в основном только образцы и нужны. Получается, это достаточно ощутимая проблема, верно?

АН: Все-таки это игра в одни ворота. С одной стороны, мы все знаем, что в российской науке длительное время было (да и сейчас остается) некое преклонение перед публикациями в западных журналах, а коллеги из Западной Европы могли предложить своим партнерам публикации уровня Nature и Science. С другой стороны, мы видим, что, кроме нашей лаборатории, есть несколько достаточно продуктивных исследовательских групп в Сочи, Москве и Новосибирске, которые могут успешно публиковаться не только в отечественных, но и в крупных международных журналах. Мне кажется, появление альтернативы положительно влияет на развитие этого направления в России.

ОГ: Артем, как санкции, отключение от международных баз данных и уход иностранных партнеров сказались на конкретной лабораторной практике: какие вопросы удалось решить, а что до сих пор представляет трудность?

АН: Что-то удалось решить в частном порядке. Кроме того, рынок начал искать альтернативы для получения реагентной базы: Индия, Китай, другие страны Азии. Думаю, многим моим коллегам знакома ситуация, когда приходили образцы оборудования или реагентов, которые либо не работали, либо работали из рук вон плохо. Тем не менее, сейчас есть неплохие аналоги европейского и американского оборудования, а также реагентов. Если же исследователю нужно что-то конкретное, то и это можно достать, но дороже.

Относительно баз данных: действительно, некоторые западные университеты закрыли доступ к своим сайтам и базам данных для российских IP-адресов. Что касается публикаций, то сейчас по миру активно шагает Open Access. Проблема с оплатой при банковских ограничениях, конечно, присутствует. И, насколько я понимаю, большинство российских исследователей, нацеленных в том числе на международную видимость, выбирают либо журналы с гибридным доступом, позволяющим получать доступ к статьям по подписке (то есть авторы не платят деньги за свои публикации), либо находят альтернативные способы для оплаты публикаций в журналах системы Open Access.

В поисках утраченного

АР: Кроме материалов с раскопок, тебе приходится работать с музейными образцами. Были ли какие-нибудь неожиданные задачи при работе с ними?

АН: В последние несколько лет я регулярно принимаю участие в экспедициях (рис. 3). Это, во-первых, позволяет расширять круг общения, в том числе обмениваться информацией с археологами. В таких поездках возникают горизонтальные связи, которые приводят к появлению разных, порой, совершенно случайных задач, о которых мы раньше не задумывались.

К примеру, в конце прошлого года у нас вышла публикация по изучению набивки манекена погребальной куклы с территории Хакасии [7]. Это произошло случайно. Во-первых, меня всегда интересовала палеометагеномика, поэтому было интересно оценить видовой состав трав из этого манекена. Плюс одна из моих коллег интересуется кожами. В итоге получилась, можно сказать, история «с колес» — из экспедиции. Она выросла из дискуссии в полноценную публикацию. Это хороший пример случайной экспедиционной истории, перекочевавшей в лабораторию.

Тем не менее, чаще всего взаимоотношения с археологами, музейными сотрудниками и ребятами, занимающимися палеобиологией, имеют какие-либо предварительные договоренности и идеи. Исходя из них, мы пытаемся строить проекты, писать публикации и доводить их как до отечественных, так и до международных потребителей научной информации.

АР: К слову о манекене. Мне показалась любопытной идея сделать анализ трав. Насколько, по твоему мнению, возможно, пользуясь похожими методами, узнать состав снадобий, при помощи которых в древнем Египте бальзамировали мумии?

АН: Здесь все-таки вопрос не к анализу ДНК, а к использованию других методов. Ведь палеогенетика, о которой мы сегодня говорим, — лишь один из инструментов естественных наук, которые можно применять в археологии. Археология, конечно, стоит в центре и может использовать разные методы, в том числе анализ, связанный с изучением составов для «маринадов» египетских мумий. Но это немножко другие методы.

Если возвращаться к культуре, которую я изучаю, здесь тоже есть частично мумифицированные тела. У носителей таштыкской культуры Южной Сибири был достаточно занятный погребальный обряд: они хоронили людей в виде ингумаций (традиционное погребение в склепе или могиле), которые затем, благодаря климату, частично мумифицировались. В Эрмитаже есть несколько таких мумий. Второй элемент погребального обряда — это кремация. В погребальные манекены, набитые травой и обшитые кожей, помещали кремированные останки усопшего.

АР: Расскажи, пожалуйста, про скифские могилы в «Долине царей», раскопки которой проходят в республике Тыва. Это большой проект в сотрудничестве с Эрмитажем. Что стало самым главным его итогом именно для тебя?

АН: На самом деле, это проект не только Государственного Эрмитажа. Кроме нас, в «Долине царей» работает Тимур Садыков и его экспедиция от Института истории материальной культуры РАН. Первоначально мы изучали генетическое родство между людьми, захороненными в курганах Чинге-Тей-I и Аржан-II; позже присоединился Туннуг-I, который раскопал Тимур Садыков. И занятная история получается именно с Туннугом. У нас была «пристрелочная» публикация по «царевичу» из кургана Чинге-Тей-I с попыткой сравнить его с «царями» из кургана Аржан-II, пока не доведенная до финала по ряду причин. И тут появился Туннуг с очень интересными находками, о которых мы, надеюсь, скоро сделаем полноценную публикацию.

Если возвратиться к «царевичу», то с ним была проделана комплексная работа, которая не ограничивалась только генетическим анализом. Это пример взаимодействия археологии с естественными науками. Сотрудники Эрмитажа восстановили, точнее, реконструировали погребальный обряд сибирских скифов из «Долины царей», которая считается одним из мест наиболее раннего появления скифской культуры. В реконструкции внешности «царевича» использована информация, полученная благодаря генетическим данным: совместно с нашими коллегами из компании «Генотек» мы установили, что этот юноша был черноглаз, черноволос и немного смугл.

В этом году из материалов и артефактов, найденных рядом с его захоронением, сделали выставку, которая сначала проходила в Эрмитаже, а сейчас переехала в Национальный музей Республики Тыва в Кызыле в качестве постоянной экспозиции. Это к вопросу о том, что есть разные методы естественных наук, в том числе физическая антропология, благодаря которой получилось восстановить облик этого юноши и дополнить его генетическими данными.

АР: Спасибо, очень интересно. Я читала эту публикацию. Очень поэтические названия: «царица», «царевич»... Верно ли я понимаю, что это просто образные обозначения, а на самом деле эти люди могли не принадлежать к правящему клану?

АН: Неверно. Действительно, «царями» их можно называть достаточно условно, но это элита. В курганах Аржан-II, Чинге-Тей-I или Туннуг-I есть могилы рядовых людей с незначительным количеством артефактов, а есть элитные, в которых много золотых украшений, богатых одежд, оружия и так далее. Это говорит о том, что здесь лежат непростые люди.

АР: Таким образом, захоронения можно разделить на простых людей и на элиту. А кто именно был на вершине власти, если, скажем, предметы недостаточно сохранны, сказать можно?

АН: Собственно, в этом и задача — понять, насколько взаимосвязаны между собой элита и неэлита, захороненная в этих курганах. Мы видим, что, несмотря на все наши попытки, близкого родства между ними нет, хотя родство между элитами может присутствовать и в некоторых случаях оно есть. Но об этом я пока не буду подробно рассказывать: надеюсь, в ближайшее время мы напишем отдельную научную публикацию об этом.

ОГ: Ты находишься в очередной экспедиции; если можешь расскажи, пожалуйста, пару слов о том, где ты сейчас и чем занимаешься.

АН: В данный момент я нахожусь в отеле «Азия» (смеется). Сегодня прилетел в Абакан, откуда удобно добираться на археологические памятники республики Хакасия. Наш план на завтра: заехать в гости к новосибирским друзьям-археологам, пообщаться по поводу их раскопок таштыкской культуры (они копают на берегу Енисея), узнать, что у них нового, рассказать о своих делах. Это как раз те горизонтальные связи, которые я упоминал: мы обмениваемся мнениями и обсуждаем возможности совместной работы.

Таштыкская культура, о которой мы говорили в связи с манекенами, уникальна, поэтому понимание ее происхождения и быта крайне важно как для этого региона, так и для России в целом. Ведь, начиная с бронзового века и заканчивая Средневековьем, формирование генофонда Южной Сибири было многогранным. Если смотреть по генетике, здесь, конечно, побывало очень много разных людей.

Затем мы поедем в «Долину царей», в раскопках которой я участвую не только как палеогенетик, но и помогаю копать — «стою на лопате». Как говорит мой коллега Константин Чугунов: «Если копаешь — ты почти археолог». Я считаю, что очень важно быть частью этого процесса хотя бы на пару-тройку недель, чтобы понимать суть происходящего. На самом деле, многие наши коллеги не понимают ценности того, что происходит в весенние-летние-осенние месяцы на археологических раскопках, что каждый образец — это действительно громадный труд. За каждым найденным артефактом стоит большая история, которая касается не только прошлого, но и настоящего.

ОГ: Какие наиболее запоминающиеся проекты были в твоей практике, чем они оказались для тебя примечательны?

АН: Из запомнившихся, пожалуй, истории, о которых мы говорили выше. Есть еще идея работы с исследователями из Северо-Восточного Федерального Университета. Возможно, в какой-то момент я поеду в уникальную зону раскопок вечной мерзлоты. Мне было бы важно поучаствовать в них как ученому с совершенно другим опытом и взглядом на окружающий мир.

Молекулярная кухня палеогеномики

АР: Внутри статьи у нас есть рубрика, которую мы в шутку называем «Самовар лаборатории». Можешь рассказать, какие ключевые методы и приборы вы используете для анализа образцов, как собираете и анализируете данные?

АН: На самом деле, все достаточно просто. Не скажу, что наши методы какие-то суперуникальные. Мы выделяем ДНК, создаем ДНК-библиотеки, далее — секвенируем и делаем биоинформатический анализ генетического материала .

Подробно о том, как происходит сбор образцов, Артем рассказывал в своей статье на «Биомолекуле»: «Древняя ДНК: привет из прошлого» [9]; основным методам секвенирования посвящена другая его статья, которая считается одной из главных по этой теме в рунете: «12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот» [10].

Главная трудность при работе с древней ДНК связана с тем, что в образцах ее достаточно мало и она повреждена. Также есть вероятность контаминации (загрязнения) образцов современным генетическим материалом. Это чревато ошибками в анализе, поэтому основные манипуляции мы проводим в специально созданном комплексе — так называемом чистом помещении. За него хочу поблагодарить партнеров Европейского университета — компанию «Гротекс», которая является одной из крупнейших компаний-производителей фармпрепаратов в России. У них есть свои чистые зоны для производства медикаментов, и на основании их опыта в Санкт-Петербурге был создан комплекс чистых помещений, который мы используем. Собственно, основная история происходит там. Наши ДНК-библиотеки секвенируют либо российские коммерческие компании, либо партнеры, с которыми мы потом анализируем полученные данные и пишем совместные публикации.

Кроме того, в этом году в нашем университете появился кластер биоинформационной обработки данных, поэтому теперь мы в основном анализируем там. Геномные данные обрабатывают наши студенты из ВШЭ и ИТМО. Если кратко, то вот так выглядит наш «самовар» (смеется).

АР: Правильно ли я понимаю, что в проекте задействовано много людей (больше десяти, я имею в виду)?

АН; Бывало по-разному, хотя сейчас, наверно, уже больше. Однако в основном это студенты. Фактически у нас работает небольшая группа. Конечно, есть слабые места, которые я хотел бы усилить. И это потребует не только дополнительных финансовых затрат: на самом деле, достаточно тяжело найти людей, которые реально хотят работать.

АР: Чистая комната, в которой ты работаешь, — одно из первых подобных помещений в нашей стране. Расскажи, пожалуйста, как родилась эта идея и сколько времени потребовалось на то, чтобы ее оборудовать? Как создавался этот уникальный для нашей страны проект?

АН: На самом деле, он не уникален: есть еще несколько уже готовых решений. По-моему, первую комнату создали в Институте общей генетики (это было в начале 1990-х), где проводились первые работы. Затем была лаборатория в Институте цитологии и генетики, которой руководит Александр Пилипенко. Еще лаборатория в Курчатовском институте, а также в Сочи, Москве, Новосибирске и Ростове. Я бы не сказал, что это что-то сверхновое или уникальное — это уже пройденный маршрут, хотя у каждой группы, конечно, своя история о том, как «закалялась сталь».

В нашем случае важную роль сыграли партнеры. По сути, наша лаборатория находится на заводе Solopharm, поэтому ее нужно было просто подключить к инфраструктуре (электричество, системы очистки воздуха, системы давления и так далее). В технических решениях я, честно говоря, глубоко не разбирался, так как все делали профессионалы... Конечно, были некоторые трудности с оборудованием, ведь основные закупки мы делали в 2022–23 годах. Частично у нас стоит западноевропейское и американское оборудование, а также китайские и индийские аналоги.

Я бы не сказал, что создать ее было сверхсложно. Однако у нас оказались разнесены выделение ДНК и ПЦР-лаборатория: чистый блок находится на северо-востоке Санкт-Петербурга, а ПЦР, оценка качества ДНК-библиотек и основная аналитическая работа проходят в Университете на набережной Кутузова. Это большие дистанции, поэтому есть сложности в логистике доставки образцов, но пока мы справляемся.

ОГ: Артем, ты озвучил, что основная сложность при работе с древней ДНК — ее плохая сохранность. Есть ли другие моменты, требующие особого внимания?

АН: Существуют три основных трудности:

• контаминация современным генетическим материалом (я считаю это основной проблемой);
• деградация ДНК-молекул до очень коротких размеров и, соответственно, невозможность использовать методы выделения ДНК, стандартизированные под современные образцы. Впрочем, есть специальные наборы, заточенные под криминалистические цели, и они неплохо применимы к нашим задачам;
• посмертные мутации из-за активного взаимодействия молекул ДНК с окружающим миром. Типичный пример, дезаминирование цитозина, когда он преобразуется в урацил (рис. 7). Когда вы начинаете заниматься анализом подобного фрагмента ДНК, существует вероятность перепутать настоящие мутации с посмертными.

ОГ: Как далеко мы можем заглянуть с помощью ДНК?

АН: В последних работах с извлеченной из организма ДНК, которые я читал, речь шла о возрасте порядка 1 млн лет. Однако время сильно зависит от того, где «хранился» данный организм. Если брать ДНК из окружающей среды или осадочную ДНК, там можно говорить о возрасте до 2 млн лет в условиях вечной мерзлоты. Что касается жаркого климата, то недавно я рецензировал статью про Карибский регион, и там несколько тысяч лет — предел. В общем, все зависит от климата, типа почв, глубины залегания и самого образца, с которым приходится работать.

АР: Хочу вернуться к предыдущей теме, когда ты говорил, что ДНК подвержена посмертным мутациям. Какие методы секвенирования ты используешь, и могут ли в ходе работы возникать какие-то ошибки или некорректности. Как их можно избежать или исправить?

АН: Есть сэнгеровское секвенирование, но здесь дьявол спрятан в деталях — оно может подхватывать ошибки. Отловить их сложно, но можно: например, если в одной и той же позиции в одном фрагменте произошло дезаминирование, а в другом — нет. Кроме того, чтобы развеять свои сомнения, можно секвенировать определенный регион генома с помощью перекрывающихся фрагментов.

Сейчас в большинстве случаях используют NGS-технологии, построенные на базе Illumina, и различные китайские подходы, использующие флуоресценцию для секвенирования. Кроме того, исследователи в первую очередь анализируют те участки фрагментов, где дезаминирование цитозинов происходит реже; оно наблюдается на концах ДНК фрагментов, которые «расплетаются» со времени. По этой причине во время первичного биоинформатического анализа эти концы отрезают.

В целом, борьба с некорректностями идет на двух уровнях:

• пробоподготовка, когда ты всячески избегаешь загрязнения образца современными ДНК-молекулами;
• биоинформатический анализ, когда ты, к примеру, видишь, что митохондриальная ДНК полна гетерозиготных участков, чего в большинстве случаев не должно быть, и отправляешь такой образец в утиль.

Биоинформатика также помогает бороться с ошибками: мы пытаемся не учитывать то, что может быть контаминацией, плюс мы не учитываем концевые участки фрагментов древней ДНК — обрезаем данные ее секвенирования по концам.

АР: Артем, поправь меня, если я не права: правильно ли я понимаю, что результат анализа не является точным на 100%?

АН: Это зависит от того, что ты считаешь точностью 100%.

АР: К примеру, если мы говорим о цвете глаз, результат очень близок к реальности, а относительно возраста?

АН: По ДНК вряд ли получится определить возраст. Если только применять методы эпигеномики, но и здесь есть нюансы, поскольку с годами древняя ДНК теряет информацию. В целом, с определенными допущениями можно определить возраст, скажем, в рамках диапазона от 30 до 50 лет. Еще есть антропологические методы определения возраста, которые зачастую гораздо точнее.

АР: Вопрос относительно митохондриальной ДНК (мтДНК). Ты говорил, что бóльшая часть исследований связана с именно с мтДНК, хотя у этого метода есть ограничения. На какие вопросы она может дать ответы, а когда необходимо использовать ядерный геном?

АН: Митохондриальная ДНК — инструмент, с которого обычно начинают исследование. Она наследуется только по материнской линии, хотя передается детям обоих полов. По набору полиморфизмов в мтДНК можно установить, имеют ли общее происхождение по материнской линии изучаемые люди. Мы не можем сказать, была ли у них общая мать — просто устанавливаем потенциальное родство. Когда мы работаем с животными, то, используя митохондриальный геном, можем идентифицировать видовую принадлежность.

Популярность мтДНК связана с тем, что в одной клетке ее очень много, а ядерный геном только один. То есть обычно мтДНК обычно проще «поймать». Хотя у меня была одна история, когда по непонятной причине мы смогли достать ядерный геном, тогда как мтДНК почему-то не «поднялась».

Что за лев этот тигр: о чем рассказывает ДНК древних животных

АР: Ты был первым ученым, проанализировавшим геном стеллеровой коровы (рис. 9). Твоя группа выяснила, что вымирание вида началось задолго до прибытия Беринга, и они бы все равно вымерли. Тем не менее, есть проект «Арктическая сирена», нацеленный на возрождение этих млекопитающих: какой лично для тебя смысл этой истории — зачем нужно воскрешать этих коров?

АН: «Арктическая сирена» стартовала в 2022 году. В некотором смысле она стала для меня стимулом продолжать работать в науке, несмотря на политическую нестабильность в мире. Благодаря спонсору, вложившему деньги в этот проект (отбор образцов, секвенирование и их радиоуглеродное датирование), мы сосредоточились на улучшении геномной сборки этого вида и поиске ДНК-полиморфизмов, сделавших морскую корову такой, какой она была, а не чем-то вроде теплолюбивого дюгоня. Это примерно то же самое, что делает проект Colossal, возрождающий мамонтов, при том, что в нашем активе были меньшие деньги и огромный энтузиазм. Работа еще не закончена, так как мы пока не дали ответ на вопрос, который волновал наших канадских коллег: не является ли время (400–500 тысяч лет назад), отмеченное нами в качестве отправной точки вымирания стеллеровой коровы, началом изоляции популяции этих животных на Командорских островах от основного ареала.

ОГ: Артем, ты имеешь в виду комментарий к своей статье [18], который в некотором роде оспаривал вашу точку зрения на исчезновение данного вида?

АН: Да, это как раз он.

Речь идет о дискуссии между командой Артема и канадскими коллегами, которые предположили, что возможная изоляция популяции коров с Командорских островов делает ее непригодной демографической моделью для всего вида. Тем не менее, российские ученые придерживаются своей точки зрения [19], так как их выводы подтверждает обнаружение небольшого количества костей стеллеровых коров вдоль северного побережья Тихого океана, а также возможность миграции этих животных благодаря особой конфигурации течений в том регионе.

ОГ: То есть к научной полемике ты относишься нормально?

АН: Я думаю, что это здорово, когда ты получаешь отзыв на свою статью (а это принято не во всех научных журналах). Это порождает дискуссию. Многие коллеги считают, что западные журналы «прогнили» и очень плохи, потому что публикации из России пытаются вытеснить. Однако мой опыт показывает, что, если международные коллеги видят какие-то проблемы в твоих данных или расчетах, они укажут на ошибки, а обоснованная критика всегда полезна. Благодаря этому комментарию наша работа продолжается. Не так быстро, как хотелось бы, но она идет.

АР: Канадские коллеги интересуются стеллеровой коровой. Что бы это значило?.. Во время одной из лекций в 2020 году ты говорил, что не видишь смысла возрождать мамонтов. Не изменилась ли твоя точка зрения после того, как в США удалось «воссоздать» лютоволка (рис. 11)? Как ты думаешь, есть ли научный интерес в возрождении мамонтов, даже если это будет слон с отредактированным геномом?

АН: Я знаю, что подобные проекты несут в себе не только наивную детскую мечту возродить мамонта. На самом деле, есть более глубокая история, связанная с разработкой новых методов эмбриологии и молекулярной биологии. Пока ребята «играют» с мышами и волчатами, они параллельно закладывают фундамент в эту отрасль. Редактирование генома в настоящее время — неидеальная история: в ней есть сложности, связанные с тем, что иногда он редактируется не там, где нужно, и с ошибками. Таким образом, это не только про мамонта, но и про развитие новых методов молекулярной биологии и даже про исследование вопросов старения.

ОГ: Расскажи, пожалуйста, про мумию бурой медведицы с острова Ляховский, которую вы изучали. Это уникальная находка — единственная полностью сохранившаяся туша медведя с мягкими тканями и органами. Ее исследование ставит интересные задачи, в том числе географического характера: как медведица могла оказаться на острове. Возможно, есть и другие нерешенные вопросы, на которые она может дать ответ. Что думаешь по этому поводу?

АН: К сожалению, с ее исследованием мы немного притормозили. В данный момент наши данные показывают, что популяция современных бурых медведей Северо-Восточной России последние 3–4 тысячи лет стабильна. При этом плейстоценовые медведи из ледникового периода по материнской линии совсем другие. Более того, мы сейчас работаем с плейстоценовыми волками, с которыми примерно та же история: современная волчья популяция северо-восточной России и Якутии генетически не идентична плейстоценовой, по крайней мере, по материнской линии. В процессе таяния ледника и смены мамонтовой фауны менялись не только травоядные, но и хищники. На геном мы пока не замахиваемся, несмотря на то, что у нас есть «задел», но до полноценной публикации мы его пока не довели.

Важно понять, как вымирали эти виды, почему они вымирали и что менялось в их геномах. Если мы говорим про медведей, волков и в целом про хищников, находка этой туши — действительно уникальна, потому что размер популяций у хищников меньше, чем у травоядных. Последних в разной сохранности было найдено достаточно много, с хищниками ситуация иная. Соответственно, любая подобная находка (будь то медведь, волк или пещерный лев) — это всегда большая удача.

Относительно вопроса, как медведица забралась на остров, есть предположение, что она зашла туда по льду, выйдя из спячки. Недавно наши коллеги зафиксировали самца бурого медведя на острове Врангеля, который мог дойти туда по льду или добраться как-то еще — в этом нет ничего необычного.

ОГ: Геномика редких видов. Ты занимался русской выхухолью, которая находится под угрозой исчезновения (рис. 12). Твоя совместная работа с московскими коллегами по расшифровке ее генома показывает, что упадок вида начался из-за естественных причин (уменьшение генетического разнообразия) задолго до человека. Как это меняет стратегию охраны?

АН: Самая главная проблема в отношении выхухоли — ее размножение в неволе, с которым большие сложности. Длительное время наши коллеги работали над этой задачей, но безуспешно. Сейчас самое важное — это разработать нормальный мониторинг за ними, а также продолжать попытки их размножения в неволе.

ОГ: У тебя большой опыт исследовательской работы: о каких интересных задачах ты еще хотел бы рассказать?

АН: Я уже упоминал про плейстоценового волка, с которым мы работаем. Кроме него, есть мамонтенок Яна, найденная в вечной мерзлоте. Самое интересное в изучении этих животных — содержимое их желудка, а также паразиты. К примеру, недавно вышло несколько работ с анализом содержимого кишечника туматских волчат из Якутии, а также бизона, обитавшего на территории Евразии. Такие исследования позволяют оценивать изменения флоры и фауны; устанавливать, как шла замена древних генотипов на современные. Наша лаборатория проводит такие исследования совместно с коллегами из Северо-Восточного Федерального Университета.

О прошлом и будущем

АР: У меня к тебе экзистенциальный вопрос: ты много работаешь в могильниках, с материалом умерших людей и вымершими видами. Это как-то повлияло на твое мировоззрение?

АН: Конечно. Я отношусь к останкам умерших людей как к людям. В работе с человеческими останками необходимо придерживаться всех необходимых этических норм. Надеюсь, они не держат на нас зла за то, что мы их изучаем.

АР: Спасибо! Давай перейдем к будущему. Вопрос, актуальный для молодых ученых: какой ты видишь палеогеномику в следующие 10–20 лет? Какими задачами она будет заниматься?

АН: Мне кажется, что в вопросах будущего надо оглянуться и понять, что было в прошлом. Палеогеномика начиналась с каких-то отдельных кусочков информации, которые удавалось получить из большого массива данных. Это сейчас мы оперируем не единичными геномами, а десятками геномов одновременно. При этом последние научные работы в нашей области начали углубляться не только в исследование генетической информации конкретного образца, но и в изучение среды обитания видов.

Думаю, в будущем расширятся методы извлечения ДНК, и удастся осуществить то, что раньше казалось невозможными. Естественно, произойдет удешевление технологий. Накопление больших массивов данных палеогеномов позволит решать задачи эволюции целых экосистем, а не отдельных видов. В некотором смысле, речь будет идти не о возрождении каких-то конкретных животных, а о воссоздании виртуальных моделей экосистем прошлого со всеми взаимосвязями. Так что мы не обойдемся без помощи искусственного интеллекта.

В целом, исследования должны стать комплекснее и опираться не только на данные палеогеномики, но и дисциплин, связанных с климатическими изменениями, изучением флоры, фауны и так далее. Палеогенетика перестанет опираться на конкретных особей, а сведется к исследованию надвидовых элементов.

АР: Мне импонирует, что речь идет не о каких-то конкретных точечных вещах (цвет глаз, родство, пол), а именно о воссоздании экосистемы. По-моему, это амбициозная и интересная задача.

АН: Если говорить не про животных с растениями, а о древних людях, то все исторические процессы не могут быть рассмотрены с позиции одного или нескольких индивидов. Несмотря на это, палеогеномные исследования порой строятся на паре-тройке образцов, которые, конечно, иногда не отвечают за всех носителей данной археологической культуры. Мне кажется, накопление данных будет приводить к более значительным результатам благодаря использованию больших массивов информации, касающихся не только каких-то отдельных образцов. Если рассуждать о нашей цивилизации, нужно учитывать, что люди существуют не в вакууме — их сопровождают массы организмов (домашние и дикие животные, бактерии, вирусы, растения). Редко кто задумывается, что не только мы влияем на природу, но и она на нас.

АР: Я бы, наверное, еще добавила, что микробиом домашних животных сильно повлиял не только на людей, но и на весь процесс эволюции. Тем не менее, вернемся к молодежи. Ты упоминал, что работаешь со студентами. Может чуть подробнее рассказать, из каких вузов они приходят, в чем у них хорошая база, а чему приходится доучивать? К примеру, есть школьник, который интересуется палеогеномикой: куда ему идти учиться? Где хорошая научная база?

АН: Так как в нашей лаборатории сложился некий «четвертной союз» — Европейский университет, Эрмитаж, компании «Генотек» и «Гротекс», — мы используем общие ресурсы. У «Генотека» есть свои кафедры в разных вузах, в том числе в питерском ИТМО, откуда мы отбираем ребят, занимающихся биоинформатикой. С некоторых пор я дружу с биологическим факультетом НИУ ВШЭ, поэтому мы берем студентов и оттуда. Однако я часто повторяю, что профессия биоинформатика стала как профессия юриста в 1990-е годы, когда в какой-то момент их стало больше, чем нужно. При этом у нас существенный недостаток людей, которые работают в лаборатории, то есть руками. В данный момент мы решаем это при помощи привлечения более старших сотрудников типа меня (смеется).

ОГ: Получается, не хватает молекулярных биологов?

АН: Да, их не хватает, и на это могут пожаловаться многие лаборатории. С другой стороны, нам не нужны супермощные молекулярные биологи, потому что чай из нашего лабораторного «самовара» не настолько забористый. Мы не редактируем геномы и не воссоздаем мамонтов — по крайней мере, пока. Даже для стеллеровой коровы в данный момент мы хотим сделать лишь более качественную сборку генома. Тем не менее, я бы с большим интересом рассматривал людей с неким опытом в молекулярной биологии и, что важно, с жаждой познания.

В самом начале интервью мы сравнивали Россию и зарубежье. В международной практике ты берешь в лабораторию аспиранта (PhD student), который начинает свой проект с выделения ДНК и приготовления ДНК-библиотек, затем — проводит их секвенирование, биоинформатический анализ и по результатам пишет три научных статьи. Дальше он, как говорится, отправляется «на свободу с чистой совестью» и степенью доктора философии (PhD).

В России так не работают. У этого есть свои плюсы и минусы. У нас есть ребята, работающие в лаборатории, и параллельно — мощные биоинформатики. Однако мало людей, которые могут и то, и другое. Наверное, это запрос на уникального сотрудника, но нашей лаборатории нужны именно такие, более универсальные, специалисты. Конечно, при этом важно поддерживать свой основной навык, не распыляясь на второстепенные (я это даже по своему опыту знаю — когда долго чем-то не занимаешься, это забывается).

Поэтому, помимо молекулярных биологов, хотелось бы видеть сотрудников общего профиля с чисто биоинформатическим бэкграундом, скажем, выпускники Физтеха. В итоге получается, что европейская система нацелена больше на стандартных ученых, которые вроде бы знают все, но копни поглубже — чего-то не умеют и не знают. А у нас, наоборот, встречаются «узкие» специалисты, «привязанные» к одному прибору или методу.

ОГ: Последний на сегодня вопрос: что нужно сделать, чтобы молодой ученый в России мог нормально строить карьеру палеогенетика? Есть ли что-то, чего не хватает: оборудования, баз данных, коллабораций, денег?

АН: Сложный вопрос... Опять же, если вспомнить Игоря Курчатова, о котором мы вспоминали сегодня, важно, чтобы горели глаза. Если человек хочет заниматься чем-то и чувствует, что у него это получается, ему надо работать. Все остальное придет: и деньги, и коллаборации, и оборудование, и контакты. Если молодого человека заранее пугают перспективы жить на одну стипендию, то, возможно, ему стоит подумать о другом предназначении. Более того, сейчас разработана масса систем поддержки молодых ученых, и активно работающий аспирант может зарабатывать даже больше, чем его руководитель. Короче говоря, если глаза горят, то к ним все приложится.

Научный руководитель ведь видит, что его «ребенок» хочет работать и познавать. Он будет его продвигать и задействовать в работе. У меня тоже были такие наставники, и я им очень благодарен. Они сделали мой путь более легким. Так что, мне кажется, проблема только в желании — все остальное приходит. Например, у ряда университетов есть мощные программы, которые помогают студентам ездить на конференции, в том числе зарубежные. Это прекрасный опыт: ребята видят, что происходит в мире, и что в российской науке в целом все не так уж и плохо. Наша группа тоже участвует в международных конференциях (Стокгольм, Южная Корея) — это отличный опыт для молодых ученых, который показывает, что отечественная наука востребована.

АР: Очень вдохновляюще! Тогда все-таки спрошу: в палеогеномику больше приходят мужчины или женщины?

АН: Я предпочитаю женщин (смеется) — они вдумчивее и аккуратнее. На них почти всегда можно положиться.

Литература

1. Skryabin K. G., Prokhortchouk E. B. , Mazur A. M., Boulygina E. S., Tsygankova S. V., Nedoluzhko A. V., Rastorguev S. M., Matveev V. B., Chekanov N. N., Teslyuk A. B., Gruzdeva N. M., Velikhov V. E., Zaridze D. G., Kovalchuk M. V. (2009). Combining Two Technologies for Full Genome Sequencing of Human. Acta Naturae. 1, 102–107;
2. Fedor S. Sharko, Eugenia S. Boulygina, Svetlana V. Tsygankova, Natalia V. Slobodova, Dmitry A. Alekseev, et. al.. (2021). Steller’s sea cow genome suggests this species began going extinct before the arrival of Paleolithic humans. Nat Commun. 12;
3. N.N. Spasskaya, I.Ya. Pavlinov, F.S. Sharko, E.S. Boulygina, S.V. Tsygankova, et. al.. (2021). Morphometric and genetic analyses of diversity of the Lena horse (Equus lenensis Russanov, 1968; Mammalia: Equidae). Rus.J.Theriol.. 20, 82-95;
4. Ioannis Konstantinidis, Dafni Anastasiadi, Pål Sætrom, Artem V. Nedoluzhko, Robin Mjelle, et. al.. (2021). Epigenetic mapping of the somatotropic axis in Nile tilapia reveals differential DNA hydroxymethylation marks associated with growth. Genomics. 113, 2953-2964;
5. Artem Nedoluzhko, Ekaterina Vergasova, Fedor Sharko, Natalia Agapitova, Dmitry Kharitonov, et. al.. (2025). Ancient DNA analysis of elite nomadic warrior from Chinge-Tey I funerary commemorative complex in the “Valley of the Kings”, Tuva. BMC Genomics. 26;
6. Крестный отец палеогеномики — лауреат Нобелевской премии по физиологии/медицине (2022);
7. Fedor Sharko, Varvara Busova, Eugenia Boulygina, Anna Burakova, Svetlana Pankova, Artem Nedoluzhko. (2025). Ancient DNA sheds light on the historical distribution of the rare and ephemeral plant Coleanthus subtilis in Southern Siberia. BMC Genomics. 27;
8. N+1: «Археологи описали захоронения кочевой элиты из кургана скифо-сибирской „Долины царей“»;
9. Древняя ДНК: привет из прошлого;
10. 12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот;
11. Andrey D. Manakhov, Elizaveta V. Rozhdestvenskikh, Eleonora D. Aituganova, Aleksej N. Voroshilov, Natalia G. Svirkina, et. al.. (2026). Comparison of Illumina NovaSeq 6000, GeneMind SURFSeq 5000, Salus Evo, and MGI DNBSEQ-G400 for Ancient DNA Whole-Genome Sequencing. Genes. 17, 853;
12. Разин С. В., Быстрицкий А. А. Хроматин: упакованный геном. 4-е изд. М.: «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2015. — 189 с.;
13. Нанопоровое секвенирование: на пороге третьей геномной революции;
14. Одноклеточное секвенирование: разделяй, изучай и властвуй;
15. Молекулы‌ ‌и‌ ‌эпигеном‌ ‌;
16. Наследование и эпигеном;
17. Исторический геном стеллеровой коровы проливает свет на причины ее вымирания;
18. Alberto A. Campos, Cameron D. Bullen, Edward J. Gregr, Iain McKechnie, Kai M. A. Chan. (2022). Steller’s sea cow uncertain history illustrates importance of ecological context when interpreting demographic histories from genomes. Nat Commun. 13;
19. Fedor S. Sharko, Sergey M. Rastorguev, Alexei N. Tikhonov, Artem V. Nedoluzhko. (2022). Reply to: “Steller’s sea cow uncertain history illustrates importance of ecological context when interpreting demographic histories from genomes”. Nat Commun. 13.