Живые страницы: О чем рассказали генетикам исторические артефакты

Живые страницы: О чем рассказали генетикам исторические артефакты

Несколько лет назад сотрудники Шекспировской библиотеки Фолджера запустили проект Dustbunny. Участники проекта собирают пыль с полей книг из библиотечных фондов, а потом анализируют ДНК их читателей вековой давности. Недавно на страницах одной из книг, Библии XVII века, генетики обнаружили ДНК двух уроженцев Северной Европы, чья кожа, возможно, страдала от угрей. Проект Фолджеровской библиотеки — далеко не единственное исследование биомолекул, собранных со страниц книг и старинных артефактов, проведенное за последние годы. Мы решили вспомнить несколько самых интересных, на наш взгляд проектов (а заодно немного рассказать о методах исследования).
 49 •
  0
08.03.2019

Подобные исследования развиваются на основе достижений двух научных дисциплин — геномики и протеомики. Геномика изучает геномы и гены, а протеомика — совокупность белков какой-либо ткани или организма. При этом если генетический материал способен сохраняться на протяжении сотен, в лучшем случае тысяч лет, то белки, поскольку они намного прочнее ДНК, позволяют заглянуть в совсем уж далекое прошлое — на миллионы лет назад. Поскольку именно в музеях всего мира собрано огромное количество образцов разной степени древности, специалисты по геномике и протеомике нередко работают именно там.

Так, благодаря протеомике ученым удалось узнать, какого цвета было оперение динозавров. Или отправиться не так далеко в прошлое и выяснить, где делали древнейший сыр (кстати, в нем нашлись опасные для здоровья бактерии). Или, заглянув буквально во вчерашний день, определить состав связующего вещества в красках на одном из полотен Эдварда Мунка (в основном это были яичные белок и желток).

Исследования протеома стали возможны благодаря развитию и удешевлению методов определения белков. Сейчас для анализа белков часто используют метод «снизу вверх» (bottom-up). Неизвестные белки с помощью ферментов протеаз расщепляют на фрагменты длиной 500-2500 аминокислот (пептиды такой длины удобно анализировать с помощью масс-спектрометрии) и анализируют с помощью хроматографии, совмещенной с масс-спектрометрией.

Хроматография позволяет разделить белки по весу. А с помощью масс-спектрометрии можно определить отношение массы к заряду ионов белка или пептида. Полученные масс-спектры сравнивают с известными значениями из баз данных и определяют, какой это белок.

Особенный интерес эти исследования приобретают при работе с историческими артефактами, когда речь заходит о биологических «следах», оставленных конкретными индивидами на различных музейных экспонатах.

«Пыль клочьями»

По словам Майкла Уитмора, директора Шекспировской библиотеки Фолджера, проект Dustbunny (буквально «клок пыли») начался с приезда в Вашингтон Тури Кинг, ученого-генетика из Кембриджа, занимавшейся идентификацией останков английского короля Ричарда III, обнаруженных в 2012 году под автостоянкой в Лестере. Для того чтобы убедиться в подлинности костей, выделенную из них ДНК сравнили с ДНК одного из современных потомков бывшего монарха.

Ричард III — герой одной из самых известных пьес Уильяма Шекспира, поэтому сотрудники библиотеки Фолджера, крупнейшего центра по изучению шекспировского наследия на территории США, с энтузиазмом отнеслись к рассказу о том, как генетики могут помочь историкам, в частности историкам литературы, в исследовании прошлого. (Анализ останков Ричарда III подтвердил историческую правоту ряда сообщений Шекспира — и о сильно искривленной спине английского короля, и о том, что в битве под Босуортом в августе 1485 года он погиб, сражаясь в пешем строю.)

Именно тогда и возникла идея получить более легкий доступ к биологическому материалу людей, живших в Англии четыреста и более лет назад. Фолджеровская библиотека — вместилище множества раритетов шекспировского времени: книг, рукописей, бумажных документов. Современные ученые привыкли видеть в них прежде всего источник литературной информации. Но ведь это все артефакты, способные служить настоящим биоархивом.

Когда-то над этими рукописями и книгами часами сидели их создатели и первые читатели, касавшиеся их руками, оставлявшие на них частицы кожи и волосы. Впоследствии те же книги хранились в прохладных помещениях веками, подчас больше никем не тревожимые. По словам Уитмора, его сотрудники регулярно просматривают старые издания, следят за их состоянием и при необходимости проводят восстановительные работы. И на всех этих этапах из книг и рукописей сыплется пыль. Прежде ее просто сдували, теперь стало ясно, что она представляет собой ценный материал для анализа.

Первой на анализ отдали пыль, собранную в складках страниц Библии, изданной четыреста лет назад. Ответ пришел одиннадцать месяцев спустя. Генетикам удалось обнаружить в образцах митохондриальную ДНК двух человек и определить их гаплотип. Это, в свою очередь, позволило ученым установить место их рождения. С высокой вероятностью, оба оказались выходцами из Северной Европы.

Более того, в образцах пыли были найдены бактерии, позволившие предположить, что эти двое страдали от угрей на коже.

Это открытие поставило перед учеными вопрос о возможности идентификации личности тех, кто оставил свои биологические «следы» на страницах старинных книг. Разумеется, сотрудники Шекспировской библиотеки Фолджера прежде всего думали о Шекспире. Как известно, рукописи Шекспира не дошли до нашего времени, но сохранилось несколько документов, на которых стоит его подпись.

В частности, в собрании фолджеровской библиотеки хранится документ 1602 года — окончательное соглашение о переходе прав на Нью-Плейс. Так назывался один из лучших домов в Стратфорде-на-Эйвоне, приобретенный Шекспиром еще в 1597 году. В силу ряда обстоятельств, купчую пришлось подтвердить пятью годами позже и она какое-то время хранилась в архиве семьи Шекспиров.