Ці; 06 Як мумія збуджує науку
У Йоці є двоюрідний брат. Жоден біологічний родич, але тезка та сусід по кімнаті. Йоци III - штучно зістарений труп - лежить у охолоджувальній камері музею археології Больцано, менш ніж за п’ять метрів від всесвітньо відомої льодовикової мумії. На відміну від свого знаменитого зразка для наслідування, Ötzi III залишається прихованим від очей громадськості, хоча - принаймні візуально - він пропонує стільки ж, скільки оригінал: суха шкіра, запалі щоки, темно-коричневий колір обличчя. Стерня змушує його виглядати навіть сміливіше, ніж крижана людина. Однак Йоци III - не особа кам'яного віку, а товариш сьогодення, який за заповітом указом заповів своє мертве тіло медичним дослідженням в Австрії.
Те, як обидва чоловіки стали муміями, не могло бути інакшим. Ötzi - оригінал - помер на початку літа понад 5000 років тому на Тисенйох в Ецтальських Альпах. Він, мабуть, загинув у муках, кинувся, зі зламаними ребрами, наконечником стріли в лівому плечі, роззявленим порізом у правій руці та покритим синцями. Кілька днів, а то й тижнів мертві лежали незахищені у 40-метровій, 7-метровій ширині та 3-метровій глибині, яка була би його могилою протягом тисячоліть. Різке гірське повітря на висоті 3210 метрів висушило тіло і змусило його замерзнути. Мікроорганізми, які зазвичай вражають труп, не пішли на свою руйнівну роботу в таких негостинних умовах. Розсипана снігова ковдра нарешті поховала мертвих і відбила жадібних сміттярів та комах. Врешті-решт, 20-метровий шар крижаної труни є свідком кам’яного віку.
З іншого боку, з Ötzi III було зроблено мумію близько десяти років тому за найновішими технологіями. Раніше його нутрощі зберігалися в анатомічному інституті Інсбрукського університету із сумішшю формальдегіду та карболу: лікарі закачали йому в вени близько семи літрів агресивного соку. Метаморфоза мумії відбулася в охолоджувальній камері, яка постійно провітрювалася вентиляторами. Постійна тяга, низькі температури та навантаження активованого вугілля - пористого вуглецю, що вбирає вологу - зробили труп за півроку тим, що 5000 років вітру, льоду та снігу зробило людину кам’яного віку: людину вагою близько 13,5 кілограмів Мумія льодовика - з шкіри та кісток, м’язів та хрящів, сполучної тканини та води.
Як і багато інших досліджень на Ötzi, муміфікація Ötzi III була новаторським досягненням - без гарантії успіху. Так сталося, що перша спроба штучного заморожування-сушіння трупа (Ötzi II) зазнала невдачі. “Тіло не було збережене формальдегідом і мало занадто високий вміст жиру. Бактерії були швидшими за нас », - пояснює Отмар Габер, почесний професор з анатомії в Університеті Інсбрука.
Але навіщо потрібен факсиміле, коли у вас є оригінал? «Усі заходи щодо збереження морозива повинні бути попередньо випробувані на Ötzi III. Будь-яка помилка була б фатальною ”, - каже Едуард Егартер Вігль, патологоанатом у лікарні в Больцано - і особистий лікар мумії протягом восьми років.
На початку Ецці був пацієнтом, який легко доглядав. Оскільки він прийшов із застуди, вчені Інсбрукського інституту анатомії, куди труп був вивезений після його виявлення 19 вересня 1991 р., Зберігали його в прохолодному і герметичному місці. Вони обгорнули його стерильними полотнами і упакували в кригу - «як свіжу рибу», - говорить Анатом Габер.
Йоці став проблемою лише в 1998 році, коли його відправили до спеціально створеного музею археології в Больцано і виставили в холодній кімнаті з 6 градусами морозу та вологістю 98 відсотків. "На відміну від раніше, тіло контактувало з повітрям в охолоджувальній камері", - пояснює головний консерватор Егартер Вігл. «Це збільшило ризик зневоднення». Хоча клітини шкіри сухих мумій вже не функціонують, клітини вологої мумії Ötzi все ще можуть поглинати та виділяти воду сьогодні. "Вологість тягнеться там, де найхолодніше - від тіла Ецці до охолоджувальних стінок", - пояснює Анатом Габер. "Подібно до того, як холодні окуляри для снігу тумануються, коли заходиш у теплу лижну хатину".
Страхи вчених стали реальністю. Тести на Ötzi III показали, що мумія втратила більше рідини та ваги, ніж хотілося б дослідникам. Невеликі білі плями та тріщини на морозиві у людини також викликали хвилювання.
Що врятувало свідків кам’яного віку від гниття, так це процес, який скульптори льоду використовували для збереження своїх заморожених скульптур: обприскували їх водою. Ötzi отримували душ кожні два тижні. Стерильна вода поглиналася клітинами і утворювала на поверхні мумії плівку льоду товщиною п’ять міліметрів - достатній захист, щоб на деякий час утримувати вологу в тканині. Щоб ще більше зменшити процес випаровування, оголені сталеві стінки охолоджувальної камери два роки тому були покриті крижаними покривами товщиною два сантиметри. Вони служать резервуаром для рідини, компенсують невеликі коливання в системі охолодження і забезпечують постійний мікроклімат.
Концепція збереження Ötzi показує зберігачам мумій у всьому світі. У минулому вони часто робили незручні помилки - наприклад, з маленькою Хуанітою, мокрою мумією з Перу. Дівчинку інків, яку принесли в жертву богам 500 років тому, знайшли в 1995 році на льодовику Невадо Ампато. Оскільки ніхто не знав, що робити, Хуаніту безцеремонно зачинили в холодильнику. І саме тут він лежить і сьогодні - застигла тверда речовина в конденсаті.
Йоці була позбавлена такої долі, і вчені тепер контролюють проблему ваги: замість чотирьох грамів на день, мумія втрачає лише чотири грами на місяць. Цю втрату компенсують сеанси дощів, які, однак, проводяться з дедалі більшими інтервалами - в даний час кожні два місяці. Завдяки оббитим льодом стінам навіть вони більше не будуть потрібні. "Ми робимо це в основному з естетичних міркувань, щоб відвідувачі музею не скаржились на те, що мумія минулого разу виглядала свіжішою", - каже Егартер Вігль із посмішкою.
Погляд Йоцці розвивав сучасну науку і іншими способами. З метою реконструкції черепа людини кам’яного віку мумію вимірювали на комп’ютерному томографі в клінічному відділенні рентгенології II університетської лікарні Інсбрука. Але як перетворити дані на пластикову модель? "Ми використовували процес, який раніше використовувався в автомобільній промисловості, для виготовлення прототипів: стереолітографія", - пояснює професор Дітер цур Недден. Ультрафіолетовий лазерний промінь простежував анатомічні деталі черепа шар за шаром в рідкій акриловій смолі. Енергія лазера затверділа на відкритих ділянках - і м’яка маса набула бажаної твердої форми протягом 40 годин.
Тим часом скелетні частини важливих знахідок відтворюються майже послідовно за допомогою стереолітографії. Будь то череп 2,5-літньої австралопітецинової леді місіс Плес з Південної Африки, або череп 300 000-річної Homo heidelbergensis з "Broken Hill" в Замбії - ці дорогоцінні шматки більше не потрібно вдавлювати в гіпс, щоб моделі використовувались вченими Є музеї. Радіологія та антропологія працювали рука об руку з часу прем’єри Ötzi. В університетах Інсбрука та Відня зв'язок був закріплений у нещодавно створеному дослідницькому напрямку "віртуальна антропологія". Професор Цур Недден захоплюється, Ötzi є каталізатором для науки. «Це як у Формулі 1: На дослідження мумії не шкодують коштів та зусиль. Результатом є багато нових технік, які також використовуються у повсякденному житті ".
Насправді не лише антропологія, а й пластична хірургія отримують користь від моделей, виготовлених за допомогою стереолітографії. Якщо очікуються складні операції на щелепі або черепі, кожен рух планується на основі копії. "Це також було б можливо на комп'ютері", - визнає Вольфганг Рейшайз, фізик Інсбрукської радіології II. «Але хірурги - виконавці: вони воліють доторкатися до речей». Дані, зібрані Рейшейсом, показують, наскільки корисною є така підготовча робота: В операції, яка була запланована за допомогою стереолітографічної моделі, в середньому лише половина менше необхідні косметичні операції, як і раніше.
Сам чоловік з морозива, мабуть, найкраще вивчена людина всіх часів. З ним мали справу сотні дослідників. Йоці довелося кілька разів заходити під ніж і жертвувати зубною емаллю, залишками шкіри, кістковим мозком та вмістом кишечника. Щоб запобігти забрудненню пінцетом, свердлами, плоскогубцями та ножицями, лікарі Університетської лікарні Інсбрука виготовили титанові столові прилади - у 50 разів дорожчі за звичайне хірургічне обладнання з нержавіючої сталі. На відміну від більшості інших матеріалів, титан не виділяє іони металів у навколишнє середовище при контакті з водою.
Незважаючи на будь-яку обережність, операція мала наслідки: один із крихких титанових пінцетів відламався при видаленні тканини. З тих пір у праву порожнину ребра Йоци застряг шматок завдовжки три сантиметри.
Загалом, вчені взяли близько 100 зразків, крихітних вузликів тканини вагою лише кілька грамів, але дослідники генетики звикли до невеликих порцій. Франко Уго Ролло, антрополог з Університету Камеріно, реконструював страву крижанини з ДНК-каші в шлунково-кишковому тракті Ötzi: філе оленини на овочах, з хлібом або кашею з листя.
Поки що, однак, дослідники стикаються з власною ДНК Ötzi. Принаймні в клітинному ядрі макромолекули, на яких зберігається генетична інформація, були настільки сильно знищені, що їх неможливо проаналізувати за допомогою звичайних методів дослідження. Вченим залишаються лише фрагменти мітохондріальної ДНК. Мітохондрії розташовані поза ядром клітини, але вони мають негативний відбиток ДНК клітинного ядра, щоб мати можливість відновити пошкоджений генетичний матеріал в надзвичайних ситуаціях. Дослідники намагаються прочитати історію Ецці з цієї резервної копії та перекручених фактів.
"Справжня проблема полягає в тому, щоб з'ясувати, чи матеріал насправді належить Крижаному чоловікові", - говорить Філіп Ендікотт, археолог та антрополог з відділу зоології Університету Оксфорда. Тому що: Навряд чи щось може бути так легко заражене, як ДНК. Кілька крапельок слини або дотику достатньо, щоб змішати сучасний та древній генетичний матеріал. Ötzi досить часто обмацували. Лише під час порятунку - коли мумію грубою силою винесли з льоду, лижних палиць та стамесок зі стисненим повітрям - на місці було 25 людей.
Поки що вчені сподівались, що мітохондріальний матеріал, що аналізується з кишечника Йоци, насправді походить від крижаного крижаного, а не від гірського гіда чи судового лікаря, який примчав. Філіп Ендікотт не хоче розраховувати на такий випадковий удар. Разом зі своїми колегами Полом Браттоном та Хуаном Санчесом він розробив біохімічний процес, який залишає сучасний генетичний матеріал при аналізі фрагментів ДНК. Тож він може бути впевнений, що інформація походить із кам’яного віку.
Те, що звучить так просто, досі здавалося майже неможливим. «Давні та сучасні гени європейців практично ідентичні. Вони відрізняються лише тим, що древній генетичний матеріал здебільшого розпався, і тому молекули значно коротші, ніж у цілісного сучасного генетичного матеріалу. Ми видобуваємо ці фрагменти та аналізуємо їх - ніхто цього ще не робив », - говорить Ендікотт. Експерт скупий на результати - публікація неминуча. Але для уяви немає обмежень щодо того, які таємниці історії людства ще можна з’ясувати таким методом дослідження. Наприклад, питання про те, чи є в генах сучасних людей сліди геному неандертальців. Або як сільське господарство та скотарство потрапили в Європу з Близького Сходу понад 7000 років тому: з вуст в уста або завдяки працівникам, які іммігрували зі Сходу та змішалися з нашими предками?
Що стосується походження людини з морозивом, то в Південному Тіролі сліди, схоже, густіють. Три роки тому геохімік Вольфганг Мюллер з Австралійського національного університету в Канберрі з зубів Ецці довідався, що він походить із долини Айзак. Ізотопи хімічних елементів, таких як кисень та свинець, відбуваються там у дуже специфічному співвідношенні та утворюють специфічну для певної ділянки структуру. Це поглинається водою та їжею і залишає в емалі безпомилкові сліди.
Окрім хімічної підказки, клан Йоцці - принаймні ті, хто з боку матері - все більш і більш точно визначається генетично. Антрополог Ендікотт та його італійський колега Ролло незалежно один від одного розшифрували мітохондріальний геном мумії - який успадковується лише за жіночою лінією - до такої міри, що його можна віднести до однієї з дев'яти основних європейських груп. Йоци належить до групи К - особливо старої генетичної статі, яка досі представлена приблизно в п'яти відсотках європейців сьогодні. У деяких віддалених районах, таких як австрійський Ецталь і гори в Беллуно, де живуть ладіни, кліка К все ще здається міцно вкоріненою. Зразки показали, що до нього належить від 20 до 30 відсотків населення. «Однак у межах групи K існують різні підгрупи. Ось чому зараз важливо ще більше звузити генетичну сім’ю Йоці », - говорить Ендікотт.
Такі перспективи роблять впевненим невролога, директора Інституту генетичної медицини Європейської академії в Больцано Пітера П. Прамсталлера. Три роки тому він запропонував проаналізувати геном Йоци в Оксфорді - зрештою, гени, історія та забуті Богом області також є сферою його досліджень. Прамсталлер оглядає жителів віддалених гірських сіл Південної Тіролі, щоб розшифрувати генетичні причини таких захворювань, як хвороба Паркінсона та рак. Генетичний склад відлюдника дуже давній і дуже схожий - до кількох десятиліть тому чотири п'ятих сільської громади одружувались. Ідеальні передумови для пошуку генетичних порушників проблем та простеження їхньої кар’єри.
Близько 1500 жителів гір з Віншгау вже розпочали всебічну перевірку, відповіли на понад 900 запитань на тему здоров'я та залишили кров, з якої було вилучено ДНК. Прамсталлер та його команда заповнили генеалогічне дерево кожного села масою даних. Це дозволяє їм зрозуміти, як часто певна хвороба трапляється в сім’ї та наскільки далеко поширюється мутація певних генів. За допомогою реєстрів хрещення та реєстрів одружень історію поселень можна віднести до 16 століття. «Щоб зрозуміти походження та розвиток хвороб, потрібно знати набагато більше про історію району та його мешканців: коли вони оселили країну? Як ти жив Яким умовам навколишнього середовища вони були схильні? », - наголошує Прамсталлер центральні питання. Ötzi може дати йому відповіді. Люди пізнього неоліту вперше сформувались через крижану людину. Зріст 1,60 метра, 50 кілограмів, темно-каштанове волосся та блакитні очі - ось як виглядав Ецці. Ймовірно, він належав до «Тамін-Карассо-Ізера 5-клану», першої незалежної культурної групи в Альпах.
За своє життя він подорожував половиною Південного Тиролю - на це вказує ліс у його обладнанні та аналіз пилку. Скрізь, де його переслідували дрібнички, Ötzi робив собі татуювання, загалом понад 50 разів. Будь то на поперековому відділі хребта та колінах, ахілесовому сухожиллі та гомілковостопному суглобі: дрібні порізи, протерті вугіллям, повинні полегшити біль. З собою він мав аптечку для надзвичайних ситуацій: шматочки грибка, що має антибіотичні та кровоспинні властивості, були нанизані на дві смужки хутра. "Крижана людина відкриває вікно у минуле - і ставить це на службу майбутньому", - каже Прамсталлер. Якщо дослідницькі підходи з Оксфорда виконають свої обіцянки, можна також найближчим часом проаналізувати ДНК клітинного ядра Ецці - і порівняти витяги з його медичних карток з висновками досліджуваних гірських фермерів у Віншгау.
Вчені вже прочитали з генетичного матеріалу Ötzi більше, ніж він, мабуть, хотів би. При дослідженні мітохондріальної ДНК італійський антрополог Ролло натрапив на дві мутації: 9055A та 11719A. Вони вказують на обмежену рухливість сперми. Іншими словами: Ötzi міг бути стерильним.
Колись раніше, незадовго після того, як чоловіка врятували з льоду, його мужність було відмовлено. Оскільки сором кам’яного віку настільки зів’ялий і зморщений, що ви навряд чи зможете побачити його неозброєним оком, злі язики стверджували, що Оці був кастрований. Лише пошук підказок під лупою приніс порятунок честі.
Нове усвідомлення того, що Йоці, можливо, не зміг би стати батьком дітей, є ще одним ударом нижче пояса - і викликає припущення про долю людини кам'яного віку. Тому що досі незрозуміло, чому старого - у 45 років Йоці був літнім сучасником - вбили. Без сумніву, чоловік у ковпаку з ведмежої шкіри та козячої шерсті був високо оцінений. Зрештою, він мав сокир із мідним клинком, який тоді мали лише добре озброєні воїни. Але стерильний і без підтримки власного клану він був би беззахисним перед примхами громади. Можливо, в сільській ієрархії виникла сутичка, можливо, люди кам’яного віку билися за постачання чи розподіл товарів. Однак: Йоці міг бути ізгоєм одиночкою, який втік у високі гори і там був убитий, припускає антрополог Ролло.
Південнотирольські дослідники Ötzi Егартер Вігль та Пітер П. Прамсталлер не дуже хочуть вірити, що їхній протеже мав зазнати невдачі з точки зору розмноження. І навіть Ролло викладає це в перспективі: «Ми знайшли генні мутації. Але сучасна медицина не впевнена, чи дійсно вони призводять до безпліддя ".
Отож одного разу все ще є надія знайти Ötzi IV - справжнього нащадка легендарної мумії льодовика. ■
Без назви
• У Ötzi було взято близько 100 проб - він, мабуть, найкраще обстежена людина усіх часів.
• За допомогою стереолітографії вчені створили пластичну модель черепа Ецці з акрилової смоли.
• Дослідникам ще не вдалося розшифрувати ДНК мумії, оскільки генетичний матеріал у клітинних ядрах був сильно зруйнований.