Дешифриране на гениалността на Леонардо да Винчи

И така, през 2016 г. започва проектът за разчитане на ДНК на Леонардо да Винчи, с който вече почти десет години учените целят да създадат пълна „карта“ на неговия генетичен код.

Проектът

Целта на „ДНК на Леонардо да Винчи“ е да се определи дали останките от замъка Амбоаз, за които се твърди, че са именно на художника, в действителност са негови. Това би могло да стане, като се сравни наличната ДНК с тази на негови живи родственици. Проектът има още една амбициозна задача – да секвенира целия геном от останките на Леонардо (в случай че са негови), като така се изясни защо е бил толкова талантлив и дали вниманието му към детайлите се дължи на определени генетични заложби, свързани с неговото зрение. Допълнителните цели на проекта включват изследване на проби от частни и публични колекции от произведения на изкуството от периода на Ренесанса.

Ръководител на инициативата е д-р Норберто Гонзалес-Хуарбе от американския институт за геномни изследвания J. Craig Venter. Д-р Гонзалес-Хуарбе работи в отдела по инфекциозни болести и геномна медицина. Финансирането е осигурено от фондация „Ричард Лаунсбери“. Сътрудници са Университетът „Рокфелер“ и Университетът на Флоренция.

Какво може да ни каже ДНК на живите родственици на Леонардо?

Историците са единодушни, че Леонардо да Винчи не е оставил потомство, но пък баща му е имал няколко деца от две различни жени, така че родственици не липсват. По-важни за изследването са тези от мъжки пол. Защо? X и Y хромозомите определят пола. Наличието на една X и една Y хромозома определя мъжки пол. Y хромозомата се предава директно от баща на син и затова е идеално средство за проследяване на родственици по бащина линия. 

Всички автозомни хромозоми (тези, които не са свързани с определяне на пола) са в две копия – едното се унаследява от майката, другото – от бащата. Но X и Y хромозомите не се унаследяват „чисти“, а обменят генетичен материал помежду си (т.нар. рекомбинация). Ето защо всеки човек притежава уникална комбинация от генетичния материал на родителите си. Y хромозомата обаче има специфична структура и голяма част от нея не се рекомбинира с X хромозомата по време на репродукция. 

Поради този факт Y хромозомата е най-подходяща за проследяване на родствениците на Леонардо. При внимателното проучване са били идентифицирани както починали, така и живи мъже, за които се предполага, че са носители на Y хромозома от родовата линия на Да Винчи. След като се проследят колкото може повече от тях, ще може да се сравнят техните Y хромозоми с Y хромозомата от пробата от останките и да се установи с максимална точност дали те наистина са на Леонардо.

Проследяване на Y хромозомата при роднините на Леонардо

Анализът на Y хромозомите на живите родственици на Леонардо може да допринесе за изясняване на цялата последователност на неговата Y хромозома. За да се подкрепят предположенията, че определени останки или археологически находки принадлежат на художника, е необходимо да се проучат хаплотипите на Y хромозомата, носени от живите родственици. Хаплотипът представлява част от генетичните вариации (алели), която се наследява от единия родител (в случая от бащата, тъй като Y хромозомата се предава от баща на син). Хаплотипите се групират в хаплогрупи. Y хаплогрупите представляват сбор от общи хаплотипи, унаследявани в поколенията.

Смята се, че мутациите в Y хромозомите и в генома на митохондриите се срещат няколко пъти по-често от мутациите в останалите хромозоми. Проектът „ДНК на Леонардо да Винчи“ предлага важна възможност за изясняването на мутациите в Y хромозомата, унаследени в продължение на няколко поколения.

В бъдеще учените биха могли да проучват произведения, създадени в работилницата на Леонардо да Винчи. Единственият останал генетичен материал по тях, който може да се изследва, е от пръстови отпечатъци. Сред най-новите методи за секвениране е този, при който се използва една-единствена клетка. ДНК, съдържаща се в тази клетка, се размножава многократно (амплификация). Цялостното геномно секвениране чрез амплификация на една клетка се използва в доста области на съвременната молекулярна биология, но все още не може да се приложи за изследването на древна ДНК или на ДНК, извлечена от пръстови отпечатъци.

Ролята на единичните разлики в генома при развитието на висок коефициент за интелигентност

Друга цел на проекта е изследването на т.нар. единични нуклеотидни полиморфизми (Single Nucleotide Polymorphisms – SNPs) в генома на Леонардо. SNPs представляват замените на „единични букви“ от ДНК кода. В резултат на такива замени е възможно да се променят функциите на белтъците, които се произвеждат по „команда“ на определени участъци от ДНК. Предполага се, че по принцип има SNPs, свързани с човешката интелигентност, и при да Винчи те са били много. 

Учените изказват и друга хипотеза: че не става въпрос за носителство на множество SNPs, а че отделни единични нуклеотидни полиморфизми са силно обвързани с интелигентността. Тоест не е въпрос толкова на количество на SNPs, а на качество. Тази хипотеза обаче е трудно доказуема, защото има хиляди SNPs и индивидуалният им ефект върху интелигентността е пренебрежимо малък.

Към момента подходът за доказване на гения на Леонардо посредством търсене на SNPs се е изчерпал, тъй като той се дължи на множество други фактори. Затова учените се насочват към изследването на епигенетични белези и малки дупликации. Епигенетиката изучава химични съединения, които маркират участъци от ДНК с цел определяне на момента на активиране на дадени гени. Епигенетичните промени зависят от фактори като околната среда и стреса. За разлика от мутациите в гените, епигенетичните промени са обратими. 

Въпреки фокуса върху епигенетичните белези, и те не са идеалният избор, защото не са така стабилни и непроменливи при предаване в поколенията като SNPs. За сравнение, причинените от стрес епигенетични промени са обратими в рамките на едно поколение, а SNPs остават постоянни.

Надеждата да се получи полезна информация от SNPs анализа и да разберем повече за гения на Леонардо е все още малка – дори десет години след началото на проекта. За момента се разглежда възможността за специални алели, кодиращи калиеви канали в ретината, заради които се предполага, че Да Винчи е притежавал по-особено зрение. 

Ползите от проекта „ДНК на Леонардо да Винчи“ 

Те не се ограничават само до изясняването конкретно на неговия генетичен код. Опитите за възстановяването на пълна генетична информация от минимални количества увредени нуклеинови киселини (ДНК и РНК) водят до разработването на нови и още по-прецизни молекулярнобиологични техники.

Един от следващите подходи, към които се насочват учените, участващи в проекта, е възстановяването на ДНК от тетрадките и рисунките на Леонардо. Тази идея отваря врати към изследването на архивите и библиотеките. На теория това е напълно постижимо, тъй като вече е извличана РНК (по-нестабилна от ДНК) от много стари находки. Например преди повече от десет години музейни образци бяха използвани за получаване на транскриптома (цялата РНК в клетката) на изчезнал тасманийски тигър. Това доказва, че при определени обстоятелства ДНК и РНК могат да останат стабилни за продължителен период.

Предстои да научим и за възможно най-детайлното разчитане на Y хромозомата на Леонардо. Всички проучвания, свързани с унаследяването на Y хромозомата в поколенията, ще дадат информация, която ще послужи за разработването на методи за по-точно прослeдяване на родственици от цели популации и за изясняване как Y хромозомите се променят през поколенията.