Антропологи впервые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры

Российские и зарубежные ученые впервые извлекли и расшифровали ядерную ДНК неандертальцев не из костей и зубов, а из грунта пещер, где древние люди обитали. То, что результаты такого подхода сопоставимы с получаемыми традиционным методом – крайне важный шаг для генетических исследований наших предков. Также коллективу, вероятно, удалось отследить момент, когда неандертальцы «классического» вида сменили своих предшественников 100 тыс. лет назад. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Science.

Исследование ДНК активно используется в изучении останков древних людей: именно расшифровка и анализ последовательности нуклеиновых кислот помогает специалистам понять, чей именно биологический материал они нашли, откуда человек, какими болезнями страдал и многое другое. Этим всем занимается довольно молодая и активно развивающаяся наука — палеогенетика.

В основном ДНК получают из костей и зубов, но такие находки — большая редкость. Это связано с тем, что в палеолите не было устоявшихся погребальных обычаев и захоронения делали за пределами стоянок и, кроме того, многие древние люди просто не возвращались с охоты. В случае костей и зубов чаще приходится работать с генетическим материалом митохондрий — энергетических станций клеток. Хотя в них копий ДНК намного больше, чем в ядре, и меньше «бессмысленных» фрагментов, получаемая информация очень ограничена: митохондрии наследуются от матери, и в них зашифровано не так много генов.

«Ядерная ДНК гораздо ценнее, но ее количество очень ограничено: даже имея фрагмент кости, не всегда удается извлечь достаточно материала. Однако мы с коллегами нашли решение этой проблемы. Во-первых, в качестве источника ядерной ДНК мы использовали артефакты с раскопок — камни, орудия труда — словом, все, что могло сохранить биологические следы древнего человека. Во-вторых, мы применили совершенно новый подход к обработке метагеномного материала, то есть всей ДНК с наших образцов. Поэтапно сравнивая расшифрованные последовательности нуклеиновых кислот с имеющимися в базе и концентрируясь на фрагментах, характерных только для человека, мы отделили материал неандертальцев от материала животных, таких как медведи, с которыми у нас очень много схожих генов. Важно знать, что ты изучаешь именно ДНК человека, а не какого-то неизвестного вида гиены», — рассказывает один из авторов работы Андрей Кривошапкин, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор исторических наук, директор Института археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук.

Свой подход ученые применили к артефактам неандертальцев из трех пещер: Чагырской и Денисовской в Горном Алтае на юге Сибири и испанского грота в месте, называемом Атапуэрка. Сибирские стоянки оказались относительно богаты на кости древних людей, потому удалось сравнить результаты для ядерной ДНК из них и из отложений пещер. Как показал анализ, данные из двух этих источников согласуются между собой, а значит, даже не имея фрагментов скелета, действительно можно получать надежные результаты из осадков.

Еще одна интересная особенность обнаружилась при построении своего рода генетических «генеалогий» на основании расшифрованных последовательной ДНК митохондрий (также выделенных с поверхности артефактов). Оказалось, что в испанской пещере жили две линии неандертальцев, разделившиеся примерно 100 тысяч лет назад. Одна популяция сменила другую, но непонятно, что послужило причиной — климат или некие морфологические изменения. Известно, что примерно 100 тысяч лет назад неандертальцы пришли к своему «классическому» внешнему виду с коренастым телосложением и очень выступающим вперед широким лицом. Переход происходил в несколько стадий, и, возможно, авторам удалось засечь последний этап.

«Пока мы не можем делать конкретных выводов об эволюционных взаимоотношениях обитателей этих пещер — на это будут направлены новые работы. Чрезвычайно важно то, что мы доказали надежность нашего подхода. Изучение генетики и эволюции древних людей всегда осложнялось тем, что не хватало материала, откуда можно было бы извлечь ДНК. Найти артефакты гораздо проще, чем кости и зубы, а наша методика позволит сконцентрироваться на последовательностях нуклеиновых кислот именно человека, а не его животных соседей. Результаты этой работы знаменуют рассвет анализа ядерной ДНК из отложений стоянок. Несомненно, это поможет пролить свет на многие спорные и сложные вопросы эволюции человека», — подводит итог Кривошапкин.