Эволюция человека. Книга 3. Кости, гены и культура - Елена Наймарк

Как ни удивительно, геном оказался не денисовский, а неандертальский, а точнее, неандертальской женщины. То, что это именно женщина, определили по отсутствию фрагментов Y-хромосомы и по наличию двух вариантов Х-хромосомы. Прежде на Алтае уже находили остатки неандертальцев (книга 1, глава 5, раздел “Покорители Центральной Азии”), но присутствие двух видов людей в одной пещере и даже в одном и том же археологическом слое (хоть и в разных его частях) очень всех удивило. Впрочем, вряд ли неандерталка Denisova 5 заходила в гости к денисовцам № 3 и № 4 – скорее всего, они разминулись на десятки тысячелетий. Одна из правдоподобных датировок, основанная на детальной стратиграфии и сопоставлении нескольких методов датирования, дала возраст 60–70 тыс. лет для двух денисовцев и 100–120 тыс. лет для неандертальской женщины. Правда, во времена Denisova 5 денисовцы в пещере тоже периодически появлялись (см. раздел “Уточнены датировки археологических находок в Денисовой пещере” в главе 4).

Хорошая сохранность ДНК в образце позволила отсеквенировать геном Denisova 5 намного качественнее, чем опубликованные ранее геномы хорватских неандертальцев из пещеры Виндия (книга 1, глава 5, раздел “Геном неандертальца”) и прочтенный вчерне в 2013 году геном неандертальца из Мезмайской пещеры на Кавказе. Благодаря этому стал возможным гораздо более детальный анализ генетической эволюции человеческого рода (рис. 3.2).

Анализ всех прочтенных древних геномов подтвердил привнос неандертальских генов в генофонд сапиенсов, вышедших из Африки 60–50 тыс. лет назад и впоследствии заселивших Евразию, Австралию и Америку. В генах коренных африканцев, живущих к югу от Сахары, практически нет неандертальских примесей (правда, позднее у некоторых африканских популяций обнаружили генетическую примесь каких-то других людей, чьи предки отделились от предков сапиенсов примерно тогда же, когда и предки неандертальцев с денисовцами).

Обнаружился также небольшой приток генов от алтайских неандертальцев к денисовцам. В частности, денисовцы получили от неандертальцев несколько генов, связанных с иммунной защитой. Кроме того, оказалось, что денисовцам досталось заметное количество генетического материала от очень дальних родственников (видимо, от Homo erectus), отделившихся от общих предков сапиенсов, неандертальцев и денисовцев примерно миллион лет назад (рис. 3.3). Напрашивается предположение, что от них же денисовцы могли получить и свою мтДНК (хотя все равно непонятно, как этот вариант мтДНК попал к людям из Сима-де-лос-Уэсос, см. раздел “Люди из Ямы Костей в свете палеогенетики” выше).

Рис. 3.2. Эволюционные деревья человеческих популяций, основанные на митохондриальной ДНК (а) и полных ядерных геномах (б). Показаны алтайский неандерталец (неандертальская женщина из Денисовой пещеры) и другие неандертальцы из пещер Мезмайская, Фельдхофер, Эль-Сидрон и Виндия, денисовец, а также современные люди: француз, папуас и представители народов сан (южноафриканский, бушмены), йоруба (западноафриканский), хань (крупнейший китайский), каритиана и михе (индейские из Бразилии и Мексики соответственно). Денисовская мтДНК, как видно по дереву а, далеко отстоит от всех остальных. Анализ же ядерных геномов (б) показывает, что денисовцы на самом деле являются родственниками неандертальцев (они ближе к неандертальцам, чем к нам). По рисунку из Prüfer et al., 2014.

Неандертальская женщина из Денисовой пещеры – дитя инцеста. Об этом свидетельствует присутствие во всех ее хромосомах длинных участков с нулевым уровнем гетерозиготности, разделенных участками с более высокой гетерозиготностью. Ее родители имели около 25 % идентичных генов. Это значит, что они были родственниками на уровне единоутробных (или единокровных) брата и сестры, то есть имели одну мать и разных отцов или наоборот. Еще они могли быть дядей и племянницей, тетей и племянником и даже, чем черт не шутит, дедом и внучкой или бабкой и внуком. Все эти варианты соответствуют 25-процентному уровню генетического родства.

Рис. 3.3. Генеалогия сапиенсов, денисовцев и неандертальцев и реконструированные пути генетического обмена между популяциями (по данным на начало 2014 года). Д.И., Н.И. – это популяции денисовцев и неандертальцев, скрещивавшиеся с предками современных человеческих популяций и известные нам только по генам, интрогрессировавшим (проникшим) в генофонд этих популяций. По рисунку из Prüfer et al., 2014.

После прочтения генома неандертальской женщины из Денисовой пещеры был составлен новый, уточненный список потенциально важных (предположительно влияющих на фенотип) генетических изменений, закрепившихся у наших предков после отделения от предков неандертальцев и денисовцев. Список получился не очень длинный: в него попало всего 96 аминокислотных замен в 87 белках и около 3000 изменений в регуляторных областях. Однако среди изменившихся генов повышен процент тех, что связаны с развитием мозга. Это очередной аргумент в пользу того, что мозг и мышление у сапиенсов были устроены не совсем так, как у неандертальцев и денисовцев.

Систематические и невероятно тщательные раскопки, много лет ведущиеся в Денисовой пещере под руководством академика Анатолия Деревянко, дали бесценный материал для палеогенетических исследований. И это несмотря на то, что с точки зрения классической археологии материал выглядит более чем скромно – в лучшем случае отдельные зубы или фаланги пальцев. Но как показала практика, даже одна фаланга, а уж тем более две – это для палеогенетиков целый новый мир. Из одной такой фаланги (Denisova 3) был выделен геном денисовского человека, из другой (Denisova 5) – алтайского неандертальца, причем оба генома удалось прочесть очень качественно. Также пригодились палеогенетикам и три зуба (Denisova 2, 4 и 8), из которых извлекли фрагменты ядерных геномов еще трех денисовцев (Slon et al., 2017). Судя по всему, условия в Денисовой пещере исключительно благоприятны для сохранения древней ДНК.

Впрочем, даже такие находки, как узнаваемый человеческий зуб или фаланга пальца, – большая редкость. Основная масса собранного в Денисовой пещере костного материала – это мелкие неопределимые фрагменты, неизвестно каким видам животных принадлежащие. Но это не останавливает палеогенетиков. Они смело взялись и за крошечные невнятные обломки.

Главное тут – понять, какие из костных фрагментов принадлежали людям. А для этой задачи недавно нашлось красивое решение. Как выяснилось, даже самый ничтожный обломок кости можно определить если не до вида, то хотя бы до отряда, если в нем сохранился коллаген – весьма стойкий белок, который обычно сохраняется лучше, чем ДНК. Фрагменты древнего коллагена, выделенные из кости, анализируют при помощи масс-спектрометрии (Buckley, 2018). По результатам анализа можно понять, принадлежала ли кость кому-то из хищных, грызунов, парнокопытных или, скажем, приматов. Для нужд палеогенетики такой точности вполне достаточно, потому что другие приматы, помимо людей, вряд ли жили на Алтае в плейстоцене.