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

Проанализировав более двух тысяч обломков, ученые обнаружили одну-единственную человеческую косточку, получившую название Denisova 11. Первым делом из нее выделили митохондриальную ДНК, которая оказалась неандертальской (Brown et al., 2016). Прикидочный радиоуглеродный анализ показал, что возраст кости превышает 50 тыс. лет, а по уточненным данным он получился от 79 до 118 тыс. лет (см. раздел “Уточнены датировки археологических находок в Денисовой пещере” в главе 4). Ее обладателю на момент смерти было не менее 13 лет – об этом можно судить по толщине внешнего (кортикального) слоя кости. Между прочим, судя по изъеденности наружной поверхности обломка, он с большой вероятностью побывал в пищеварительном тракте хищного зверя.

Усилия палеогенетиков не пропали даром, и в августе 2018 года в журнале Nature появилась статья, сообщившая о черновом (со средним покрытием[11] 2,6) прочтении ядерного генома индивида Denisova 11. Кто же это – еще один денисовец или алтайский неандерталец? Все еще интереснее: Denisova 11 оказался (точнее, оказалась) неандертальско-денисовским метисом первого поколения (Slon et al., 2018).

Denisova 11 – женщина, потому что следов Y-хромосомы среди прочтенных фрагментов ДНК не обнаружено, а плотность покрытия для X-хромосомы получилась такая же, как и для остальных хромосом. В популярных источниках за ней закрепилось имя Денни. Тремя разными методами удалось показать, что загрязненность генома фрагментами ДНК современных людей не превышает 1,7 %.

Чтобы выяснить, к какому виду людей принадлежит Денни, ученые сравнили ее геном с тремя другими: денисовским (Denisova 3), алтайского неандертальца (Denisova 5) и современного африканца. Сравнение проводилось, как обычно, по “продвинутым” (то есть не таким, как у шимпанзе) аллелям. Оказалось, что Денни имеет в точности одинаковую степень родства с неандертальцами и денисовцами. Как такое может быть? Неужели ошибка?

Для проверки вместо генома Denisova 5 подставили в сравнение другой качественно прочтенный неандертальский геном из Хорватии (Виндия-33.19). И результат получился такой же – геном Денни равно похож на денисовский и неандертальский. Значит, не ошибка. Уровень гетерозиготности у Денни оказался намного выше, чем у Denisova 3 и обоих неандертальцев. Как раз такой уровень гетерозиготности (сравнимый с тем, что наблюдается у современных африканцев) должен быть у потомка от смешанного неандертальско-денисовского брака.

Отсюда следовало одно из двух: либо Денни является метиской первого-второго поколения, либо она представитель гибридной популяции, в которой гены денисовцев и неандертальцев когда-то смешались в равной пропорции. Чтобы выбрать более вероятный из этих вариантов, ученые проанализировали нуклеотидные позиции, по которым геном алтайского неандертальца наиболее четко отличается от генома денисовца, а именно позиции, в которых неандерталец Denisova 5 гомозиготен по одному аллелю, а денисовец Denisova 3 – по другому. При этом учитывались только самые “надежные” нуклеотидные различия, а именно трансверсии[12], которые с наименьшей вероятностью могут возникнуть посмертно. То есть если у алтайского неандертальца в данной позиции, например, генотип АА, а у денисовца – ТТ, то такая позиция подходит для анализа.

Исследователи случайным образом выбирали из множества прочтенных мелких кусочков генома Денни два фрагмента, включающих данную позицию (мы ведь помним, что каждая позиция была прочтена в среднем 2,6 раза), и смотрели, какие нуклеотиды там стоят. При этом возможны три варианта: 1) оба фрагмента как у неандертальца, 2) один как у неандертальца, другой как у денисовца, 3) оба как у денисовца.

Нужно учитывать, что два выбранных фрагмента могут с равной вероятностью либо происходить от двух разных гомологичных хромосом (одну из них Денни получила от папы, другую от мамы), либо оказаться двумя прочтениями одного и того же кусочка одной и той же хромосомы (например, той, что получена от мамы). Поэтому если Denisova 11 является гибридом первого поколения и, следовательно, гетерозиготна по всем рассматриваемым позициям, то ожидаемое соотношение трех названных вариантов будет 25:50:25. Вот если бы геном Денни был прочтен с абсолютной точностью, фрагменты собраны в целые хромосомы и можно было с уверенностью брать по одному фрагменту от каждой из двух гомологичных хромосом, то ожидаемое соотношение для гибрида первого поколения было бы 0:100:0. Ну а поскольку мы не знаем, от какой из двух хромосом какой фрагмент происходит, и берем их наугад, то должно получиться 25:50:25.

Подсчитанное соотношение оказалось очень близким к 25:50:25. Таким образом, можно считать доказанным, что Денни – гибрид первого поколения. Ее мать была неандерталкой, поскольку митохондриальная ДНК, передаваемая по материнской линии, у нее неандертальская, а отец – денисовцем.

Более детальный анализ показал, что в геноме Денни есть пять небольших участков, в которых не одна, а обе хромосомы несут характерные неандертальские аллели, а денисовских почти нет. Это значит, что в денисовской популяции, к которой принадлежал отец Денни, была небольшая примесь неандертальских генов – по-видимому, след более древнего эпизода гибридизации. По оценке исследователей, этот эпизод мог произойти за 300–600 поколений до рождения отца Денни. Любопытно, что его неандертальская супруга и те древние неандертальцы, что оставили свой след в его геноме, скорее всего, происходили из разных неандертальских популяций.

Что касается неандертальской матери Денни, то она, как ни странно, оказалась более близкой родственницей хорватского неандертальца Виндия-33.19, чем своей более древней соплеменницы из той же самой Денисовой пещеры, от которой осталась косточка пальца ноги (Denisova 5). Возможно, это говорит о каких-то масштабных миграциях неандертальских племен. Например, можно предположить, что после 120 тыс. лет назад – это примерное время жизни Denisova 5 – европейские неандертальцы пришли на Алтай и вытеснили местную популяцию. Кстати, данные по геномам поздних европейских неандертальцев тоже указывают на дальние миграции (см. ниже).

Таким образом, исследование показало, что эпизодов скрещивания неандертальцев с денисовцами было как минимум два.

Немного забегая вперед, отметим, что и сапиенсы скрещивались с денисовцами несколько раз (три эпизода реконструируются достаточно надежно). Гибридизация сапиенсов с неандертальцами тоже происходила неоднократно (Vernot et al., 2016). Кроме того, предки пигмеев и некоторых других африканцев скрещивались с какими-то неведомыми, ныне вымершими популяциями в Африке (Hsieh et al., 2016; Durvasula, Sankararaman, 2020). У денисовцев, как мы уже знаем, есть примесь другой неизвестной популяции – возможно, азиатских эректусов. Но самым наглядным доказательством частой метисации является тот факт, что среди немногочисленных древних индивидов с отсеквенированными ядерными геномами уже нашлось целых два случая совсем недавней гибридизации: кроманьонец из румынской пещеры Оасе, имевший предка-неандертальца в четвертом-шестом колене (Fu et al., 2015), и Денни – гибрид первого поколения (рис. 3.4).