В американском научном журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) 16 июня 2020 года вышла статья международного коллектива под руководством генетика Фабрицио Мафессони из Института эволюционной антропологии Макса Планка (Лейпциг), где ученые рассказали о результатах секвенирования полного генома неандертальца, обитавшего 80 тысяч лет назад в Чагырской пещере на Алтае. Каждый участок полученного генома был прочтен 27 раз, что позволяет получить достоверные результаты.
Исследователи выяснили, что чагырский неандерталец генетически ближе к европейским популяциям, чем к неандертальцам, жившим ранее в Денисовой пещере, расположенной в ста километрах от Чагырской. 12.9 % генома чагырского неандертальца представлено гомозиготными участками длиной от 2,5 до 10 сантиМорган – единица измерения генетической карты. Большое количество гомозиготных участков в геноме чагырского неандертальца говорит о том, что чагырская популяция имела менее 60-ти представителей и держалась очень изолированно, чего нельзя сказать, например, о денисовцах, а также о древних людях современного физического облика (Homo sapiens), которые жили большими популяциями.
За последние годы в мире было секвенировано два полных неандертальских ядерных генома и один денисовский геном с высоким числом покрытия (количеством повторных прочтений каждого участка). Это позволило ученым провести подробный сравнительный анализ этих древних людей и чагырского неандертальца, чтобы выяснить, какие черты у них были общие, а какие уникальные для каждой из популяций. Первый геном неандертальца был составлен по останкам из пещеры Виндия (Хорватия). Второй и третий геномы – это неандерталец и денисовец из Денисовой пещеры. Кроме них, в работе также использовались данные по секвенированию геномов других неандертальцев с меньшей глубиной покрытия.
Мать девочки-гибрида происходила из «чагырских» неандертальцев
Секвенирование ДНК останков пяти неандертальцев, найденных архелогами в европейских странах и на Кавказе, ученые использовали для сравнения. Все они оказались генетически ближе к обитателям пещеры Виндия и к чагырским, чем к «денисовским» неандертальцам. По-видимому, чагырская популяция пришла на Алтай из европейской части материка около 80 тысяч лет назад. К тому времени там уже не один десяток тысяч лет обитали и денисовцы, а с ними ранее успели пожить и оставить свой генетический след представители первой, более древней миграционной волны неандертальцев. К приходу второй неандертальской волны их, по всей видимости, уже не было. Они «разминулись» примерно на 30 тысяч лет. А вот денисовцы застали обе волны. И с обеими контактировали. В том числе, генетически. Это выяснилось после сравнительного анализа ДНК девочки-гибрида из Денисовой пещеры, – открытие которой два года назад стало сенсацией. Тогда ученым удалось выяснить, что отец девочки был денисовец, а мать – неандерталка. После секвенирования генома чагырского неандертальца стало ясно, что материнская линия представлена именно второй волной популяции – «чагырской», а не тех неандертальцев, чьи останки ранее были обнаружены в Денисовой пещере. Зато в отцовской линии оставили след и архаичные, первые неандертальцы.
Все современные люди, кроме коренных жителей Африки, имеют в своей ДНК около 2,4% генов, полученных в результате гибридизации с неандертальцами. Ученые выяснили, что речь здесь идет именно о второй волне неандертальцев, к которой относились хорватские и «чагырские» неандертальцы, причем, хорватский вариант оказал большее влияние, что вполне логично, учитывая их сравнительно поздний возраст и меньшую изолированность от других неандертальских популяций.
Алтайские пещеры – чертоги эволюции
– В фаланге, которую выбрали для исследований, была выявлена замечательная (очень высокая) сохранность генетического материала, – сообщила ведущий научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН, руководитель археологических раскопок в Чагырской пещере, профессор РАН, доктор исторических наук Ксения Колобова. – За почти десять лет работы на этом объекте было обнаружено 76 фрагментов костей неандертальцев, в том числе более 20-ти зубов. Это крупнейшая коллекция неандертальских костей в Северной Азии. Самая большая из них – плечевая. Первые опубликованные исследования, где было генетически подтверждено, что мы имеем дело именно с неандертальцами, вышли несколько лет назад в статье немецких коллег о новом разработанном методе идентификации ДНК из осадков в археологическом слое, а не из костных тканей. А до этого мы имели массу возможностей определить это по морфологии костей. Собственно, как и сходство «чагырских» неандертальцев с европейскими и ближневосточными. Характерная морфология обнаруженных нами зубов и костей четко указывала на это сходство, но для строгого естественнонаучного обоснования сегодня необходимы генетические данные.
Проведенные генетические исследования подтвердили наши археологические данные о том, что «чагырские» неандертальцы пришли из Центральной, Восточной Европы и Кавказа и принесли с собой специфическую микокскую традицию изготовления каменных орудий. Наиболее близкородственные чагырским неандертальцы происходят из Мезмайской пещеры на Кавказе, в которой также нашли микокские каменные орудия.
Благодаря уникальной сохранности ДНК получилось не просто секвенировать геном, чем сегодня никого не удивить, но и составить высококачественную карту с отличным покрытием. А вот это уже действительно редкость. Отсеквенировать можно почти любой генетический материал, а вот маломальски связно его картировать и разобраться в нем – уже далеко не всякий, а восстановить идеально полную «книгу» генома до последней запятой – это настоящий успех. Обитатель Чагырской пещеры – четвертый полный качественный геном древних людей. Примечательно, что все, кроме одного полного генома древних людей, получены при анализе костных фрагментов из алтайских пещер. Так что Алтай можно назвать если не колыбелью, как Африку, то чертогами эволюции.
Проект поддержан грантом Российского научного фонда №19-48-04107
Текст: Мария Роговая
Фото: Bence Viola