Новое в истории происхождения человека: ядерная ДНК "расскажет" кто мы

При помощи ископаемых материалов и изучения ДНК ученые создают картину происхождения человечества. Эта картина намного сложнее, чем казалась раньше. Газета «Нью-Йорк таймс» даже сравнивает её с завихрениями приключенческих кинофильмов.

фото: pixabay.Эксперты на данное время придерживаются консенсуса, который исходит из того, что homo sapiens стал развиваться триста тысяч лет тому назад в Африке. Лишь намного позже – приблизительно 70 тысяч лет тому назад – небольшая группа африканцев переселилась на другие континенты, откуда появились другие человеческие виды. Директор института Макса Планка по человеческой истории, находящегося в Германии, Йоханнес Краузе считает несколько необычным этот разрыв. «Почему люди не покинули Африку до этого?» — задаётся вопросом Краузе. Ведь континент в конце концов физически соединен с Ближним Востоком: «Можно было бы просто прогуляться из Африки».

В исследовании, опубликованном во вторник в Nature Communications доктор Краузе и его коллеги сообщают, что африканцы в действительности покинули свой континент 270 тысяч лет назад. Основываясь на вновь найденных ДНК в ископаемых материалах, исследователи пришли к заключению, что волна ранних homo sapiens или близких родственников нашего вида проложили путь из Африки в Европу. Здесь они скрещивались с неандертальцами. Затем древние африканские мигранты куда-то исчезли. Но некоторые их ДНК остались, и их можно было заметить в поздних поколениях неандертальцев.

«Сейчас мы имеем полную картину, которая объединяет всё, что мы знаем», — говорит доктор Краузе.

С начала XIX века палеонтологи пытались понять, каким образом неандертальцы родственны нам. Ископаемые находки показывают, что они анатомически отличаются – у них тяжёлые надбровные дуги, громоздкое тело и много других признаков, которыми мы не обладаем.

Наиболее поздние кости, похожих на неандертальцев «людей», были найдены в испанской пещере Сима де Лос Уэсос – им 430 тыс лет. Более ранние останки неандертальцев датируются периодом 100 тыс лет тому назад и их можно найти повсюду в Европе и даже в Южной Сибири. Затем 40 тысяч лет назад неандертальцы исчезли из списков ископаемых.

Еще будучи студентом, в середине двухтысячных годов доктор Краузе совершил путешествие по музеям. В ходе этого путешествия он наскрёб частицы костей, принадлежавших неандертальским ископаемым. В некоторых из них он и его коллеги нашли фрагменты ДНК, которые подверглись изучению.

Ученые, которые изучают древние гены, ведут поиск генетического материала двух родов. Существенное большинство наших генов находится в сумках в каждой клетке, которая называется ядром клетки. Мы унаследовали так называемое ядерное ДНК от обоих родителей. Но вместе с этим мы носим в себе небольшое количество ДНК, которое было создано в так называемых «фабриках» наших клеток. Они называются митохондрии. Мы наследуем митохондриальные ДНК только от наших матерей, потому что отцовская сперма сама разрушает свою собственную митохондриальную ДНК во время оплодотворения.

Несколько лет назад доктор Краузе и его коллеги начали поиски генов античных неандертальцев в ископаемых. Они это делали, охотясь за митохондриальными ДНК. После того, как были обнаружены такие ДНК в некоторых ископаемых, ученым удалось найти ядерные ДНК. Гены заключали в себе определенные неожиданности. Так, например, частицы ДНК, живущие в людях неафриканского происхождения, ведут свое начало от неандертальцев. Когда современные люди перебрались из Африки, они, видимо, несколько раз скрещивались с неандертальцами. Дети этих скрещиваний стали частью человеческого общества, передавая в наследство свои гены.

Но вот косточка пальца и зуб из сибирской Денисовой пещеры привели в недоумение доктора Краузе и его коллег. Перед ними встала запутанная задача. Внутри ископаемых, обнаруженных в Сибири, ученые нашли последовательные митохондриальные ДНК, которые не были ни человеческими, ни неандертальскими, а чем-то другим. Этим другим оказалась ветвь фамильного дерева человека. Неандертальская митохондриальная ДНК сейчас намного ближе к нам. Несколько позже исследователям удалось достать ядерное ДНК из денисовского пальца. Он показал, что денисовцы и неандертальцы были намного ближе друг к другу, чем это считалось раньше.

Ученые нашли древние ДНК во многих ископаемых. Наша история оказалась в четком фокусе. Ученые сейчас считают, что предки современных людей, неандертальцев и денисовцев жили между 765 тысяч и 555 тысяч лет тому назад. Приблизительно между 445 тысяч и 473 тысячи лет тому назад эти общие предки раскололись по двум линиям. Одна привела к современным людям, в то время как другая — к неандертальцам и денисовцам.

После многих лет исследования доктор Краузе, однако, по-прежнему, не понимал, почему ядерные ДНК и митохондриальные ДНК неандертальцев, казалось, имели совершенно различную историю. Предыдущая ДНК «намекала» на связь с денисовцами, а митохондриальная — на связь с человеком. В 2013 году эта тайна ещё больше углубилась. Другая команда исследователей добыла митохондриальную ДНК из ископаемых, похожих на неандертальские в Сима де Лос Уэсос. Было этой ДНК 430 тысяч лет. Исследователи ожидали, что ДНК будет похоже на поздних неандертальцев в Европе. Вместо этого митохондриальная ДНК выглядела так, как будто она принадлежала денисовцам, хотя Денисова пещера находится в тысячах километрах в Сибири.

В прошлом году исследователи объявили, что они собрали небольшую долю ядерного ДНК из той же пещеры Сима де Лос Уэсос. Генетический материал выглядел так, как будто бы он принадлежал неандертальцам, а не к денисовцам.

Доктор Краузе и его коллеги недавно открыли новое неандертальское ДНК, которое, как они надеются, решит мистерию этого генетического несовпадения. В 2013 году один из студентов доктора Краузе Козимо Пост, обследуя неандертальские ископаемые из германской пещеры под названием Холенштайн-Штадель, смог реконструировать все их митохондриальные ДНК. Доктор Пост считает, что неандертальские ископаемые имеют возраст в 120 тысяч лет. Но, что более важно, что они принадлежат к ветви неандертальского семейства, имеющего долгую историю. Он и его коллеги установили, что все известные неандертальцы унаследовали свою митохондриальнаяДНК от предков, которые жили 270 тысяч лет тому назад.

Вся имеющая информация указывала, что имеется последовательность, ведущая к разгадке этой тайны, которая так долго мучила доктора Краузе. Обычные предки неандертальцев и денисовцев рассеялись по Европе и Азии приблизительно полмиллиона лет тому назад. Последовательно восточные и западные люди генетически пошли по двум направлениям. На востоке они стали денисовцами, а на западе — неандертальцами. Ископаемые, найденные в Сима де Лос Уэсос — неандертальцы с генами денисовцев — отражают первую стадию этого расщепления. В какой-то момент до 270 тысяч лет тому назад африканские люди очень близко родственные нам, ринулись в Европу и начали скрещиваться с неандертальцами. Их ДНК поступила в пул генов неандертальцев.

Много тысячелетий спустя большинство новой ДНК исчезло. Но митохондриальная ДНК осталась и стала передаваться от матерей к их детям. Фактически почти все неандертальцы унаследовали его. Доктор Пост говорит, что вполне возможно переселение нашего собственного человеческого рода из Северной Африки в Европу. Эту идею поддерживает находка ископаемых останков homo sapiens в Марокко, насчитывающим приблизительно 300 тысяч лет. Однако доктор Пост говорит, что ещё слишком рано исключать другую возможность, а именно, что эти мигранты принадлежали другим видам человека из Африки. Ученые всё ещё не могут документальное подтвердить эти версии. «Я чувствую себя некомфортно, когда пытаюсь дать наименование этим человеческим существам», — говорит доктор Пост.

Генетик из лаборатории Колд Спринг Харбор на Лонг-Айленде Адам Сипель, который не участвовал в этих исследованиях заявил, что гипотезы ученых совпадают с имеющимися данными. «Я считаю, что это абсолютно возможно», — говорит он. Однако новое расследование поднимает целый ряд таинственных вопросов по поводу истории происхождения человека. Невозможно узнать, сколько раз эти ранние африканцы скрещивались с неандертальцами. Однако когда-то в истории человечества, по крайней мере, одна женщина из Африки могла носить у себя под сердцем ребенка от неандертальца-мужчины. «Этот гибридный ребенок, возможно, выглядел весьма необыкновенно — говорит доктор Сипель. — Так или иначе гибридный индивидуал был абсорбирован неандертальским обществом. Доктор Сипель предупреждает, что эта гипотеза зависит оттого, что даст изучение вновь найденного ДНК в пещере Сима де Лос Уэсос.

Сейчас доктор Краузе и его коллеги пытаются из этих ископаемых извлечь ядерное ДНК. Расследование, которое проводилось в пещере Сима де Лос Уэсос показывает, насколько ученые могут «опрокинуться» в прошлое в поисках генов. Наиболее интересные ДНК поступают с гористых местностей Марокко. Именно там ученые могут найти гены раннего Homo sapiens и сравнить их с неандертальцами.

«Это вещи, которые ещё пять лет назад казались мне невероятными и невозможными», — говорит доктор Краузе. Ныне невозможное становится возможным. Ученые продираются сквозь тысячелетия, чтобы окончательно установить происхождение человека.

Миннеаполис.