МЫ УЗНАЕМ о наших предках многими способами. Кости рассказывают нам, как они выглядели. Зубы раскрывают их рацион питания. Инструменты, горшки, предметы искусства и другие артефакты хранят истории об их культуре. Затем, десять лет назад, был секвенирован первый древний геном, открывший совершенно новое окно в наше прошлое – то, которое обещало более глубокое понимание.
Этот прорыв, как известно, показал, что неандертальцы очень хорошо ладили с людьми. С тех пор генетики исследуют все больше и больше окаменелостей в поисках свидетельств прошлых межвидовых интрижек. Исследования не разочаровали. Но в интригующем повороте они начали выдавать нечто неожиданное: внутри геномов скрыты признаки предков, о существовании которых мы никогда не подозревали. Генетики называют их «призраками».
У нас нет никаких физических записей об этих древних гомининах – ни костей, ни инструментов, ни каких-либо археологических останков. Тем не менее генетический код, который они оставили в окаменелостях других гомининов, а также в живых людях, предлагает глубокое и беспрецедентное понимание того, как появился наш вид и каким был мир в то время.
Идея о том, что каждая из наших клеток может содержать фрагменты генетического кода вымерших видов, существует уже более десяти лет. Затем, в 2008 году, Сванте Пяабо и его команда из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия, совершили мастерский ход по извлечению ДНК из тысячелетних костей неандертальцев в количествах, достаточных для секвенирования. Это обеспечило очевидный способ выяснить, скрещивался ли Homo sapiens с неандертальцами (Homo neanderthalensis): вы могли бы просто поискать в геномах живых людей последовательности ДНК с явно неандертальскими паттернами мутаций. Эти сравнительные исследования показали, что ранние люди действительно спаривались с неандертальцами, и не один раз. По текущим оценкам, геномы всех людей, за исключением африканцев, составляют от 2 до 4 процентов неандертальцев.
Неожиданные интрижки
Здесь были два четко различимых вида, разделенных до 700 000 лет эволюции, однако остатки их сексуальных наклонностей запечатлены в ДНК большинства людей, живущих сегодня. Более того, вскоре выяснилось, что наши предки не только ладили с неандертальцами.
Как раз в тот момент, когда Паабо заканчивал секвенирование генома неандертальца, на его стол приземлилась посылка. В нем был крошечный фрагмент кости пальца с горного Алтая в Сибири. Этому предмету было от 30 000 до 50 000 лет, и считалось, что он принадлежит другому неандертальцу. Его команду ждал большой сюрприз. Анализ ДНК выявил совершенно новую группу архаичных людей, теперь называемых денисовцами, которые отделились от общего предка с неандертальцами около 500 000 лет назад.
Еще раз сравнение с геномами современного человека показало, что эти двое скрещивались. Генетические исследования показывают, что это произошло в Евразии. Они также показывают, что денисовцы жили от Сибири до Юго-Восточной Азии и что по крайней мере один из их генов помогает современным тибетцам жить на большой высоте. Идея о том, что наши предки скрещивались с другими гомининами, когда-то была отвергнута. Теперь это начинало выглядеть так, как будто они могли бы спариться с чем-то отдаленно напоминающим человека.
Денисовцы — почти призраки: у нас есть одна кость пальца и несколько коренных зубов в качестве физического свидетельства их существования, но не более того. Затем, в 2016 году, из геномов 44 особей, живших на Ближнем Востоке между 14 000 и 3400 годами назад, появился настоящий призрак. Их ДНК содержала генетические маркеры, указывающие на отдельную группу древних H. sapiens, обитавших в этом регионе более 45 000 лет назад. Представители этой популяции теперь известны как базальные евразийцы, и они представляют собой загадку. Их ДНК, которая все еще встречается у современных европейцев, не показывает никаких явных признаков скрещивания с неандертальцами. Это стало неожиданностью, потому что предки людей спарились с неандертальцами очень скоро после того, как покинули Африку 60 000 лет назад в ходе миграции, которая должна была породить всех людей неафриканского происхождения, живущих сегодня.
Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что вскоре после этой миграции группа людей оказалась изолированной, в то время как остальные столкнулись и спарились с неандертальцами. «Если хотите, это третья ветвь», – говорит Крис Стрингер из Музея естественной истории в Лондоне — ветвь, которая отличается от людей, которые остались в Африке, и тех, кто постепенно распространялся по Евразии, Австралии и, в конечном счете, в Америке. Поскольку нет известных окаменелостей, принадлежащих базальным евразийцам, на данный момент невозможно сказать, почему они были изолированы. Возможно, это было просто до того места, где они поселились, вдали от других групп. Или, может быть, у них появились культурные различия. В любом случае, эти призраки не смешивались с остальным человечеством в течение тысячелетий – достаточно долго, чтобы развились различные генетические маркеры.
Фундаментальные евразийские исследования показали, что богатую информацию об истории человечества можно почерпнуть только из ДНК. Но, как и в исследованиях неандертальцев и денисовцев, он опирался на получение ДНК из окаменелостей, что остается огромной проблемой. ДНК со временем деградирует, поэтому требуются особые окаменелости и особые навыки, чтобы извлечь ее из очень старых костей, особенно из тех, которые провели тысячи лет, погребенные в жарком климате. Однако в середине 2000-х годов генетики уже обсуждали другой подход. Среди прочих, Джеффри Уолл, ныне работающий в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, и Винсент Планьоль, ныне работающий в Университетском колледже Лондона, предположили, что, возможно, удастся обнаружить признаки вымерших популяций в ДНК современных людей, просто используя умную статистику.
Общая идея заключается в том, что вся ДНК подвержена случайным мутациям, которые накапливаются на протяжении тысячелетий и передаются из поколения в поколение. Изучая закономерности мутаций в современных популяциях, можно обнаружить сегменты, которые не соответствуют обычному шаблону H. sapiens. Предполагается, что они происходят из популяций, которые эволюционировали отдельно от нашего собственного вида в течение тысяч лет, прежде чем спариваться с людьми. Затем статистическое моделирование может дать оценку того, когда эти две группы спаривались и насколько другая популяция отличалась от наших предков.
За последние несколько лет было предпринято несколько попыток усовершенствовать эти методы и применить их к Африке – родине нашего вида и месту, где происходит часть нашей истории, о которой мы знаем очень мало. Это новое исследование выявило присутствие по крайней мере одного древнего призрака на континенте.
Африканские неандертальцы?
Джош Аки из Вашингтонского университета в Сиэтле, Сара Тишкофф из Пенсильванского университета и другие потратили годы на секвенирование и анализ геномов современных африканцев, принадлежащих к группам с глубокими корнями предков, включая охотников-собирателей Бака из Камеруна, а также хадза и Сандаве из Танзании. В этих геномах они обнаружили участки ДНК, которые, по-видимому, принадлежат другому виду гомининов. Поскольку эта ДНК обнаруживается только у потомков африканских народов, а не у каких–либо евразийцев, вид–призрак, должно быть, скрещивался с H. сапиенс после миграции из Африки 60 000 лет назад. На самом деле, по расчетам команды, это, вероятно, произошло в течение последних 30 000 лет. Если это правда, то это огромно. Это означает, что до самого недавнего времени в Африке рядом с нами жил по крайней мере еще один вид гомининов. По словам Аки, скоро будут опубликованы данные, свидетельствующие о том, что их могло быть несколько.
Загадочный предок живет в ДНК народа Бака из Камеруна
Маттиас Клум/креативный директор National Geographic/Гетти
Африканские призраки кажутся столь же эволюционно отличными от современных людей, как неандертальцы и денисовцы. «Это означает, что они, вероятно, происходили из той же африканской популяции, к которой неандертальцы ведут свою родословную», — говорит Эйки. «Итак, идея состоит в том, что 700 000 лет назад в Африке существовало население, которое отделилось от современной человеческой линии, вышло из Африки и стало тем, что мы называем неандертальцами. В то же время в Африке происходит еще один раскол, который становится чем-то вроде африканского неандертальца».
Кем были эти «африканские неандертальцы», остается загадкой. Одна подсказка может быть получена из окаменелости, над которой Стрингер работал для своей докторской диссертации еще в 1970-х годах: череп Иводзимы Элеру из Нигерии. В возрасте около 13 000 лет этот индивид был жив всего за тысячелетие или около того до того, как некоторые люди впервые начали заниматься сельским хозяйством, но у него есть странное сочетание современных и примитивных черт. Недавно Стрингер и Катарина Харвати из Тюбингенского университета в Германии провели свежий анализ черепа. Это подтвердило, что он очень странный для своего возраста. «На самом деле это скорее напоминает окаменелости ранних сапиенсов, чем поздних, и, конечно, не похоже ни на каких недавних африканцев», — говорит Стрингер. «Мы предположили, что это может быть примером африканца, население которого подверглось этой архаичной интрогрессии». Другими словами, это может быть человек, чьи предки спарились с африканским призраком.
До сих пор геном ни одного древнего африканского гоминина не был секвенирован, так что вполне возможно, что физические останки этого призрака уже были обнаружены. Одним из кандидатов является Homo naledi, вид, обнаруженный в 2013 году в глубине узкой системы пещер в Южной Африке. Окаменелостям около 250 000 лет, но никто не знает, как долго этот вид выжил. Однако, если бы на него надавили, Стрингер поставил бы свои деньги на другого подозреваемого. «Держу пари, что Homo heidelbergensis является интрогрессором», — говорит он. Недавние неопубликованные данные свидетельствуют о том, что этот вид существовал еще менее 300 000 лет назад, когда уже появились люди. В качестве альтернативы, призраки могли быть субпопуляцией H. sapiens, которая, как и базальные евразийцы, была изолирована от других популяций достаточно долго, чтобы ДНК ее членов приобрела различные маркеры. «Возможно, 100 000 лет назад или более в разных частях Африки существовали разные популяции анатомически современных людей», — говорит Тишкофф. «И, возможно, в какой-то момент они смешались друг с другом, и, возможно, некоторые популяции вымерли».
Тишкофф считает, что было бы удивительно, если бы наши предки не спаривались с другими древними гомининами в Африке. Однако она предупреждает, что доказательства существования африканских призраков все еще носят предварительный характер: поскольку мы так мало знаем об истории населения Африки, ей и ее коллегам пришлось сделать много предположений, чтобы интерпретировать их данные. «Это не значит, что не произошла в Африке», — говорит Тишкофф. «Это, скорее всего, произошло. Просто это действительно сложно доказать». Решающий момент наступит, когда кто-то сможет секвенировать ДНК, извлеченную из африканского ископаемого, и сравнить ее с фрагментами призрачной ДНК, найденными у современных африканцев. Это непростая задача, но, учитывая достижения в области секвенирования древней ДНК за последнее десятилетие, вероятно, это только вопрос времени, когда кто-нибудь с ней встретится.
«Возможно, в последнее время у нас в Африке жило несколько видов гомининов»
«Генетика в целом меняет то, как мы понимаем наш вид», — говорит Томас Маркес-Бонет из Университета Помпеу Фабра в Испании. «Для меня все начинается с денисовцев: в первый раз, когда мы сняли ДНК с пальца и не нашли ни человека, ни неандертальца – то, для чего у нас нет лица и очень мало другой информации, – это был первый раз, когда генетика осветила то, что полностью ускользнуло от палеонтологии».
Теперь выясняется, что у денисовцев были свои собственные призраки. Люди, живущие сегодня в Океании, Восточной и Юго-Восточной Азии, унаследовали около 5 процентов своей ДНК от денисовцев. Внимательно изучив эти генетические последовательности, команда Эйки обнаружила, что не все они одинаково связаны с исходным геномом костей пальцев. Фактически, группа обнаружила признаки двух эволюционно различных популяций денисовцев. «Это было действительно неожиданно», — говорит он. «На самом деле есть еще одно, призрачное, денисовское происхождение».
Все эти исследования подчеркивают, что для популяций гомининов было скорее правилом, чем исключением, разделяться на тысячи или даже сотни тысяч лет, а затем встречаться снова и спариваться. Аккуратные, раздваивающиеся эволюционные деревья должны быть оставлены. «Возьмите ручку на листе бумаги и начните рисовать волнистые линии», — говорит Эйки. «Это человеческая история». На более базовом уровне это также заставляет многих специалистов в этой области перестать использовать термины «виды» и «подвиды» для обозначения различных гомининов, предпочитая вместо этого говорить о группах или популяциях. В конце концов, особи, принадлежащие к разным видам, таким как H. sapiens и H. neanderthalensis, не предназначены для того, чтобы производить жизнеспособное потомство.
Призраки и почти призраки делают древний мир гораздо менее одиноким местом. «Если мы сегодня оглянемся по всему миру, то увидим, что мы действительно единственная игра гомининов в городе», — говорит Эйки. «Люди предполагают, что так, должно быть, было всегда. На самом деле, не так давно мир был гораздо более интересным местом».
У животных тоже есть призраки
На конференции в Китае в начале этого года Томас Маркес-Бонет показал слайд, показывающий эволюционное древо шимпанзе и бонобо. Справа от самой длинной ветви стоял мультяшный призрак в стиле Пакмана с поднятыми вверх руками.
Маркес-Бонет и его коллега Мартин Кульвильм, оба из Университета Помпеу Фабра в Испании, изучали геномы диких шимпанзе и бонобо в Центральной Африке, когда обнаружили странные фрагменты ДНК. Фрагменты не могли быть объяснены древними спариваниями друг с другом или случайными мутациями. ДНК, говорят они, происходит от неизвестной или «призрачной» популяции бонобо, которая, должно быть, изолировалась, эволюционировала независимо и позже смешалась со своими давно потерянными родственниками.
На той же конференции Грегер Ларсон из Оксфордского университета обнародовал результаты исследования происхождения одомашненных собак в Северной и Южной Америке. С помощью генетического анализа его группа проследила происхождение таинственной популяции собак, которые прибыли в Новый Свет около 11 000 лет назад. Собаки, сказал Ларсон, вероятно, сопровождали вторую волну миграции людей по сухопутному мосту из Сибири, а затем распространились по всему континенту. Они были полностью заменены, когда европейские поселенцы привезли с собой своих собак.
Однако следы оригинальных американских собак продолжают жить в довольно странном месте. Собачья трансмиссивная венерическая опухоль описывается как худшая в мире ЗППП. Генетический анализ этих опухолей, обнаруженных на собачьих гениталиях, показал, что они более тесно связаны с первыми американскими собаками, чем с кем-либо из ныне живущих.
Хотите узнать больше? Копните глубже в историю с помощью этих ресурсов:
Связанный контент
Ключевые исследовательские работы
Дальнейшее чтение
Эта статья появилась в печати под заголовком «Призраки внутри».
https://www.newscientist.com/article/mg24031992-600-traces-of-mystery-ancient-humans-found-lurking-in-our-genomes/
Загрузка...
