Впервые ядерную ДНК неандертальцев сумели выделить из грунта пещер

Ученые впервые извлекли и расшифровали ядерную ДНК неандертальцев не из костей и зубов, а из грунта пещер, где неандертальцы жили. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Science, кратко о них сообщается в пресс-релизе РНФ.

В основном ДНК древних людей получают из костей и зубов, но такие находки — большая редкость. Это связано с тем, что в палеолите не было устоявшихся погребальных обычаев и захоронения делали за пределами стоянок, и, кроме того, многие древние люди просто не возвращались с охоты. В случае костей и зубов чаще приходится работать с генетическим материалом митохондрий, поскольку митохондриальной ДНК в клетке содержится значительно больше, чем ДНК клеточного ядра. Но получаемая из митохондриальной ДНК информация очень ограниченна: митохондрии наследуются от матери, и в них зашифровано не так много генов.

Процесс отбора образцов для седиментационной ДНК. Фото: Ксения Колобова

«Ядерная ДНК гораздо ценнее, но ее количество очень ограниченно: даже имея фрагмент кости, не всегда удается извлечь достаточно материала. Однако мы с коллегами нашли решение этой проблемы. Во-первых, в качестве источника ядерной ДНК мы использовали артефакты с раскопок — камни, орудия труда — словом, всё, что могло сохранить биологические следы древнего человека. Во-вторых, мы применили совершенно новый подход к обработке метагеномного материала, то есть всей ДНК с наших образцов. Поэтапно сравнивая расшифрованные последовательности нуклеиновых кислот с имеющимися в базе и концентрируясь на фрагментах, характерных только для человека, мы отделили материал неандертальцев от материала животных, таких как медведи, с которыми у нас очень много схожих генов. Важно знать, что ты изучаешь именно ДНК человека, а не какого-то неизвестного вида гиены», — рассказывает один из авторов работы Андрей Кривошапкин, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор исторических наук, директор Института археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук.

Свой подход ученые применили к артефактам неандертальцев из трех пещер: Чагырской и Денисовской в Горном Алтае на юге Сибири и испанского грота в месте, называемом Атапуэрка. Сибирские стоянки оказались относительно богаты на кости древних людей, потому удалось сравнить результаты для ядерной ДНК из них и из отложений пещер. Как показал анализ, данные из двух этих источников согласуются между собой, а значит, даже не имея фрагментов скелета, действительно можно получать надежные результаты из осадков.

Раскопки. Фото: Ксения Колобов

Еще одна интересная особенность обнаружилась при построении своего рода генетических «генеалогий» на основании расшифрованных последовательно ДНК митохондрий (также выделенных с поверхности артефактов). Оказалось, что в испанской пещере жили две линии неандертальцев, разделившиеся примерно 100 тысяч лет назад. Одна популяция сменила другую, но непонятно, что послужило причиной — климат или некие морфологические изменения. Известно, что примерно 100 тысяч лет назад неандертальцы пришли к своему «классическому» внешнему виду с коренастым телосложением и очень выступающим вперед широким лицом. Переход происходил в несколько стадий, и, возможно, авторам удалось засечь последний этап.

«Пока мы не можем делать конкретных выводов об эволюционных взаимоотношениях обитателей этих пещер — на это будут направлены новые работы. Чрезвычайно важно то, что мы доказали надежность нашего подхода. Изучение генетики и эволюции древних людей всегда осложнялось тем, что не хватало материала, откуда можно было бы извлечь ДНК. Найти артефакты гораздо проще, чем кости и зубы, а наша методика позволит сконцентрироваться на последовательностях нуклеиновых кислот именно человека, а не его животных соседей. Результаты этой работы знаменуют рассвет анализа ядерной ДНК из отложений стоянок. Несомненно, это поможет пролить свет на многие спорные и сложные вопросы эволюции человека», — подводит итог Андрей Кривошапкин.