Человеческую ДНК достали из-под земли

ДНК неандертальцев и денисовцев сумели достать прямо из плейстоценовых осадочных пород.

Изучая древних животных или доисторических людей, откуда мы узнаем, как они выглядели, как жили и т. д.? В первую очередь, из их останков – то есть из костей.

Поначалу палеозоологи и антропологи могли работать только с самими костями: по структуре берцовой кости или обломков черепа можно узнать довольно много – например, по морфологии останков восстанавливали внешний вид вымершего животного или человека и выстраивали родственные связи с потомками-родственниками. Потом, когда из костей научились выделять ДНК, палеобиологи взяли на вооружение методы молекулярной биологии и генетики – теперь массу информации стали получать, сравнивая ДНК-последовательности из древних останков между собой и с ДНК современных видов.

Однако кости далеко не всегда удается найти, и даже если про какую-то область известно, что здесь некогда жили, скажем, неандертальцы, вовсе необязательно, что тут все будет усыпано их черепами, зубами и берцовыми костями. С другой стороны, ДНК – чрезвычайно прочная молекула (не зря же ее остатки сохраняются в древних костях). В какой-то момент возникла идея, что ее можно выделять не из останков, а прямо из земли. Например, у нас есть какая-нибудь пещера, где, скорее всего, когда-то жили древние люди – их костей тут не осталось, поскольку жили они тут недолго, но ведь они же справляли тут свои естественные надобности? «Туалетная» ДНК, скорее всего, осталась тут, законсервированная в земле.

ДНК из почвы действительно можно выделить и прочесть – в 2003 году известный специалист в эволюционной генетике Эске Виллерслев (Eske Willerslev) вместе с коллегами смог проанализировать ДНК, извлеченную из сибирской вечной мерзлоты: найденная ДНК принадлежала мамонтам, доисторическим лошадям и целому ряду растений. Но до древних людей в то время дело не дошло: проблема была в том, что их ДНК часто оказывалась загрязнена ДНК современных людей, а тогда очень трудно было отделить одно от другого.

С тех пор методы молекулярной биологии и биоинформатики продвинулись далеко вперед, и вот журнал Science публикует статью, авторы которой смогли достать из почвы ДНК древних Homo, и не просто достать, но и определить, кому именно она принадлежала.

Матиас Мейер (Matthias Meyer) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и его коллеги из множества научных центров по всему миру работали с материалом осадочных пород времен плейстоцена (2,588 млн лет назад – 11, 7 тыс. лет назад), извлеченных из нескольких пещер на территории нескольких стран. По словам самого Мейера, в образце объемом с чайную ложку можно было найти триллионы фрагментов ДНК, из которых, однако лишь небольшая доля принадлежала людям. Чтобы достать ее из этой каши, исследователи пользовались молекулярным инструментом, сделанным из митохондриальной ДНК современных людей. Как известно, у митохондрий – особых клеточных органелл, которые добывают для клетки энергию – есть своя ДНК, которая более консервативна (то есть менее изменчива, чем «главная», ядерная ДНК) и к тому же существует в большем количестве копий – до тысячи экземпляров на одну клетку. Суть очистки древней митохондриальной ДНК состояла в том, что с ней взаимодействовала современная митохондриальная ДНК и помогала извлечь ее из образца для последующего анализа.

В результате в четырех из семи пещер удалось обнаружить генетические следы неандертальцев, а в Денисовой пещере из осадочных пород удалось извлечь ДНК денисовского человека. С одной стороны, нет ничего странного, что в Денисовой пещере нашли следы пребывания денисовцев, да и про неандертальские пещеры раньше уже знали, что там жили неандертальцы, однако тут есть один нюанс – ДНК во всех этих местах извлекли из тех археологических слоев, в которых не было костей, кости там появляются позже. Получается, древние люди пришли сюда раньше, чем можно судить по костям. А в одной из пещер останков не было вообще, только характерные инструменты, которыми пользовались неандертальцы, и здесь ДНК оказалась лишним и весомым доказательством того, что люди в этой пещере все-таки жили.

Кроме человеческой ДНК, авторы работы проверили пещерные образцы и на ДНК животных. Цель была в том, чтобы лишний раз убедиться, что ДНК-анализ вполне согласуется с «костяными» данными – по найденным в пещерах останкам уже было известно, кто тут жил (или кого тут ели). И «ДНК-из-земли» полностью подтвердила свою надежность: она осталась именно от тех животных, чьи кости находили в том или ином месте.

То, что ДНК древних людей из глубоких археологических пластов теперь можно достать и вполне достоверно прочитать, позволяет надеяться, что в скором времени удастся решить много спорных вопросов, касающихся эволюции человека, маршрутов миграций и т. д. В частности, вполне вероятно, что удастся обнаружить еще где-нибудь молекулярные следы пребывания денисовских людей, чьи останки нашли пока что только в одной-единственной пещере.