Начинается золотой век древней ДНК

Если десять лет назад спросить антропологов, как далеко продвинется генетика в следующем десятилетии, вряд ли кто-то предсказал бы огромное влияние, которое окажут исследования ДНК из ископаемых останков. Тогда эта зарождающаяся область сталкивалась с фундаментальными проблемами, такими как различение аутентичной ДНК от загрязнений. Однако благодаря замечательным техническим разработкам, включая секвенирование нового поколения, исследования древней ДНК вступают в пору зрелости и кардинально переписывают наше понимание эволюции человека.

Два исследования, опубликованные на прошлой неделе в журналах Science и Nature, характерны для этого нового этапа. С точки зрения исследователя окаменелостей, эта область начинает давать ответы на давние вопросы.

1. От факта скрещивания к его последствиям. Произошел сдвиг от простой констатации факта скрещивания между современными людьми и архаичными группами, такими как неандертальцы и денисовцы, к изучению обстоятельств этого процесса и его последствий для современных людей. Теперь генетики подтвердили, что скрещивание происходило, но не было массовым. Около 2% генома неафриканского населения унаследовано от неандертальцев, а у коренных жителей Океании, Новой Гвинеи и Австралии есть дополнительная ДНК от загадочных денисовцев.

Исследование под руководством Бенджамина Вернота из Университета Вашингтона, изучившее 35 новых геномов из архипелага Бисмарка, подтвердило древний генный поток от неандертальцев и лучше охарактеризовало смешение с денисовцами. У новогвинейских образцов от 1.9 до 3.4% генома оказались денисовского происхождения. Также было выявлено три отдельных эпизода скрещивания с неандертальцами: с предками новогвинейцев и австралийцев, с ранними восточными азиатами и с предками южных азиатов и европейцев.

Теперь внимание генетиков сосредоточено на конкретных унаследованных генах и их роли в адаптациях и заболеваниях человека.

2. Объективные критерии для определения вида. Древняя ДНК начинает давать объективную основу для решения извечного вопроса антропологии: сколько видов было в эволюционном древе человека? Например, анализ показывает, что ДНК неандертальцев и денисовцев распределена в геноме современного человека неравномерно, с обширными "пустынями". X-хромосома человека практически свободна от архаичной ДНК, что указывает на работу естественного отбора и, вероятно, на бесплодие мужских гибридных потомков. Это свидетельствует о том, что люди и неандертальцы были разными видами, даже по строгому критерию репродуктивной изоляции.

3. Прояснение эволюционных взаимосвязей. Второе исследование, проведенное под руководством Маттиаса Мейера из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка, извлекло ядерную ДНК из двух образцов возрастом не менее 430 тысяч лет из испанского местонахождения Сима де лос Уэсос ("Яма костей"). Ранее из митохондриальной ДНК этих образцов был сделан вывод о родстве с денисовцами, но новые ядерные последовательности указывают на связь с неандертальцами. Таким образом, эти особи являются либо ранними неандертальцами, либо их предками, сохранившими митохондриальный геном денисовцев.

Эта работа показывает, что общий предок неандертальцев и современных людей жил более 430 тысяч лет назад; молекулярные часы указывают на разделение в диапазоне 550–765 тысяч лет назад. Это означает, что эволюционные линии разделялись как минимум 600 тысяч лет. По мнению автора, это говорит о том, что для формирования репродуктивной изоляции у гоминин требуется около 600 тысяч лет, и в эволюционном древе человека, вероятно, было гораздо больше видов, чем признается сейчас. Эволюцию человека следует видеть как куст с множеством ветвей, а не как дерево с малым числом толстых сучьев.