Копаем глубже: молекулы ДНК в древней грязи открывают кладезь подсказок о нашем прошлом

Археологические отложения обычно содержат смесь артефактов и останков растений и животных — включая редкие человеческие окаменелости — в матрице из грунта. Однако сегодня мы ищем не только ископаемые останки и артефакты. Ключи к глубокому прошлому можно найти в самой земле, которую мы раскапываем. Вместе с останками растений и животных, отложения на стоянках могут содержать древние молекулы ДНК, которые можно извлечь и использовать для идентификации видов, обитавших там ранее. Это подтвердилось в Денисовой пещере на юге Сибири, где «осадочная ДНК» выявила эволюционное появление и исчезновение двух ныне вымерших групп людей: неандертальцев и загадочных денисовцев.

Новые исследования в этой области генетики открывают захватывающие возможности для изучения географического распространения, хронологии и поведения древних популяций людей. Возможность получать данные из осадочной ДНК особенно важна, поскольку человеческие останки (кости и зубы) редко сохраняются на археологических памятниках. Наше новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, откуда именно в археологических отложениях на микроскопическом уровне берется ДНК.

Вместе с коллегами со всего мира мы извлекли древнюю ДНК из цельных блоков смолой-пропитанного осадка, собранного на 13 археологических памятниках в Европе, Азии, Африке и Северной Америке. Из этих блоков мы идентифицировали различных млекопитающих, включая неандертальцев в образце из Денисовой пещеры. Древняя ДНК была получена из 23 из 47 проанализированных блоков, включая образцы из России, Германии, Франции и Турции, но не из Израиля, Марокко, Южной Африки или США. Эти результаты согласуются с предыдущими данными о пределах сохранности древней ДНК в костях и зубах, которая сильно зависит от температуры, влажности и состава почвы.

Хотя ДНК может сохраняться в отложениях десятки тысяч лет в благоприятных условиях, оставались вопросы о ее точном происхождении и возможной миграции молекул с водой между археологическими слоями. Для корректной датировки находок это крайне важно. В ходе исследования мы разрезали блоки осадка на тонкие срезы для микроскопического анализа и, используя стоматологическую бормашину, извлекли ДНК из микроскопических участков. Оказалось, что древняя ДНК концентрируется в миллиметровых «горячих точках», связанных с микроскопическими фрагментами костей или окаменевшими фекалиями.

Архивные блоки затвердевшей смолы со всего мира представляют собой малоиспользуемый резервуар информации о древних популяциях. Их детальный анализ может открыть новую эру «научных раскопок» в лаборатории, что особенно актуально в условиях ограниченного доступа к удаленным памятникам. Точное определение источника ДНК в археологическом грунте позволит уточнить наши знания, особенно для стоянок, лишенных костных останков.