Изучение митохондриальной ДНК (мтДНК), выделенной из останков неандертальца, который жил около 100 тысяч лет назад на территории современной Германии, заставило ученых предположить, что неандертальцы и люди современного типа стали смешиваться еще раньше, чем считалось. Более того, современные люди оказались среди предков европейских неандертальцев по материнской линии.
Долгое время антропологи считали неандертальца предком современных людей. К концу XX века они выяснили, что Homo neanderthalensis и Homo sapiens были двумя потомками человека-предшественника (Homo antecessor) и что долгое время на земле сосуществовали два человечества, одно составляли сапиенсы, другое – неандертальцы. Представители людей современного типа проникли в Европу около 45 тысяч лет назад и как минимум последующие пять тысяч лет жили там бок о бок с неандертальцами, которые постепенно исчезли.
В 2010 году, после первого прочтения ядерного генома неандертальца, ученые установили, что современные люди скрещивались с неандертальцами. В среднем у жителей Европы и Азии около 1,5 % генома составляют гены неандертальцев. Сначала предполагалось, что смешение неандертальцев и современных людей происходило на Ближнем Востоке сразу после миграции последних из Африки, приблизительно 50 000 – 60 000 лет назад. В 2015 году появились первые свидетельства наличия неандертальских генов у древних европейских сапиенсов. При секвенировании ДНК, выделенного из челюсти современного человека из румынской пещеры Пештера-ку-Оасе (Оасе-1), возрастом около 40 тысяч лет, обнаружилось, что от 5 до 11 % генома его имеют неандертальское происхождение, в том числе довольно крупные фрагменты нескольких хромосом. Это означает, что среди предков владельца челюсти в четвертом – шестом поколении был неандерталец. Подробнее об этом и других исследованиях неандертальских элементов генома можно прочитать в очерках «Первые европейцы» и «Генетическое наследие неандертальцев».
В начале 2016 года удалось найти свидетельства гибридизации сапиенсов и неандертальцев, происходившей примерно 100 тысяч лет назад. Это удалось благодаря генетическому материалу, извлеченному из носовой кости неандертальской женщины, которая была найдена в Денисовой пещере на Алтае. Пещера в последние годы стала знаменитой тем, что в ней были найдены костные останки представителей отдельного вида – денисовского человека, но в той же пещере обнаружены и кости неандертальцев. Неандертальская женщина, кость которой была исследована, жила в Денисовой пещере около 50 тысяч лет назад. Генетики установили, что в ее геноме есть фрагмент, унаследованный от Homo sapiens, включая, возможно, ген, который связан с развитием членораздельной речи. Авторы исследования во главе с Серджи Кастеллано (Sergi Castellano) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка, рассказавшие о полученных результатах в журнале Nature, предположили, что взаимодействие между предками современных людей и неандертальцев было еще более сложным. Приблизительно 600 тысяч лет назад в Африке произошло разделение двух ветвей рода Homo, давших начало видам Homo neanderthalensis и Homo sapiens. Затем неандертальцы заселили Евразию. Около 100 тысяч лет назад группа ранних Homo sapiens мигрировала в Евразию, где встретилась с неандертальцами и оставила свой след в их геноме. Эти гены и были найдены в неандертальских останках из Денисовой пещеры. Затем эта группа Homo sapiens, видимо, исчезла, не оставив потомков. Около 65 тысяч лет назад началась основная миграция Homo sapiens в Евразию, и произошла новая встреча и новый обмен генами. Следы его отмечены в геноме черепа Оасе-1 и в генах современных жителей Европы и Азии.
Взаимодействие двух видов человека по Кастеллано и др. 2016
В нынешнем исследовании Иоханнес Краузе (Johannes Krause) и Козимо Пост (Cosimo Posth) из Института истории человечества Общества Макса Планка совместно с коллегами из Тюбингенского университета, Университета Падуи, Парижского музея естественной истории, Центра геномных исследований в Нью-Йорке, Музея города Ульм и управления культурного наследия земли Баден-Вюртемберг выделили митохондриальную ДНК из бедренной кости неандертальца, найденной в пещере Холенштайн-Штадель (Hohlenstein-Stadel cave), недалеко от Ульма. Содержание стабильных изотопов в костях животных, обнаруженных вместе с останками неандертальца, указывает, что он жил в лесистой местности, которая в районе пещеры существовала не позднее 100 тысяч лет назад.
Пещера Холенштайн-Штадель. Фото: Wolfgang Adler, © Photo Museum Ulm
Исследователи сравнили кодирующую область митохондриальной ДНК из пещеры Холенштайн-Штадель с 17 другими неандертальскими образцами, тремя образцами денисовцев и 54 образцами современных людей. Как оказалось, образец из Холенштайн-Штадель сильно отличается от мтДНК ранних неандертальцев, живших около 430 тысяч лет назад в испанской пещере Сима-де-лос-Уэсос (Sima de los Huesos), что позволяет сделать вывод о происхождении этих неандертальцов от другого предка по материнской линии. Зато образец из пещеры Холенштайн-Штадель демонстрирует значительное сходство с мтДНК ранних Homo sapiens. Из-за этого сходства возникает гипотеза, что по крайней мере одна из популяций неандертальцев возникла после очень раннего скрещивания с сапиенсами.
Бедренная кость, найденная в пещере Холенштайн-Штадель. Фото: Oleg Kuchar © Photo Museum Ulm
Используя известную скорость накопления мутаций в митохондриальном геноме современного человека, авторы работы построили филогенетическое древо неандертальцев под данным мтДНК. Они пришли к выводу, что предок неандертальца из Холенштайн-Штаделя отделился от других неандертальцев по меньшей мере 220 000 лет назад. Древняя митохондриальная ДНК сапиенсов должна была попасть к неандертальцам до этого момента, но не ранее, чем 470 000 лет назад, когда разошлись линии мтДНК Homo neanderthalensis и Homo sapiens. Это достаточно рано, чтобы новая форма мтДНК распространилась среди неандертальцев.
«Митохондриальная ДНК неандертальцев на самом деле происходит не от неандертальцев, а от раннего современного человека из Африки», – говорит Иоханнес Краузе. Авторы работы полагают, что это могло произойти во время контактов сапиесов и неандертальцев на Ближнем Востоке. Другие ученые считают подобный сценарий удивительным, но правдоподобным. «Кажется чудесным, но такие вещи происходят все время ... особенно если популяция очень мала», – говорит специалист по популяционной генетике Илан Гронау (Ilan Gronau) из Междисциплинарного центра в Герцлии (Израиль). Краузе в качестве примера приводит мтДНК некоторых групп гризли, которая была полностью заменена мтДНК белых медведей в результате межвидовых спариваний.
Другие ученые отмечают, что для подтверждения получения неандертальцами митохондриальной ДНК от ранних сапиенсов необходимо подробнее исследовать другие образцы неандертальской мтДНК. Авторы работы и другие исследователи собираются активно работать в этом направление. В любом случае понятно, что в течение следующих нескольких лет мы узнаем много нового об истории неандертальцев.
Работа Краузе, Поста и их коллег опубликована в журнале Nature Communications.
