Образец, благодаря которому обнаружен новый вид homo, нашли наши археологи на Алтае

Находка в Дениске

В Денисовой пещере (некоторые учёные называют её Дениской) были сделаны многие важные археологические находки, которые сегодня изменили представление об эволюции человека. Анатолий Деревянко, научный руководитель Института археологии и этнографии СО РАН, вместе с коллегами в 2008 году нашёл фалангу мизинца древней девочки, которая, как выяснилось позже, жила около 30–50 тысяч лет назад. Часть фаланги была передана в Институт эволюционной антропологии общества Макса Планка для дальнейшего изучения Сванте Паабо. 

В итоге в результате изучения образца фаланги по анализу ДНК Паабо открыл денисовского человека и смог определить, насколько похож на него современный человек. Но почему фаланга вообще была передана? Почему её нельзя было изучить в России?

– В 2008 году такие исследования делал только Сванте Паабо в институте в Лейпциге, в этой области он первопроходец. К сожалению, у нас тогда не было палеогенетиков такого уровня, да и во всём мире, скорее всего, тоже. Это первое. Второе: этот процесс очень сложный и дорогой. Помимо научных кадров – нужны учёные-палеогенетики и IT-специалисты – требуются технологии, большие финансовые вложения и специальное оборудование. В их институте всё это уже было, – рассказывает Елена Клещенко, научный журналист, автор книги "ДНК и её человек". – Это типовая ситуация для научного мира. Если у кого-то есть ценные образцы, у кого-то методы для их изучения, то учёные вступают в коллаборацию и образцами делятся. Сейчас уже у нас активно развивается это научное направление, есть свои талантливые учёные, такие как Евгений Рогаев и Егор Прохорчук и другие. 

Денисова пещера, где нашли образец, появилась в доисторические времена внутри Ануйского хребта в Горном Алтае. Сегодня это научно-исследовательский стационар новосибирского Института археологии и этнографии СО РАН, а много тысячелетий назад в ней жили наши предки. 

– Почему в этой пещере так много археологических находок древнего человека? Соответствующий климат, и за тысячелетия жило много племён. Они там прятались от плохой погоды и хищников. Одно племя уходило, другое заселялось, – продолжает Елена. – В Африке тоже есть находки, но пока эти ДНК секвенировать не смогли. В жарком климате они сохраняются хуже. Копать слой за слоем в Денисовой пещере очень интересно. 

Уникальные методы

Древние ДНК разрушаются, распадаются на мелкие кусочки, поэтому собрать их и прочитать – дело непростое.

– Есть ещё одна проблема – загрязнение, – рассказывает Елена. – Нужно определить, чья это ДНК – бактериальная или человеческая. Почему секвенирование древней ДНК дорогое удовольствие? Потому что из этих образцов только незначительная часть ДНК, к примеру, неандертальская. Всё остальное – это ДНК бактерий из почвы, где была найдена кость. Чтобы найти нужную ДНК в этой смеси, уходят деньги и силы.

Сванте Паабо надо было создать не только методы очистки ДНК-образцов, модифицировать методы секвенирования до чтения нуклеотидной последовательности (чтобы читать коротенькие кусочки ДНК без потерь), но ещё надо было подработать биоинформатику – методы компьютерного анализа полученных последовательностей, чтобы располагать эти кусочки в правильном порядке. 

– Сделать это вручную было бы невозможно. Геном современного человека или неандертальца – это 3 млрд букв. Вручную их никто состыковывать не смог бы. Поэтому он пригласил в свой институт специалистов по биоинформатике, – рассказывает Елена. – Сначала он секвенировал митохондриальную ДНК неандертальца (митохондрии – энергетические станции живой клетки, в них есть свои геномы – крошечные колечки ДНК. – Прим. ред.). Это был первый успех Паабо. Затем, спустя десятилетия, в 2010 году – полный геном ДНК неандертальца. Образцы были из пещеры Виндия в Хорватии, нескольких других мест в Европе и из пещеры Мезмайская на Кавказе. Это был шумный успех. Тогда мы поняли, что это невероятно круто и в этой области нас ждёт множество открытий.

Одним из следующих этапов как раз было открытие денисовского человека из образца фаланги пальца девочки, что передал Анатолий Деревянко. 

– Взяли маленькую косточку фаланги пальца, которая могла бы принадлежать неандертальцу, – рассказывает Елена. – Прочитали митохондриальный геном, и оказалось, что с неандертальцами мало сходства. Это новый вид Homo! Другой человек.  Уникальность этого открытия ещё и в том, что сделано именно методом считывания ДНК. То есть до Паабо читать ДНК древнего человека не умели. Уже после этого денисовцев стали искать целенаправленно. 

Как происходит считывание ДНК

Сначала небольшую часть древней косточки – десятки миллиграммов – размалывают в порошок, измельчают косточку, выделяют из неё ДНК очень бережно. Всё происходит в специальных чистых комнатах, где нет никакой посторонней ДНК.

После того как ДНК выделят, пробирку с ней помещают в специальный прибор – секвенатор. Этот прибор получает последовательность букв-нуклеотидов и загружает данные в компьютер.

Новые возможности

Открытие денисовского человека – крупнейшее в палеоантропологии. И благодаря методу Паабо Сванте возможно сравнивать геномы человека современного типа и неандертальца или денисовца. Теперь мы знаем, что, к примеру, денисовская версия гена EPAS1 даёт преимущество в высокогорных условиях и распространена среди современных тибетцев. А некоторые неандертальские варианты генов влияют на иммунный ответ при инфекциях. 

– Во время пандемии в 2020 году Паабо с коллегой опубликовали очень забавную работу, в которой предположили, что генные варианты на 3-й хромосоме человека, связанные с более тяжёлым протеканием ковида, мы заимствовали от неандертальцев. А ещё – один из этих вариантов, возможно, защищает от ВИЧ-инфекции, – делится Елена. – Благодаря исследованиям Сванте Паабо мы знаем, что у современных жителей Европы и Азии от одного до четырёх процентов неандертальских генов, а вот у африканцев их почти нет. Есть ещё одно достижение Института эволюционной антропологии общества Макса Планка, которое также не было осуществимо без метода Паабо: они научились выделять так называемую экологическую ДНК древних людей, не из костей, а буквально из почвы, где находились останки. 

Людей, которые предлагают новые методы исследования  – десятки каждый месяц, одни методы оказываются рабочими, другие – нет. Метод Паабо блестяще подтвердил свою пригодность.

Елена Клещенко

Читайте также: Как спрогнозировать цунами и увидеть "глаз бури": изучаем природные катаклизмы в преддверии дня борьбы с ними