Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов

С костями из Сима-де-лос-Уэсос было ясно, что если в них что-то и сохранилось, то в плачевно мизерном количестве. Так что специалисты сосредоточились сперва на митохондриальной ДНК, представленной в каждой клетке в сотне копий. Извлекли мтДНК из бедренной кости, причем для получения достаточного количества генетического материала пришлось израсходовать почти два грамма кости, тогда как обычно достаточно миллиграммов. Но главная трудность состояла, конечно, в сильной загрязненности образцов фрагментами ДНК современного человека. Как-никак кости были выкопаны еще в 1990- е годы, и люди все время работали с этими образцами. Чтобы отделить кусочки мтДНК древнего человека от современных человеческих и бактериальных загрязнений, ученые применили несколько хитроумных “фильтров” и использовали их в разных комбинациях. Во-первых, были отброшены участки ДНК длиной свыше 45 нуклеотидов: маловероятно, чтобы такие длинные фрагменты могли долго сохраняться. Во-вторых, авторы воспользовались тем обстоятельством, что однонитевые концы обрывков древней ДНК со временем накапливают характерные посмертные мутации: Ц заменяется на Т в результате спонтанной деаминации цитозина (вспомним главу о том, как научились работать с такими заменами). Большое количество замен Ц на Т является “сертификатом подлинности” древнего фрагмента ДНК: чтобы произошло много таких замен, требуется много времени. Каждый фрагмент ДНК сравнивали с подходящим фрагментом человеческого митохондриального генома, и если оказывалось, что на концах обрывка слишком мало цитозинов заменилось тиминами, такой обрывок не учитывался при реконструкции. Но если тиминов было много, то он шел в дело. В результате эти тщательно отобранные кусочки были сложены в длинные фрагменты мтДНК, составившие вместе около 98 процентов митохондриального генома. И это была ДНК человека, жившего 400 тысяч лет назад!

Эта мтДНК имела больше сходных элементов с ДНК денисовских людей, чем с сапиенсами и неандертальцами. Здравый смысл подсказывает, что люди из Сима-де-лос-Уэсос вряд ли были предками денисовцев, а сапиенсы и неандертальцы при этом эволюционировали отдельной ветвью. Все же люди из Лос-Уэсос имели скорее неандертальский облик; трудно вообразить, что неандертальские черты сформировались независимо в двух разных линиях. Скорее снова имело место межвидовое скрещивание. Ученые предположили, что архаичные варианты мтДНК попали к предкам неандертальцев и денисовцев в результате скрещивания их общих предков с местными, евразийскими, племенами Homo erectus.

Известно, что судьба привнесенной мтДНК сильно различается в разных популяциях из-за генетического дрейфа. Она может быстро исчезнуть у одних, а у других, напротив, размножиться и закрепиться. Похоже, что у денисовцев архаичные варианты мтДНК сохранились. Сохранили их и гейдельбергские люди. А вот неандертальцы, равно как и сапиенсы, их утеряли.

В 2013–2014 годах предполагали, что за ядерной ДНК охотиться бесполезно: технически невозможно отделить ее от современных загрязнений. Но все же через два года удалось прочесть фрагменты ядерного генома людей из Сима-де-лос-Уэсос (4). Этим невероятным (действительно, в это трудно поверить!) проектом руководил Матиас Мейер. Кропотливый поиск иголок в сотне стогов сена дал результат – по количеству древних замен Ц на Т на концах подозрительных фрагментов и другим критериям аутентичности отдельные участки ядерной ДНК гейдельбергских людей были определены. Но на этот раз результаты оказались более ожидаемыми: близость с неандертальцами получилась выше, чем с денисовцами. Так было окончательно доказано, что гейдельбержцы из Сима-де-лос-Уэсос представляли линию, близкую к предкам неандертальцев. Эта популяция существовала после того, как разделились линии неандертальцев и денисовцев. Матиас Мейер считает, что она могла нести то, общее с денисовцами, митохондриальное наследие от эректусов. Но также он предполагает, что неандертальцам, возможно, досталась мтДНК более поздних переселенцев, с которыми они тоже могли скрещиваться и которые не оставили следа в нашей генетической истории.