Удалось прочитать геномы древнеегипетских мумий

Знаменитые Фаюмские погребальные портреты I–III в. н. э могут изображать не только зажиточных римлян, но и египтян. Фаюмцы постоянно торговали с жителями соседнего Абусир эль-Мелека во времена греко-римского правления, население обоих мест, по-видимому, не слишком различалось по составу. Генетические исследования абусирских мумий показали, что древние египтяне были светлокожими, с темными глазами, африканских черт у них было совсем немного. Фото с сайта kulturologia.ru

Палеогенетики после десятилетий методических поисков смогли прочитать геномы древнеегипетских мумий. Главная техническая трудность состояла в отделении современных загрязнений от сохранившихся древних фрагментов. В результате отработанных методик удалось выделить митохондриальные геномы из образцов костей и зубов 90 мумий и фрагменты ядерного генома трех мумий. Все эти мумии происходят из некрополя Абусир эль-Мелек в Среднем Египте. Выяснилось, что на протяжении полутора тысяч лет (а мумии были датированы временами от Нового царства до эпохи римлян), генотип древних египтян оставался относительно стабильным. Он оказался схожим с генотипами древнего и современного населения Ближнего Востока, а не с современными египтянами. Современные египтяне имеют в своих геномах существенную добавку африканских (населения южнее Сахары) генов, которых не было во времена абусирцев.

В 1984–1985 годах были опубликованы первые научные статьи, посвященные ископаемой ДНК людей. Их автор Сванте Пеэбо обнаружил в костной ткани мумий клетки и, окрасив их специфическим красителем, показал, что в сохранившихся ядрах присутствуют молекулы ДНК. Эти статьи появились благодаря страстному желанию Сванте Пеэбо проникнуть в тайны фараонов и строителей пирамид в обход историков, которым египетские загадки упорно сопротивлялись.

Совершив своими открытиями палеогеномную революцию, как назвал прошедшие два десятилетия Монтгомери Слаткин (см. M. Slatkin, F. Racimo, 2015. Ancient DNA and human history), Сванте Пеэбо так и не смог прочитать последовательность ДНК мумий. Он заключил, что отделить древнюю ДНК от современных загрязнений просто невозможно. Можно сколько угодно амплифицировать вытяжки ДНК из мумий, но что за фрагменты будут умножаться и секвенироваться? ДНК исследователей, или ДНК смотрителей и посетителей музеев, или ДНК производителей упаковочных ящиков, или еще кого-нибудь, столь же далекого от древних египтян? Ведь мумии представляют людей современного типа, и потому у них нет четких генетических элементов, по которым можно отличить современные загрязнения от ДНК людей другого вида или подвида (см. на «Элементах»: Геном неандертальцев прочтен: неандертальцы оставили след в генах современных людей, 10.05.2010; Геном денисовского человека отсеквенирован с высокой точностью, 06.09.2012; Геном древнего обитателя Западной Сибири проливает свет на историю заселения Евразии, 27.10.2014). Забавно, что первая работа Сванте Пеэбо, в которой описывается функциональный ген мумий, на самом деле была ошибочной, так как выявленный якобы древнеегипетский ген оказался современным загрязнением.

Но несмотря на колоссальный объем современных загрязнений вычленить древнеегипетские элементы всё же оказалось возможным. Мечту юности Сванте Пеэбо — прочитать геном египетских мумий — осуществил его ученик Йоханнес Краузе (Johannes Krause), профессор Тюбингенского университета и содиректор Института всемирной истории Общества научных исследований имени Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Human History), участвовавший с самого начала в работе с ископаемыми геномами. Работа Краузе и его коллега из других германских университетов, а также из Польши, Великобритании и Австралии опубликована в журнале Nature communications.

Команда Краузе начала с поиска тканей, в которых ДНК всё же сохраняется в достаточном количестве. Ученые выяснили, что у мумий ДНК лучше всего сохраняются в костях черепа и зубах — в мягких тканях ДНК остается очень мало. Из костей и зубов и выделили митохондриальную ДНК. Ведь ее сравнительно много, так что древние фрагменты ДНК можно отделить от посторонних загрязнений хотя бы по их обилию. Но, что важнее, уже опробована и отработана методика выделения древних фрагментов.

Во-первых, следует отбрасывать длинные фрагменты, так как вероятность их долгого сохранения крайне низка. Во-вторых, следует обращать внимание на соотношение цитозинов и тиминов в найденных фрагментах. Хорошо известно, что со временем цитозины превращаются в тимины, так что в древних фрагментах тиминов должно быть относительно много. Но самое большое количество тиминов оказывается на концах молекулярных фрагментов. При работе с неандертальскими фрагментами эти добавочные тимины сильно осложняли реконструкцию ДНК. Но потом то, что выглядело досадной помехой, обернулось хорошим методом для распознавания «паспорта» древности. Для сборки древних молекул ДНК отбирались только те кусочки, у которых уровень тиминов по сравнению с соответствующими современными последовательностями был выше определенного значения. Именно этой методикой пользовались, например, для сборки генома гейдельбергских людей (см. Семнадцать черепов из испанской пещеры проливают свет на происхождение неандертальцев, «Элементы», 24.06.2014).

В ходе работ группе Краузе удалось прочитать мтДНК из 90 мумий. А вот ядерный геном очистить от загрязнений гораздо труднее. Из этих 90 образцов только в трех специалистам удалось выделить «родную» ДНК и составить список характерных «древнеегипетских» снипов.

Все 90 мумий с прочитанным генетическим «паспортом» происходят из некрополя Абусир эль-Мелек, расположенного в Среднем Египте на левом берегу Нила, в окрестностях древнего Мемфиса. С одной стороны, это не очень удобно, так как захоронения представляют жителей одного небольшого района. Но с другой, мумии оттуда датируются очень широким временным диапазоном: есть те, которые захоронены во времена фараонов Нового царства около 1300 лет до н. э., есть мумии времен Птолемеев, III–IV в. до н. э., а есть захоронения периода Римского владычества (IV–VI в. н. э.). Иными словами, можно увидеть генетические изменения в популяции людей, существовавших в одном месте на протяжении полутора-двух тысяч лет. И это прекрасная возможность судить о пришельцах и завоевателях, изменивших облик местного населения.

Краузе с коллегами к своим древнеегипетским образцам добавили для сравнения данные по ДНК современных египтян, современных африканцев из Эфиопии и жителей изолированного оазиса Эль-Хияз, расположенного в восточной части области Бахария. В этом изолированном оазисе живут люди, имеющие больше сходства с анатолийцами времен неолита, чем с современными египтянами.

Сравнение показало, что геном древних египтян (абусирцев) оставался весьма стабилен на протяжении двух тысяч лет. Это означало, что абусирцы не слишком активно скрещивались с пришлыми чужаками с африканского юга. Они оказались ближе по своей генетической специфике к неолитическим и современным жителям Ближнего Востока и Леванта. А вот с современными египтянами, у которых заметна африканская составляющая, у них существенно меньше сходства. Генотип современных египтян получил заметную африканскую примесь — вероятно, уже после эпохи римского господства. Ученые предполагают, что большую роль в этом могли сыграть развитие работорговли и налаживание торговых связей. Дальнейшие исследования ДНК мумий смогут расширить картину связей фараонов и их подданных, как это хотелось Сванте Пеэбо.

Источник: Verena J. Schuenemann, Alexander Peltzer, Beatrix Welte, W. Paul van Pelt, Martyna Molak, Chuan-Chao Wang, Anja Furtwangler, Christian Urban, Ella Reiter, Kay Nieselt, Barbara Teßmann, Michael Francken, Katerina Harvati, Wolfgang Haak, Stephan Schiffels & Johannes Krause. Ancient Egyptian mummy genomes suggest an increase of Sub-Saharan African ancestry in post-Roman periods // Nature Communications. 2017. V. 8. Article number: 15694. Doi: 10.1038/ncomms15694.

Елена Наймарк