Неандертальцы, сапиенсы, денисовцы

Череп древнего человека из Харбина, жившего более 146 тысяч лет назад, заметно отличается от черепов других плейстоценовых Homo. Выделить из него древнюю ДНК не удалось, но из зубного камня сохранившегося зуба ученые смогли получить достаточно мтДНК, чтобы понять, что череп принадлежал денисовцу. К тому же выводу привел анализ фрагментов белковых молекул, сохранившихся в каменистой части височной кости.

Результаты раскопок в Южной галерее Денисовой пещеры позволили заполнить пробелы в хронологии ее освоения древними Homo. Согласно новым данным, денисовцы впервые появились в пещере около 300 тыс. лет назад, а неандертальцы — 200 тыс. лет назад. После этого в течение 150 тысяч лет оба вида периодически посещали пещеру. Около 50 тысяч лет назад появляется ДНК сапиенсов и верхнепалеолитические изделия.

Британские генетики разработали метод анализа геномных данных, позволяющий обнаруживать древние события разделения и повторного слияния предковой популяции. Применение метода к геномам современных людей показало, что 1,5 млн лет назад популяция наших предков разделилась на две части — А и B, а 0,3 млн лет назад популяция А получила 20% генетическую примесь от B в результате гибридизации.

Международный коллектив археологов доложил о результатах раскопок в пещере Байшья в Тибете, где ранее была обнаружена челюсть денисовского человека возрастом 160 тысяч лет. К челюсти добавился обломок ребра денисовца из слоя возрастом 48–32 тысяч лет. Как и в случае с челюстью, принадлежность ребра денисовскому человеку установлена по сохранившимся в кости фрагментам молекул коллагенов.

Антропологи сравнили уровень физиологического стресса у детей сапиенсов и неандертальцев при помощи анализа дефектов зубной эмали. Оказалось, что неандертальские мамы заботились о малышах, пока кормили их молоком, но затем их малышам доставалось меньше внимания. У сапиенсов период заботы был существенно дольше, из-за чего их дети испытывали меньше стресса.

Раскопки в местонахождении Шинфа-Метема на северо-западе Эфиопии показали, чем занимались древние африканцы до, во время и после суперизвержения вулкана Тоба на Суматре 74 000 лет назад. Найдены наконечники стрел и кости наземных животных и рыб с царапинами от каменных орудий и следами термической обработки. В одном слое присутствуют фрагменты вулканического стекла, выброшенного Тобой.

По новым данным возраст слоя с каменными орудиями среднего палеолита в пещере Ильзенхёле в Ранисе (Германия) — около 45 000 лет, а все 11 найденных там человеческих костных фрагментов, из которых удалось извлечь митохондриальную ДНК, принадлежат сапиенсам. Значит, сапиенсы проникли в северные районы Европы раньше, чем считалось, и задолго до исчезновения европейских неандертальцев.

У сапиенсов и древних евразийцев (неандертальцев и денисовцев) за время раздельной жизни на разных континентах накопилось много различий в генах циркадных ритмов. Когда сапиенсы начали заселять высокоширотные регионы, им потребовалась перенастройка биологических часов. В этом нашим предкам помогли неандертальские гены, полученные в результате гибридизации.

Древнейшие верхнепалеолитические и «переходные» европейские комплексы орудий сравниваются с находками из Кзар-Акил (Ливан), где сохранилась летопись становления верхнепалеолитической культуры. Три ранние фазы развития верхнего палеолита в Кзар-Акиле соответствуют трем европейским комплексам. На этом основании предлагается смелая гипотеза о трех волнах заселения Европы левантийскими сапиенсами.

Международному коллективу палеогенетиков удалось извлечь из неандертальских зубов и обломков костей, найденных в двух алтайских пещерах (Чагырской и Окладникова), ядерные геномы 14 неандертальцев, живших 50–60 тысяч лет назад. Сравнительный анализ геномов позволил сделать ряд выводов об общественном устройстве поздних алтайских неандертальцев.

В этом году Нобелевский комитет присудил премию в области физиологии и медицины шведскому биологу и генетику Сванте Пэабо (Svante Pääbo), заложившему фундамент новой науки палеогенетики. В формулировке Нобелевского комитета отмечено, что премия вручается «за открытия, касающиеся геномов вымерших гоминин и эволюции людей».

Обобщение материала, собранного в пещере Мандрен (Франция) дало ученым возможность уточнить картину освоения сапиенсами Европы. Выявился короткий эпизод появления в Мандрене сапиенсов около 55 тысяч лет назад, сместивших неандертальцев. Через несколько тысячелетий сапиенсы снова уступили пещеру неандертальцам, прожившим в пещере Мандрен до своего вымирания.

Всего лишь 28 000 лет назад в пещерах у Гибралтарского пролива закончилась эпоха неандертальцев. Мы привыкли считать их грубыми, неуклюжими и не слишком сообразительными людьми, над которыми легко взяли верх наши ловкие и хитрые предки... Но действительно ли это было так просто?

Анализ фрагментов молекул коллагена из 3800 обломков костей из Денисовой пещеры выявил пять новых человеческих косточек. Три из них, судя по сохранившейся митохондриальной ДНК, принадлежали денисовцам, жившим около 200 тысяч лет назад. Отсутствие в слое с этими костями остатков других Homo позволило ученым считать, что орудия из этого слоя были изготовлены денисовцами.

В Израиле и в Китае найдены ископаемые черепа, которые датированы средним плейстоценом: израильскому черепу около 120 тысяч лет, а китайскому — 146 тысяч лет. И тот, и другой, судя по морфологии, представляют отдельные линии людей. Обоим черепам присуща «мозаика» архаичных и продвинутых признаков, не позволяющая отнести их к какой-то из основных людских линий того времени.

В кенийской пещере Панга-я-Саиди найдено самое древнее человеческое захоронение на территории Африки. Ребенок трехлетнего возраста был похоронен в специально вырытой яме 78,3 ± 4,1 тысяч лет назад. Тело положили на правый бок в согнутой позе с ногами, поджатыми к груди. Судя по сохранности скелета и взаимному положению костей, верхняя часть тела, возможно, была во что-то завернута.

Судя по археологическим данным, на островах Юго-Восточной Азии до прихода сапиенсов жили как минимум три вида древних людей: Homo erectus, H. floresiensis и H. luzonensis. Предки нынешних обитателей региона теоретически могли скрещиваться с кем-то из них, но проведенный генетиками поиск соответствующих «сверхархаичных» примесей в геномах местных аборигенов оказался безрезультатным.

В обзоре новейших данных по генетической истории человечества выделяются три ключевых этапа в формировании генофонда современных людей: сначала предки сапиенсов обособились от неандертальцев и денисовцев, затем сформировалось их генетическое разнообразие в Африке, после чего они расселились по Евразии и Австралии, попутно имея последние контакты с другими видами людей.

Пока ученые выявили только один участок генома, нуклеотидные вариации в котором значимо влияют на шансы заболеть тяжелой формой COVID-19: это фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 000 пар оснований. Палеогенетики Сванте Пэабо и Хуго Цеберг показали, что этот «аллель риска» имеет неандертальское происхождение. Вместе с другими неандартальскими генами он попал в генофонд внеафриканских сапиенсов в результате гибридизации, которая происходила около 50 тысяч лет назад.

Международная группа палеогенетиков проанализировала Y-хромосомы денисовцев и неандертальцев, живших 700–40 тысяч лет назад, сравнив их с хромосомами сапиенсов. Филогенетическое дерево, построенное по этим данным, получилось таким же, как и дерево митохондриальных геномов, но сильно отличается от дерева, построенного по аутосомам. Это указывает на привнос генов сапиенсов в геномы поздних неандертальцев и дальнейший отбор в пользу сапиенсных вариантов.

Череп «родезийского человека» из Брокен Хилл, найденный в 1921 году и относимый многими к виду Homo heidelbergensis, долго не удавалось точно датировать. А без этого нельзя было надежно установить его место в родословной африканских Homo. При помощи методов урановых серий и электронно-спинового резонанса удалось показать, что возраст черепа, скорее всего, составляет 299 ± 25 тысяч лет. Это значит, что родезийский человек был не предшественником, а современником древнейших сапиенсов.

Новый метод анализа геномных данных позволил американским ученым обосновать идею о том, что общие предки неандертальцев и денисовцев, выйдя из Африки, скрещивались с некой «сверхархаичной» человеческой популяцией, обособившейся около 2 млн лет назад. Скорее всего, это были потомки самых первых выходцев из Африки — ранних эректусов, древнейшие следы присутствия которых в Евразии имеют возраст около 1,8 млн лет. Позднее денисовцы, по-видимому, снова скрещивались с представителями этой архаичной популяции, но другой ее ветви.

Ученые из Израиля и Испании разработали метод реконструкции фенотипических признаков скелета гоминид по данным о метилировании промоторных участков генов. Проверка на неандертальцах и шимпанзе показала, что предсказанные морфологические отличия от Homo sapiens верны примерно в 80% случаев. С помощью 32 предположений о морфологии денисовцев был воссоздан портрет денисовской девочки, от которой сохранилась лишь фаланга мизинца.

Денисовский человек до сих пор был известен лишь по скудным находкам из Денисовой пещеры на Алтае. Новый метод идентификации ископаемых костей по остаткам древних белков позволил установить, что нижняя челюсть, найденная в 1980 году в Тибете на высоте 3280 метров, принадлежала денисовскому человеку, жившему здесь 160 000 лет назад. Открытие показало, что архаичные Homo адаптировались к суровым условиям высокогорья намного раньше, чем считалось.

Международному исследовательскому коллективу удалось уточнить датировки находок из Денисовой пещеры при помощи оптико-люминесцентного и радиоуглеродного датирования многочисленных проб грунта, костных фрагментов, костяных изделий и частиц угля. Исследование показало, что пещера была обитаема уже около 300 тысяч лет назад. Следы денисовцев охватывают диапазон от 200 до 50 тыс. лет назад, неандертальцев — от 190 до 100 тыс. лет назад. Следов присутствия в пещере палеолитических сапиенсов пока не найдено.

Вопрос о том, когда суровые пространства Тибетского нагорья были заселены людьми, пока остается открытым. Детальное изучение местонахождения Нвия Деву, расположенного на высоте 4600 метров, показало, что верхнепалеолитические охотники-собиратели жили здесь уже 30–40 тысяч лет назад. На сегодняшний день это самая древняя надежно датированная высокогорная стоянка палеолитических людей.

Кости многих неандертальцев несут следы травм и болезней, что, по мнению большинства специалистов, указывает на суровые условия жизни, высокий уровень внутривидовой агрессии и рискованные способы охоты на крупных животных. Однако скрупулезный статистический анализ, проведенный германскими антропологами, не выявил достоверных различий между неандертальцами и верхнепалеолитическими сапиенсами по общей частоте встречаемости черепных травм.

Сванте Пэабо и его коллеги отсеквенировали геном женщины, которая жила около 90 000 лет назад на Алтае. Ее отец был денисовцем с небольшой примесью неандертальских генов, а мать — чистокровной неандерталкой. Наука получила еще одно подтверждение того, что гибридизация между сапиенсами, денисовцами и неандертальцами происходила довольно часто. То, что они при этом все-таки сохраняли обособленность, возможно, указывает на пониженную приспособленность гибридов.

Международная команда палеогенетиков во главе со Сванте Пэабо сообщила о черновом прочтении ядерных геномов пяти «поздних» неандертальцев. Исследование стало возможным благодаря новым методам очистки древней ДНК от бактериальных и современных человеческих примесей. Анализ геномов показал, что предки поздних европейских неандертальцев 150 000–90 000 лет назад отделились от предков той неандертальской популяции, которая 55 000 лет назад скрещивалась с предками современного внеафриканского человечества.

Благодаря достижениям палеогеномики известно, что предки современных людей скрещивались с неандертальцами и денисовцами. Применив новый метод поиска чужеродных фрагментов ДНК к геномам 5639 современных жителей Евразии и Океании, американские генетики показали, что было не менее двух эпизодов гибридизации сапиенсов с денисовцами. При этом в геномах восточноазиатов есть следы обоих эпизодов, а у южноазиатов и папуасов — только одного.

О прочтении неандертальского генома — научном прорыве, который радикально меняет представления и о самих неандертальцах, и об их взаимодействии с предками современного человека.

Обобщив имеющиеся генетические и археологические данные, антропологи из Германии и США пришли к выводу, что идея об однократном выходе сапиенсов из Африки около 60 000 лет назад с последующим вытеснением всех прочих евразийских популяций более не может считаться валидной. В это время действительно началась мощная волна миграции африканских сапиенсов, вооруженных передовыми технологиями, которые позволили этим людям в относительно короткие сроки заселить обширные территории, включая такие холодные, как Европа и Сибирь. Однако отдельные группы африканских сапиенсов начали проникать в Азию еще 130–120 тысяч лет назад.

Палеолитическое местонахождение Джебель Ирхуд в Марокко было открыто в 1960 году, однако надежно установить его возраст удалось только сейчас. Он оказался намного больше, чем предполагалось: 315 ± 34 тыс. лет. Это позволяет интерпретировать людей из Джебель Ирхуд как ранних представителей сапиентной эволюционной линии. Новые данные показывают, что процесс эволюционного становления нашего вида не был приурочен только к Восточной Африке, а захватывал обширные территории Африканского континента.

Мы — люди — такие разные! Но и голубоглазый скандинавский великан, и темнокожий пигмей с Андаманских островов, и смуглый кочевник из африканской Сахары — все они лишь часть одного, единого человечества. И это строго установленный научный факт, подкрепленный последними данными молекулярной биологии. Но где же искать истоки этого многоликого живого океана? Где, когда и как появилось на планете первое человеческое существо?

Тщательный анализ ДНК денисовских и неандертальских костных фрагментов из Денисовой пещеры дал возможность реконструировать связи этих архаичных линий людей с мигрантами из Африки. В каждую из линий оказались привнесены чужеродные гены, но из разных источников. Алтайским неандертальцам достались гены из генофонда общих предков африканцев, а денисовцы получили свой генетический довесок от древних архаичных форм, родственных гейдельбергскому человеку.

Из молочного зуба возрастом около 40 000 лет, найденного в 1992 году в пещере Фумане на севере Италии, удалось извлечь древнюю ДНК и отсеквенировать митохондриальный геном. Оказалось, что геном принадлежит к гаплогруппе R, характерной для многих современных евразийцев и большинства палеолитических сапиенсов Евразии. Тем самым подтвердилась принятая точка зрения, согласно которой создателями так называемой протоориньякской культуры были именно сапиенсы.

Американские и германские палеогенетики выяснили, что частота встречаемости неандертальских аллелей в хромосомах 1004 современных людей с разных континентов понижена в функционально важных участках генома и в Х-хромосоме, а также в генах, работающих в семенниках. Это означает, что многие неандертальские гены, попавшие в генофонд сапиенсов в результате гибридизации, оказались вредными для наших предков и постепенно отбраковывались отбором в последующие эпохи.

Новейшие методы палеогенетики позволили реконструировать митохондриальный геном человека, жившего 400 тысяч лет назад в пещере Сима де лос Уэсос на севере Испании (до сих пор не удавалось получить ДНК из человеческих костей старше 100 тысяч лет). Древних европейцев из Сима де лос Уэсос обычно относят к виду Homo heidelbergensis и считают предками неандертальцев. Однако ДНК, выделенная из бедренной кости, оказалась более сходна с митохондриальными геномами людей из Денисовой пещеры, чем с неандертальскими.

Сразу две международные команды ученых сообщили о начале работы по прочтению полного генома неандертальца. На сегодняшний день удалось прочесть фрагменты общей длиной около миллиона нуклеотидов, что составляет 0,04% полного генома. Свидетельств гибридизации между нашими предками и неандертальцами пока не найдено.