— Обстоятельства, при которых была сделана эта находка, достаточно заурядные, — рассказывает заместитель директора ИАЭТ СО РАН по научной работе доктор исторических наук Михаил Шуньков. — Мы работали на Денисовой пещере, что делаем уже в течение двадцати лет, и вместе с археологическими материалами была обнаружена косточка первобытного человека, которая лежала вместе с каменными орудиями времен раннего палеолита. Эти слои датируются возрастом от 30 до 40 тысяч лет назад. К сожалению, точной датировки пока нет, но она появится в самое ближайшее время.Что рассказала косточка
Косточка помогла археологам определить, что принадлежит она человеку. Позже уточнили, что это фаланга пальца ребенка, скорее всего — девочки возрастом около пяти-семи лет. Впоследствии образец был передан в Институт эволюционной антропологии имени Макса Планка. Понадобилось определенное время, чтобы извлечь ископаемую митохондриальную ДНК. Анализ ДНК показал, что существуют большие различия в ее генетическом коде как с кодом человека современного физического облика, так и неандертальца. Что это дало?
— Сама суть нашей находки в следующем, — поясняет Михаил Васильевич. — Относительно недавно, двадцать-тридцать лет назад, считалось, что эволюция человека протекала последовательно и плавно, и предшественником современного человека являлся неандерталец, который, соответственно, имел своих предков. Около десяти лет назад, прежде всего, благодаря изучению древней ископаемой ДНК, стало понятно, что это два разных вида, и неандерталец является не предком человека современного физического облика, а тупиковой ветвью развития, хотя они длительное время существовали параллельно. Те данные, которые получены сейчас, пусть еще и не окончательные, указывают на то, что был и третий вид, назовем его условно «алтайский человек», и он не являлся предковой формой для двух других. До получения этих данных мы предполагали, что на Алтае существовали две разновидности древнего человека, и те артефакты, которые мы находили на Денисовой пещере, мы связывали с Homo sapiens.
В том же слое, где обнаружили косточку «человека алтайского», были найдены интересные вещи — до этого считалось, что они являются визитной карточкой появления культуры человека современного физического облика. В первую очередь, это предметы символической деятельности, например, украшения — в том числе каменный браслет и кольцо, вырезанное из мрамора. Данные находки были изготовлены при помощи технологических приемов (расточка камня, станковое сверление, шлифование), которые традиционно считались характерными для более позднего времени, и нигде в мире не известно использование их на столь ранних этапах палеолита. Зафиксировав наличие артефактов в Денисовой пещере, ученые связывали это с прогрессивной формой человека современного физического облика, а в настоящее время оказалось, что все коренным образом не так.
— В конечном счете, этот человек пришел из Африки, видимо, отделившись от общей ветви Homo около миллиона лет назад, — продолжает ученый. — Неандерталец и человек современного физического облика отделились значительно позже, около 500 тысяч лет назад. Как эти три вида взаимодействовали между собой — вопросы для дальнейших исследований. Сейчас нам все это предстоит осмыслить. Главная задача дальнейших исследований — интерпретировать эту находку в том контексте, который нам уже хорошо известен.
«Порванная записка» древней ДНК
Информация о находке археологов СО РАН, генетический анализ которой позволил определить новый вид древнего человека, облетела весь мир. Она обрастает археологическими и антропологическими подробностями, гипотезами, сравнениями. Но возникают и вопросы, адресованные прежде всего генетикам. Как долго может сохраняться ДНК человека? Что, кроме видовой принадлежности, пола и возраста, можно восстановить по алтайской находке? И, наконец, почему извлечение и расшифровка гена состоялись в Германии, а не в России?
На эти вопросы отвечает заместитель председателя СО РАН, председатель Объединенного ученого совета по биологическим наукам, директор Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН академик Валентин Власов.— Недавно считалось, что ДНК не может долго сохраняться — по крайней мере, в таком состоянии, которое позволяет ее секвенирование (прочтение). И читать можно было только целые, длинные цепочки ДНК. Но в последние годы в секвенировании ДНК произошел настоящий прорыв. Благодаря новым приборам, новым программным средствам и методикам интерпретации результатов стало возможным читать короткие отрезки ДНК, к тому же «много и сразу». Это похоже на восстановление текста порванной записки по клочкам с буквами. Точнее будет даже другое сравнение. Прежняя технология секвенирования позволяла, скажем так, восстановить текст поэмы «Евгений Онегин» по крупно порванным страницам одного экземпляра, а сегодняшняя — по мелким клочкам нескольких. К тому же появилась возможность читать поврежденные ДНК: их сохранность зависит от условий пребывания. В холодной и сухой среде, защищенной от бактерий, ДНК на самом деле может сохраняться очень долго: даже не десятки тысяч лет, как ДНК алтайской находки, а до сотен тысяч, иногда — до порядка миллиона лет.
Современных центров секвенирования в мире достаточно много. Но выполнить трудную задачу, стоявшую перед специалистами германского Института Макса Планка, смогли бы лишь некоторые университеты в США и китайский Центр геномных исследований. Это очень дорогие работы. Причем сама процедура прочтения гена стоит десятки тысяч евро, зато оборудование, создание методик и технологий, наработка баз влекут удорожание до миллионов. Европейцы и американцы могут позволить себе работы по секвенированию ДНК древних людей: в том же Институте Макса Планка был прочитан геном неандертальца. В большинстве стран подход прагматичен — деньги выделяются в основном на медицинское «прочтение», которое гораздо проще археологического, потому что у живого человека можно взять сколько угодно цепочек ДНК полной длины. Впрочем, в Сибирское отделение в ближайшее время поступит очень современное оборудование. Оно предназначено тоже для медицинского секвенирования. Что касается задачи, которую выполнили германские ученые, то, по словам Валентина Власова, СО РАН технически будет готов к подобным исследованиям через год-два.
— Вообще, центров немедицинского секвенирования и не должно быть много, — считает он. — Во-первых, как я уже сказал, это дорогие исследования. Во-вторых, оборудование и программное обеспечение стремительно устаревают. В-третьих, такая специфическая задача, как работа с древними ДНК, требует специальных приборов и навыков работы, привлечения высококлассных специалистов. Совместная работа сибирских археологов и генетиков из Лейпцига — очень хороший пример международного научного сотрудничества, принесшего на самом деле сенсационный результат, интересный для всего человечества.
Академик Власов особо отмечает, что из артефакта Денисовой пещеры — фрагмента фаланги пальца — немецкие коллеги смогли извлечь митохондриальную ДНК. Это специфическая ДНК. Совокупность всех генов организма, его полный хромосомный набор находится в ядре клетки, а не в митохондрии, автономной внутриклеточной органелле. Считается, что митохондрии эволюционно произошли от бактерий, которые внедрились в качестве сожителя (симбионта) в будущую клетку. Поэтому они имеют собственную ДНК. Митохондриальная ДНК является кольцевой молекулой (подобно кольцевым ДНК бактерий). Она часто используется в генетических исследованиях, так как передается только по материнской линии, по крайней мере, у человека. Это помогает восстановить родственные связи, но в случае с алтайской находкой такая задача вряд ли актуальна.
Митохондриальный геном кодирует ограниченный набор белков, РНК и генов. Из него можно узнать то немногое и общее, о чем уже сообщалось. Главное — обнаружен новый биологический вид, новый древний гоминид, предшествовавший Homo sapiens, но не бывший его предком. Установлен пол — женский — и возрастной интервал, пять-восемь лет от роду. Единственная информация, которую еще можно извлечь из митохондриальной ДНК, — это несколько наследственных заболеваний. Что же касается внешности, особенностей организма, полного анамнеза и многого другого, что интересует исследователей, то для их понимания все-таки требуется не митохондриальная, а ядерная ДНК.
