Горячая десятка АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ: научные итоги 2020 года
Редактор портала АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ
Плавали полинезийцы в гости к индейцам или наоборот? Грозит ли нам «Планета обезьян»? Как связан коронавирус и неандертальские гены? И как изучают водяные колёса, от которых ничего не осталось? Уже который год АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ в декабре подводит научные итоги: мы рассказываем о самых ярких событиях, произошедших за год в антропологии и археологии. Конечно, это не строгий рейтинг. Скорее, это исследования, которые понравились и особенно запомнились редакции АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ в 2020 году.
1. Денисовцы населяли Тибет в течение 100 тысяч лет
Исследователи собирают образцы пород в тибетской пещере, чтобы затем попытаться выделить из них ДНК.
Когда в 2017 году появилось сообщение о революционной технологии извлечения древней ДНК прямо из земли, было очевидно, что такой подход поможет в разрешении многих спорных антропологических вопросов. Один из таких спорных вопросов — время и место обитания денисовцев. Известные останки этих загадочных людей пока ограничивались Денисовой пещерой на Алтае: фаланга мизинца, три зуба, обломок черепа. Негусто. Недавно коллекция денисовских костей пополнилась нижней челюстью из пещеры Байшия в высокогорьях Тибета (3280 м над уровнем моря!), с датировкой 160 тыс. лет. Но ДНК в находке не сохранилась, так что определение её как денисовской было сделано на основании протеомного анализа, то есть исследования остатков древних белков. По сути, выводы о принадлежности челюсти денисовцу основывались на совпадении небольшого числа аминокислот. Это тоже неплохо, но остаётся место для сомнений. Вот тут и пригодился инновационный подход к анализу ДНК!
Теперь специалисты взяли из разных слоёв пещеры образцы породы и попробовали выделить из них митохондриальную ДНК. К радости учёных, во всех слоях, кроме 8 и 9, нашлись следы геномов млекопитающих. В отложениях обнаружилась ДНК ископаемых животных, включая гиен и носорогов. И — самое замечательное — слои 2,3,4 и 7 содержали фрагменты человеческой мтДНК, которую генетики сравнили с ДНК современных людей, неандертальцев, денисовцев и гоминин из испанской пещеры Сима де лос Уэсос. Больше всего совпадений оказалось с денисовскими последовательностями.
Теперь можно точно утверждать, что денисовцы жили в районе пещеры Байшия от 100 до 60 тыс. лет назад (а с учетом датировки челюсти, и 160 тыс. лет назад). Вероятно, архаичные гоминины бродили по Тибету и позднее, но перемешанный характер слоёв 3 и 2 не позволяет точно сказать, встретились ли эти существа с современными людьми, пришедшими на Тибет 30—40 тыс. лет назад. Тут, конечно, нужно вспомнить о генетических адаптациях тибетцев к жизни на высокогорье, которые, вероятно, имеют денисовское происхождение.
Источник
2. Дедушка неандертальцев и сапиенсов
Реконструкция Homo antecessor
Палеогенетика – это круто, но далеко не во всех древних останках сохраняется ДНК. И тут на выручку спешит протеомный анализ. Даже в ископаемых костях, в которых уже нет ДНК, могут ещё оставаться следы белков, а их аминокислотный состав можно сравнивать с составом белков современных организмов.
В небольшой пещере Гран Долина в Атапуэрке в 1994 году нашли останки особого вида человека — Homo antecessor. Кости принадлежали подростку, который, судя по характерным следам на костях, около 800 тысяч лет назад стал жертвой каннибалов. Прозвучала гипотеза: уж не общий ли это предок сапиенсов и неандертальцев?
Вопрос оставался спорным, и вот тут, за неимением ДНК, помочь могла бы палеопротеомика. В качестве образца специалисты взяли коренной зуб из Гран Долина. И исследователям улыбнулась удача: в эмали зуба удалось обнаружить следы белков, по всем признакам — древних.
Что же показал анализ протеома? Во-первых, судя по наличию специфических белков, кодируемых на Y-хромосоме, индивид из Гран Долины был мужского пола.
Во вторых, что самое интересное, антецессор получился ближайшим родственником последнему общему предку сапиенсов, неандертальцев и денисовцев. Это здорово. Понятным становится сочетание сапиентных и неандертальских особенностей юноши из Гран Долина: в его хмуром лице уже угадывались черты далёких потомков!
Источник
3. Новый скелет неандертальца Шанидар Z
Грудная клетка скелета Шанидар Z.
В середине XX века в большой карстовой пещере Шанидар в Ираке обнаружили останки 10 неандертальцев. Широко известной пещера стала благодаря знаменитому погребению «с цветочной пыльцой» Шанидар 4. В могиле оказались скопления пыльцы нескольких видов цветов, и это некоторые археологи трактовали как свидетельство сложного погребального ритуала.
В 2014 году в Шанидар снова пожаловали археологи. Учёные вовсе не рассчитывали найти что-то особенное, а всего лишь хотели уточнить расположение старых находок и датировать их. Неожиданно, исследователи обнаружили в пещере, на глубине 7 метров, новые человеческие кости - рёбра, позвонки и часть кисти, придавленные двумя большими камнями, а затем – раздавленный череп, еще одну кисть, лопатки, ребра и другие кости. Новый комплектный неандертальский скелет, чуть ли не впервые за более чем 10 лет! Этот человек как будто спал, подложив левую руку под голову. Что там с ногами, неясно — они ещё не раскопаны.
Надо сказать, что после естественной гибели редко остаются скелеты в анатомическом положении. Поэтому археологи полагают, что как минимум часть неандертальцев в Шанидаре были намеренно погребены.
По предварительным данным, новенький неандерталец, названный пока что «Шанидар Z», был захоронен 60—70 тыс. лет назад.
Источник
4. Очень длинная цепочка древних следов
Так могла выглядеть доисторическая женщина, оставившая следы в Уайт-Сэндс
Описана самая длинная цепочка человеческих следов из когда-либо найденных археологами. Находки сделаны на территории Национального парка Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. Это две параллельные цепочки отпечатков босых ног: одна в направлении на север, другая, видимо, более поздняя — на юг. Следы были когда-то оставлены во влажном песке, на котором затем образовалась соляная корка. Длина обследованной дорожки следов 800 метров, а весь путь продолжается ещё как минимум метров на 600, но заходит на территорию, которую исследовать уже нельзя — там расположена американская военная база.
Что можно сказать о человеке, оставившем эти следы? Судя по всему, туда и обратно прошёл один и тот же индивид — то ли подросток, то ли взрослая женщина небольшого роста.
Теперь об интересных особенностях. Во-первых, при движении на север человек слегка сильнее опирался на левую ногу. Как будто бы нёс с левой стороны какой-то груз. При движении на юг такой особенности не было.
Во-вторых, как минимум в трёх местах к следам взрослого неожиданно добавляются отпечатки детских ножек — вероятно, ребёнка не старше 3 лет. Исследователи предположили, что этого малыша и тащил тот, кто спешил на север. Судя по следам, взрослый иногда ставил ребенка на землю — чтобы отдохнуть, ухватить свою ношу поудобнее или перешагнуть большую лужу. В обратном направлении пешеход прошёл уже с пустыми руками.
Это ещё не всё. Минимум трижды дорожку человеческих следов пересекают отпечатки ног мамонтов. Пересеклись пути человека и с гигантским ленивцем. Зверь приблизился с востока, замер, поднялся на задние лапы и «потанцевал» по кругу, прежде чем двинуться дальше. Возможно, он вставал вертикально, чтобы принюхаться, как делают современные медведи. Пахнет ужасными двуногими хищниками, лучше уносить лапы. Кстати, когда это всё случилось? Вероятно, между 10 и 14 тысячами лет назад.
Источник
5. Древнейшая мельничная фабрика
Реконструкция мельничного комплекса в Барбегале
Знаете ли вы, что производственные комплексы появились еще в античности? Древнейшим примером такого рода считается система из 16 водяных мельниц, построенная в Барбегале, на юге Франции во 2 веке нашей эры. Эта «мельничная фабрика» могла производить, по разным оценкам, от 4 до 25 тонн муки в день. Теперь специалисты узнают удивительные подробности работы «первой фабрики». А помогают археологам заглядывать в прошлое… карбонатные корки.
Водяные колёса и многие другие части, сделанные из дерева, давно истлели, Однако за годы работы части мельниц, контактировавшие с водой, покрылись толстой коркой карбонатных отложений. Карбонат кальция откладывался на стенках каналов и на деревянных деталях водяных колёс. Многочисленные фрагменты корок попали в руки специалистам.
Что же удалось узнать? Карбонатная корка, нарастая, образует последовательность по-разному окрашенных слоёв. Фактически, в этих прослойках записана история мельниц. Сочетая такой подход с изотопным анализом, удалось вычислить, что на желобах карбонаты непрерывно откладывались в течение 6, а то и 10 лет, но детали колёс обновляли чаще: раз в 3—4 года. Кроме того, западная половина комплекса работала круглый год, а восточную останавливали в конце лета на несколько месяцев, когда поток воды уменьшался.
Ещё одна деталь. Ранее полагали, что водяные колёса мельниц располагались снаружи зданий, под открытым небом. Однако карбонатные отложения в открытых водоёмах, куда попадает много солнца, обычно пористые и содержат органические остатки. В Барбегале же корки плотные и без какой-либо органики — такие образуются в пещерах и в закрытых водопроводах. Исследователи делают вывод, что вся конструкция мельниц находилась в помещении.
А вот особенно интригующее открытие. На некоторых фрагментах корок специалисты обнаружили отпечатки следов от пилы. Эти следы поразили учёных своей регулярностью, чёткостью и прямизной. По мнению исследователей, это означает, что для распилки дерева использовалась не ручная, а механическая пила, возможно, с гидравлическим приводом. Если догадка верна, то в руки к археологам попало древнейшее свидетельство использования механической пилы.
Источник
6. Генетики увеличили мозг обезьянок
Сравнение головного мозга двух игрунок. Слева мозг обычной обезьянки, справа — с экспрессией человеческого гена ARHGAP11B.
Считается, что именно увеличение новой коры головного мозга в процессе эволюции сделало человека человеком. За последние три миллиона лет наш мозг вырос почти в три раза, но в результате чего? Одной из причин, возможно, было возникновение специфического человеческого гена ARHGAP11B. Этот ген возник когда-то в результате серии мутаций у наших предков; есть он и у неандертальцев и денисовцев. Показано, что у трансгенных эмбрионов мышей и хорьков — носителей ARHGAP11B увеличивались размеры новой коры.
Теперь исследователи затеяли новый эксперимент. С помощью модифицированного вируса человеческий ген ARHGAP11B внедрили в оплодотворённые яйцеклетки обезьянок-игрунок. Полученные ранние эмбрионы ввели затем семи самкам. Беременность игрунок прервали на 101 дне и занялись изучением получившихся эмбрионов.
У пяти из них в коре мозга зафиксировали работу гена ARHGAP11B. У этих эмбрионов неокортекс действительно увеличился в размерах, причём на поверхности появились «извилиноподобные структуры» — в отличие от гладкой поверхности мозга обычных обезьянок. Эти структуры возникли, как полагают исследователи, в результате увеличения числа нейронов поверхностного слоя.
Увеличение размеров мозга видно невооружённым глазом на фотографии — правда, для демонстрации авторы наверняка выбрали самый впечатляющий экземпляр.
Как заявил в пресс-релизе соавтор исследования Виланд Хаттнер, дать возможность родиться обезьянам с человеческим геном было бы безответственно и неэтично. Но мы-то понимаем, что исследователи попросту боялись развития событий по сценарию «Планеты обезьян».
Источник
7. COVID-19 и неандертальские гены
Распространённость «рискового» неандертальского гаплотипа
Это исследование коснулось главной проблемы 2020 года - эпидемии коронавируса. Известно, что болезнь, вызванная этим вирусом, может протекать очень по-разному - от полного отсутствия симптомов до тяжелейших осложнений с летальным исходом. Генетикам удалось выделить регион в человеческом геноме, который ассоциируется с тяжёлой формой COVID-19. Этот регион включал 6 генов на 3-й хромосоме.
Любопытно, что генeтические варианты в этом участке ДНК, ассоциированные с осложнениями COVID-19, сильно сцеплены друг с другом. Это значит, что если у человека обнаружился главный «рисковый» вариант, то скорее всего найдутся и остальные. Весь этот "рисковый" гаплотип охватывает около 50 тыс. пар нуклеотидов. Существование гаплотипа такой длины можно объяснять несколькими причинами. Одна из них - недавняя интрогрессия, то есть гаплотип достался современным людям в результате скрещивания. С кем? Может, с неандертальцами?
За проверку этой гипотезы взялись шведские учёные, генетик Хуго Зеберг и знаменитый палеогенетик Сванте Паабо. Не встречается ли «рисковый» гаплотип в известных геномах неандертальцев? И точно, главный «рисковый» вариант и ряд других, с ним сцепленных, нашлись у неандертальца из хорватской пещеры Виндия возрастом 50 тыс. лет.
Дальше Зеберг и Паабо проанализировали 5000 современных человеческих геномов. Они убедились, что все наборы «рисковых» вариантов, распространенные в Евразии, группируются с неандертальскими гаплотипами, и ближе всего к индивиду из Виндии. Видимо, именно эта неандерталка наиболее родственна тем древним гомининам, которые передали свои ДНК современному человеку.
А в каких современных популяциях «рисковые» варианты встречаются чаще? Оказалось, что они практически отсутствуют в Африке. Неандертальский гаплотип больше всего распространён на Юге Азии, с частотой 30%, и чаще всего встречается в Бангладеше. В Европе частота 8%, у американцев смешанного происхождения — 4%, а на востоке Азии ещё ниже.
Непонятно, почему «рисковый гаплотип» так распространился именно на Юге Азии. Возможно, эти генетические варианты были когда-то полезны для иммунитета южноазиатских популяций. И тот иммунный ответ, который работал против древних патогенов, в конечном итоге стал чрезмерно реагировать на новый вирус. Это, конечно, чистая спекуляция, что понимают и сами исследователи.
Источник
8. Генетики подтвердили гипотезу Тура Хейердала
Тур Хейердал и статуи острова Пасхи
Много лет назад знаменитый путешественник Тур Хейердал хотел доказать, что еще до европейской колонизации жители Нового Света могли контактировать с Полинезией. Такую гипотезу обсуждали и другие учёные, но вопрос остался открытым. Разрешить спор могла бы генетика. И вот впервые проведено масштабное исследование геномов полинезийцев. Что же показал анализ?
Очевидно, что у жителей Океании большая доля ДНК — родная, полинезийская. Но у многих островитян присутствует значительный европейский компонент - наследие эпохи колониализма. Однако у жителей востока Полинезии исследователи обнаружили заметный американский след, который делился на две части. Одна из них относится к южной части Южной Америки. Её доля выше у жителей острова Пасхи, у которых больше «европейской крови». Тут стоит вспомнить, что в 1888 году остров был аннексирован Чили и заполонен европейцами испанского происхождения. Вероятно, тогда в генофонд полинезийцев и попал этот американский компонент. А вот доля ДНК из таких стран Нового света, как Мексика, Эквадор, Колумбия у разных жителей острова Пасхи примерно одинакова. Она одинакова у тех, у кого высок европейский вклад, и у тех, у кого «колониального» следа не найдено вовсе.
Значит, поток генов из этой части Америки достиг острова Пасхи независимо от европейцев и когда-то давно, за столетия до колонизации. Древний американский компонент найден и у жителей других островов востока Полинезии. Исследователи пришли к выводу, что источник этого древнего компонента — популяции, близкие коренным жителям Колумбии.
Генетики оценили, когда та или иная примесь примешалась в ДНК полинезийцев. Так вот, европейская примесь попала к полинезийцам в конце XVIII — начале XIX веков. Это совпадает с историческими данными. А «индейский», колумбийский вклад существенно древнее: примерно XII-XIII век. Всё указывает на некий контакт 800 лет назад между полинезийцами и коренными жителями Южной Америки.
Исследователи полагают, что контакт произошёл не на острове Пасхи, американская примесь попала на Рапануи с другого острова и постепенно распространилась по всей Полинезии. Самая ранняя датировка примеси (1150 год) получилась для острова Фату Хива. Это Южные Маркизские острова.
Маркизы лежат на широте Эквадора, и расчеты показывают, что эти острова вполне достижимы при плавании из Южной Америки. Возможен, конечно, и обратный маршрут: группа полинезийцев отправилась в северную часть Южной Америки и вернулась, принеся с собой «индейскую кровь». Так из Полинезии в Америку или наоборот? Вопрос для дальнейшего изучения.
Источник
9. Неандертальцы — мастера верёвок
Тот самый отщеп G8 128.
В 2013 году археологам удалось обнаружить на французском памятнике Абри ду Марас то, что они сочли остатками неандертальских верёвок — в виде крошечных, видимых только в микроскоп фрагментов волокон, прилипших к древним орудиям. То, что некоторые из находок перекручены, по мысли исследователей, говорило об их искусственном происхождении. Но это, если честно, не слишком надёжные доказательства.
Археологи, копавшие в Абри ду Марас, продолжали искать, и их поиски дали наконец результат, удостоившийся публикации в Nature. Особый подход археологов заключался вот в чём: найденные артефакты не очищали от земли, а сразу же помещали в герметичные самозаклеивающиеся пакеты и отправляли в лабораторию, а там изучали под микроскопом. Находка, ставшая жемчужиной памятника — невзрачный шестисантиметровый кремневый отщеп G8 128, а точнее — белое пятнышко на его нижней стороне, которое оказалось кусочком скрученных волокон длиной 6 мм и толщиной 0,5 мм. Орудие обнаружили в слое возрастом 41—46 тыс. лет.
А дальше исследователи стали пристально разглядывать микрофото находки. Выяснилось, что это кусочек некоего изделия из трёх пучков волокон, причём каждый из пучков скручен против часовой стрелки, а все они вместе перекручены по часовой. Именно так плетут добротную верёвку. Судя по особенностям структуры, использовалась внутренняя часть коры какого-то хвойного растения.
Растительные волокна прилипли и к некоторым другим орудиям в Абри ду Марас, но ни в одном случае нет такого их переплетения, чтобы уверенно говорить об их искусственном происхождении. Пока что образец G8 128 — единственный, обладающий структурой плетёной верёвки. Тем не менее, находка из Абри ду Марас претендует на звание древнейшего изделия из растительных волокон.
Авторы исследования включают фантазию: для чего только верёвка не пригодилась бы неандертальцам! Сумки, подстилки, сетки, ткани, корзины, ловушки и даже плавсредства — вот на что были, возможно, способны неандертальцы, вооружённые верёвочкой.
Ссылка
10. Древние Homo скрещивались всегда и везде
Неандертальская женщина. Реконструкция
Генетики продолжают искать в геномах разных видов древних людей следы скрещивания. В новом исследовании использовался усовершенствованный алгоритм анализа геномов, заточенный на выявление таких следов. Первое, что обнаружили ученые — генетические последовательности, доставшиеся неандертальцам от наших прямых предков – древних сапиенсов. Такие последовательности составляли около 3% геномов двух неандертальцев. Реальный размер заимствованной части у неандертальцев должен, по оценкам исследователей, быть ещё больше — процентов 7. Выходит, что эти древние люди получили от наших предков больше ДНК, чем осталось от них у современного человека.
Учёные вычислили, что скрещивание произошло от 200 до 300 тыс. лет назад. По оценкам археологов, сапиенсы расселились по Евразии около 50 тыс. лет назад, то есть гораздо позже. Полученный результат означает, что до этого имела место ещё одна, более ранняя миграция из Африки.
Еще один интересный результат касается денисовцев. Примерно 1% генома достался денисовцам от неких сверхархаичных гоминин. По оценкам учёных, это скрещивание произошло более 225 тыс. лет назад. Кто же эти таинственные незнакомцы? Кто-то, чья линия отделилась от наших предков около миллиона лет назад. Вероятно, некие Homo erectus. На самом деле это не новость: раньше другая группа учёных получала подобный результат, причём в их исследовании доля «суперархаичной» ДНК у денисовцев составляла целых 6%. Однако теперь впервые удалось идентифицировать конкретные генетические последовательности этого архаического гоминина. Фактически генетикам в руки попал небольшой участок ДНК неизвестного Homo.
А поскольку денисовцы скрещивались с нашими предками, то, по-видимому, через них немножко суперахаичной ДНК досталось и нам! И действительно, анализ выявил около 15% от найденной архаичной последовательности в геноме одного из современных людей неафриканского происхождения. Исследователи полагают, что реальная цифра может быть раз в шесть выше.
Итак, что получается? Мы уже знаем, что неандертальцы и наши предки неоднократно скрещивались. Известно о смешении сапиенсов и денисовцев, а также о вкладе в человеческий генофонд ещё каких-то «денисовцеподобных» популяций. Раньше след неизвестных архаических гоминин находили в геномах африканцев. Теперь выясняется, что кто-то очень архаичный «наследил» в денисовской ДНК. Напрашивается вывод: разные группы древних Homo смешивались всякий раз, когда встречались друг с другом.
Ссылка
