Горячая десятка АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ: научные итоги 2021 года
Редактор портала АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ
Ужасные волки, прекрасные неандертальцы, злобные шимпанзе, хвосты, которые мы потеряли и денисовские кости, которые мы обрели в уходящем году… Традиционная горячая десятка АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ, ТОП-10 открытий 2021 года, которые понравились и запомнились нашей редакции.
№1. Ужасный волк – кому товарищ?
Ужасный волк - замечательное животное, которое обитало в Америке с 250 до 13 тыс. лет назад. Ужасный волк особенно прославился после выхода «Игры престолов», где фигурируют «лютоволки» (Direwolves). Размером ужасный волк был с самых крупных серых волков, весил порядка 70 кг, однако обладал очень большими зубами и мощным укусом, был коренаст, и охотиться предпочитал на крупную добычу. Ужасные волки были когда-то очень многочисленны – встречались чаще, чем серые волки, красные волки и койоты.
Многие специалисты полагали, что ужасный волк очень близок к привычным нам серым волкам, чуть ли не на уровне подвида. Уж больно сходно их строение.
Но теперь слово взяли генетики. Исследователи получили ДНК из 5 образцов костей ужасного волка возрастом от 13 до 50 тысяч лет.
Анализ ДНК показал, что ужасный волк сильно отличается и от серых волков, и от койотов; он состоял с другими волкоподобными лишь в дальнем родстве.
Получилось, что родословное дерево псовых включает три главные ветви — ужасных волков, африканских шакалов и всех остальных волкоподобных. Итак, «лютоволков» необходимо выделить в отдельный род Эноцион. А сходство их с серыми – результат параллельной эволюции.
Удалось установить и примерную хронологию: последний общий предок ужасных волков и других волкоподобных жил около 5 млн 700 тыс. лет назад. Вдумайтесь! Ведь последний общий предок шимпанзе и человека жил немногим раньше.
Остаётся вопрос: почему столь успешные когда-то ужасные волки вымерли?
№2. Неандертальские микромозги из пробирки
Хотя мы и отличаемся от ископаемых видов людей, у нас гораздо больше общего, чем различий. Ученым известно не так много генов, работа которых бы у современных людей отличалась от неандертальского варианта. Один из таких генов, известных ученым - NOVA1, этот ген влияет на формирование связей между нейронами. Известно, что мутации в NOVA1 могут приводить к неврологическим расстройствам.
В гене NOVA1 оказалась нуклеотидная замена, которая не встречалась у неандертальцев, денисовцев и шимпанзе, но присутствовала у всех современных людей из базы «1000 геномов».
Вот исследователи и решили проверить, к каким отличиям в строении мозга приведёт работа архаического варианта NOVA1. Но как это сделать? Идея выращивания «микромозга» в пробирке звучит фантастически, но на самом деле, подобное делается не первый год и уже по обкатанной процедуре. Для этого даже существует специальный набор, который продаётся за 400$. Этот «кит» позволяет вырастить из эмбриональных стволовых клеток крошечное подобие мозга с нейронами, глией, извилинами коры и даже зачатками глаз — так называемый церебральный органоид.
Суть эксперимента в том, чтобы вырастить часть органоидов обычного, сапиентного типа, а другие — генетически модифицированные. С помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 исследователи заменили в человеческих стволовых клетках современный вариант NOVA1 на архаический и получили несколько «выводков» органоидов — из обычных стволовых клеточных линий и из отредактированных.
Сразу выяснилось, что носители архаического варианта получились меньших размеров. Кроме того, их поверхность оказалась более морщинистой, форма - неправильной. Такие клетки разрастались медленней и процесс созревания этих органоидов занял больше времени. Обнаружились и отличия в структуре тканей.
Итак, исследователям впервые удалось воочию наблюдать влияние архаического генетического варианта на строение и функционирование человеческого мозга — пусть и на очень приблизительной модели.
№3. Миллионолетняя ДНК рассказала об эволюции мамонтов
До недавнего времени древнейшей ядерной ДНК животного, которую удалось прочитать, был геном лошади из многолетней мерзлоты, жившей около 700 тыс. лет назад. А теоретическим пределом для палеогенетики считался 1 млн лет.
И вот, наконец, рубикон, похоже, пройден: в Nature опубликована статья о прочтении геномов из трёх мамонтовых зубов, два из которых, по-видимому, древнее 1 млн лет.
Все три зуба, попавшие в руки исследователей, происходят из из ранне- и среднеплейстоценовых отложений северо-восточной Якутии. Образец «Крестовка» строением похож на зуб степного мамонта, и найден в отложениях возрастом около 1,2 млн лет. Второй образец, «Адыча», тоже принадлежал степному мамонту, его вероятный возраст не менее 1 млн лет. Третий зуб, «Чукочья», относится к ранней форме шерстистого мамонта, ему должно быть от полумиллиона до 800 тыс. лет.
Вот из этих-то зубов специалистам и удалось извлечь значительную часть геномов.
Но кем же хозяева зубов приходились другим, более поздним мамонтам из Европы, Сибири и Северной Америки? Оказалось, что Чукочья и Адыча родственны популяции, предковой для всех мамонтов позднего плейстоцена, а вот Крестовка относилась к другой группе, доселе не описанной.
А особенно интересно происхождение североамериканского мамонта Колумба, геном которого участвовал в сравнении. Он оказался настоящим гибридом, то есть результатом смешения линии «Крестовки» и линии шерстистого мамонта.
Исследователям известны некоторые генетические особенности, которые, как полагают, лежали в основе адаптаций шерстистых мамонтов к арктическому климату. Они связаны с ростом волос, термальной чувствительностью, жировыми отложениями. Выяснилось, что большинство этих генетических вариантов уже присутствовали у Адычи и Чукочьи. Видимо, уже столь древние сибирские мамонты успели обрасти густой шерстью и приобрести морозостойкость.
Всё это здорово, но главный результат, на мой скромный взгляд — принципиальная возможность получения ДНК из остатков возрастом в миллион лет и даже больше.
№4. Коммунальная пещера: как три вида людей жили на Алтае
Множество исследований этого года касается денисовцев.
Несколько лет назад исследователи убедились, что из осадочной породы, то есть попросту из грунта, возможно извлекать древнюю ДНК.
Теперь учёные взялись за большой проект: провели генетический анализ 728 проб отложений разной древности, собранных в Денисовой пещере.
В итоге генетические последовательности древних людей нашлись в 175 образцах, охватывающих почти все слои Денисовой пещеры.
Денисовскую ДНК нашли в 79 образцах, неандертальскую в 47. ДНК современных людей обнаружилась в 35 образах. Причём в 10 пробах грунта удалось зафиксировать ДНК сразу двух разных видов гоминин.
Древнейшая денисовская мтДНК найдена в образце возрастом около 250 тыс. лет. Пока что это древнейшая дата появления людей в пещере. В этом и более поздних слоях Денисовой пещеры вплоть до 170 тыс. лет назад встречается только денисовская ДНК. По-видимому, неандертальцы пришли в эти края потом.
В слоях, сформировавшихся 160—60 тыс. лет назад, найдены генетические следы и неандертальцев и денисовцев. Впрочем, в период между 120 и 97 тыс. лет денисовские следы отсутствуют — по-видимому, в этот период пещера принадлежала только неандертальцам.
А кто создал изделия верхнего палеолита, найденные в пещере, в том числе костяные орудия, украшения? Интригующий вопрос: были это денисовцы или сапиенсы? Увы, пока непонятно, так как в слоях начала верхнего палеолита исследователи нашли ДНК и денисовцев, и неандертальцев, и сапиенсов.
В продолжение темы денисовцев – совсем свежая новость:
№5. Новые денисовцы и неандерталец из Денисовой пещеры
Хотя про денисовцев много пишут, известно про них мало. Мы знаем, что денисовцы отделились от общего с неандертальцами предка 400 тыс. лет назад, что они были, вероятно, смуглыми и темноволосыми, обладали очень крупными зубами. И всё. Побольше бы находок!
И не то чтобы слои Денисовой пещеры были бедны костными остатками. Но 95% найденных здесь костей — неопределимые обломки. Ещё лет 15 назад на них махнули бы рукой. Но теперь на помощь приходит палеопротеомика — анализ остатков древних белков, сохранившихся в кости. Методику применили к почти 4 тысячам костных фрагментов, найденных в Восточном зале пещеры. И в пяти образцах исследователи обнаружили характерный автограф человекообразных приматов.
Дальше в дело пошла митохондриальная ДНК. Генетикам удалось прочесть полные митохондриальные геномы четырёх костей из пяти. Денисова 17 оказалась неандертальской, а остальные — Денисова 19, 20 и 21 — попали в диапазон изменчивости денисовцев.
Вероятный возраст неандртальской косточки 134 тыс. лет, и этот индивид приходился другим неандертальцам Денисовой пещеры весьма дальней роднёй.
А что можно сказать про новых денисовцев? Их возраст около 200 тыс. лет, то есть они оказываются древнейшими известными денисовцами.
И теперь очень интересная деталь: до этого момента денисовцев находили или в слоях с малым числом археологических находок, или там, где могли обитать и неандертальцы, поэтому «денисовская культура» оставалась предметом споров. Теперь же речь идёт о слое, очень насыщенном археологией: более 3 тыс. каменных артефактов на квадратный метр. И никого, кроме денисовцев, в этом слое не находили, то есть в создателях орудий можно быть уверенным.
Археологические находки относятся к раннему среднему палеолиту и, как подчёркивается в статье, эта индустрия не имеет прямых а.налогов в Северной и Центральной Азии. Ближайшая параллель находится на Ближнем Востоке, орудия такого типа находили на знаменитых израильских памятниках с датировками от 400 до 250 тыс. лет. Сходство — это хорошо, но между Левантом и Алтаем — 6 тысяч километров. В этом промежутке отсутствуют какие-либо археологические находки, которые могли бы связать денисовцев с ближневосточными архаическими сапиенсами. Вывод авторов статьи немного предсказуем: нужно искать.
И следом – новость о самой интересной находке как раз с Ближнего Востока.
№6. Нешер Рамла — предок неандертальцев?
Нешер Рамла — это карстовый провал на склоне Иудейских гор. При раскопках в нем археологи обнаружили человеческие кости: часть черепа и почти целую нижнюю челюсть, в которой сохранился единственный зуб и корни от остальных зубов. Череп и челюсть, вероятно, принадлежали одному индивиду.
Возраст находок - около 125 тысяч лет. В это время на территории Леванта обитал жил кто-то похожий на сапиенсов или неандертальцев. Однако, судя по всему, человек из Нешер Рамла отличался удивительной архаичностью. Он походил то ли на гейдельбергского человека, то ли даже на Хомо эректус, хотя в строении нижней челюсти есть и неандертальские черты.
По мнению авторов исследования, на Ближнем Востоке когда-то существовала некая популяция своеобразных архаических людей. Возможно, эта группа внесла свой вклад в происхождение классических европейских неандертальцев.
Правда, 125 тыс. лет назад - поздновато, в это время неандертальцы уже прочно обосновались в Европе. Поэтому авторы исследования находчиво называют человека из Нешер Рамла поздним, «пережиточным» представителем этой группы.
Кстати, учитывая время и место, именно с этой группой могли скрещиваться ранние ближневосточные сапиенсы.
Сразу два исследования в нашем топе касаются агрессивного и ксенофобского поведения шимпанзе.
№7. Зачем шимпанзе убивают горилл?
Приматологам впервые удалось наблюдать столкновения шимпанзе и горилл в дикой природе. Произошло это в национальном парке Лоанго в Габоне, где бок о бок живут и шимпанзе, и равнинные гориллы.
Раньше двум видам человекообразных как-то удавалось уживаться более менее мирно и даже кормиться рядышком. И вот в 2019 году ученые зафиксировали две кровавые стычки.
В обоих столкновениях агрессия исходила от шимпанзе, которые хотя и уступали гориллам в силе и размерах, но численно превосходили их и использовали преимущества групповой атаки.
Увы, оба раза жертвами нападения стали детёныши, которых шимпанзе отбирали у горилл. Во втором случае убитого гориллёнка шимпанзе частично съели.
Оба конфликта очень похожи на столкновения, происходящие между конкурирующими группами шимпанзе. Возможно, на горилл шимпанзе смотрели под таким же углом — как на конкурентов за территорию и за пищу.
№8. Шимпанзе убили детёныша-альбиноса
Приматологам, наблюдающим за обезьянами в заповеднике Будонго в Уганде, улыбнулась редкая удача: у молодой самки шимпанзе родился детёныш-альбинос. Подобный случай в дикой природе зафиксирован впервые.
Альбиносы вообще крайне редки у приматов. До сих пор был известен единственный альбинос шимпанзе — самка Пинки, пойманная младенцем и прожившая в неволе 9 лет. Наблюдения за шимпанзе-альбиносами за пределами зоопарков вообще отсутствуют.
Увы, наблюдать удалось недолго. Другие шимпанзе отнеслись к необычному новорожденному крайне агрессивно. И хотя самка пыталась спрятаться, спустя четыре дня соплеменники отобрали у нее детеныша и мигом растерзали.
Словом, если вы чем-то необычны, если ваша внешность или поведение отличаются от того, к чему привыкло ваше окружение, — радуйтесь, что вы не шимпанзе.
№9. На высоте 4000 метров найден автограф детей денисовцев
Недалеко от деревни Кесанг на высоте более 4000 м когда-то находился термальный источник. Здесь на застывшем травертине археологи обнаружили древние отпечатки рук и ног. На поверхности виднеются пять следов ладоней и пять следов стоп. Четыре отпечатка ног правые, а один левый опечатан поверх других следов.
Судя по размерам, следы стоп могли принадлежать одному индивиду, ребёнку 7—8 лет.
Отпечатки рук более разнообразны по размерам и форме, но не выходят за пределы изменчивости Homo sapiens. Их мог оставить 12-летний подросток.
Исследователи датировали травертиновый слой, в котором отпечатались следы, с помощью уран-ториевого метода. Выяснилось, что слой сформировался около 200 тыс. лет назад. А известно, что травертин затвердевает достаточно быстро, так что 200 тыс. лет – это примерный возраст отпечатков, которые кто-то оставил в еще не застывшей породе.
Вряд ли такой набор следов получился случайно. Этому противоречит наличие рядышком отпечатков и рук, и ног — подобные сочетания в археологии встречаются крайне редко. Представьте, что двое детей играли у источника и намеренно оставили эту мозаику из следов. В результате получилась некое «произведение наивного искусства». Для сравнения, другие известные отпечатки ладошек в пещерах, считавшиеся раньше древнейшими, в 4 раза моложе.
Получается, самыми первыми художниками среди людей были детишки. И это происходило на высоте 4 км. Дети гор! Надо добавить, что именно на Тибетском плато, в пещере Байшия не так давно была найдена денисовская челюсть возрастом 160 тысяч лет.
Следов сапиенсов такой древности здесь ещё никто не находил. Так что очень вероятно, что авторы отпечатков были денисовцами!
№10. Хвост у предков человека исчез очень быстро
Многие приматы могут похвастаться шикарным хвостом. Но не человекообразные. У шимпанзе, горилл, орангутанов, гиббонов и человека хвоста нет. Вероятно, около 25 млн лет назад у общего предка современных человекообразных хвост пропал, оставив после себя только жалкий копчик.
Недавние исследования генетиков позволили пролить кое-какой свет на генетику хвоста. Этому помогло изучение бесхвостых мышей-мутантов. Учёные получили список из 31 гена, играющего роль в формировании хвостов у млекопитающих.
Авторы нового исследования сравнили 31 «хвостатый» ген человека и других приматов. Помимо людей, анализировались гены пяти видов человекообразных обезьян и пятнадцати их хвостатых родственников. И тут исследователей ждала удача: они обнаружили кусок генетической последовательности около 300 нуклеотидов – вставку в гене TBXT, присутствующую только у человекообразных.
Сам ген TBXT очень интересный. Показано, что мутации в кодирующей части генов-ортологов TBXT приводят к потере хвоста не только у мышей, но и собак, рыб и даже кошек породы мэнкс. Может, и у человекообразных тоже?
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи методами генной инженерии получили мышей, у которых ген TBXT работал так же, как у человека. У многих таких мышат хвост развивался ненормально: он был либо укорочен, либо искривлён, а у нескольких особей отсутствовал вовсе.
Это, конечно, не является неопровержимым доказательством, что именно так у наших предков исчез хвост, но подобный сценарий очень вероятен. А ведь это значит, что древние человекообразные лишились хвоста очень быстро, для этого не потребовалось тысяч поколений. Какая-то обезьяна — «счастливый» носитель мутации в гене TBXT — 25 миллионов лет назад родилась короткохвостой, и эта особенность почему-то оказалась столь полезной, что распространилась среди всех её потомков.
Конечно, остаётся вопрос: чем же так полезно исчезновение хвоста?
