Но вернемся к человеческим костям из Сима-де-лос-Уэсос. Как мы помним, ископаемых людей из этой пещеры, живших 430 тыс. лет назад, традиционно относили к виду Homo heidelbergensis. Предполагается, что от разных популяций этого вида, широко расселившегося по Старому Свету, произошли три поздних и самых развитых в культурном плане вида Homo: сапиенсы в Африке, неандертальцы в Европе и денисовцы в Азии. В строении черепов испанской популяции, как говорилось выше, есть типичные неандертальские признаки, а по строению лицевой части черепа это вообще, можно сказать, неандертальцы. Так что по своей морфологии, как и по времени жизни, люди из Сима-де-лос-Уэсос – превосходные кандидаты на роль неандертальских предков. Но что скажет палеогенетика?
В декабре 2013 года археологи и палеогенетики из Испании и Германии сообщили об успешной реконструкции почти полного митохондриального генома одного из представителей этой древней популяции. Для этого пришлось преодолеть множество трудностей и придумать новые методы очистки и анализа крошечных фрагментов ДНК, сохранившихся в костях (Meyer et al., 2013).
ДНК извлекли из бедренной кости, причем для получения достаточного количества генетического материала пришлось израсходовать почти два грамма кости. Это очень много, если учесть, что в каждой клетке присутствуют сотни экземпляров митохондриальной ДНК. Но главная трудность заключалась не в малочисленности сохранившихся кусочков генома, а в сильной загрязненности образцов фрагментами ДНК современного человека. Как-никак кости были выкопаны еще в 1990-е годы, и все это время с ними работали разные люди – брали в руки, раскладывали на своих грязных столах посреди чашек с кофе… Было бы странно, если бы в образцах после этого не оказалось современной человеческой ДНК. Как отличить ее от древней? Это вам не ДНК пещерного медведя, которую никак не спутаешь с человеческой, не говоря уже о том, что современные медведи редко заходят в лаборатории, загрязняя все вокруг своим генетическим материалом.
Чтобы отделить кусочки ДНК древнего человека от позднейших загрязнений, ученые применили несколько хитроумных “фильтров”. Во-первых, отбросили участки длиной свыше 45 нуклеотидов – маловероятно, что столь длинные фрагменты могли сохраняться так долго. Во-вторых, воспользовались тем обстоятельством, что однонитевые концы обрывков древней ДНК со временем накапливают характерные посмертные мутации. А именно: цитозин превращается в урацил в результате спонтанного дезаминирования. При секвенировании урацил прочитывается как тимин, давая в результате повышенную долю тиминов на концах последовательностей. Поэтому высокую долю замен Ц → Т ближе к концам фрагмента можно считать его “сертификатом подлинности”. Каждый обрывок сравнивали с человеческим митохондриальным геномом и, если оказывалось, что на концах обрывка слишком мало цитозинов заменилось тиминами, его не учитывали при реконструкции.
В качестве эталона для вылавливания фрагментов митохондриального генома сначала использовали мтДНК современного человека. Однако довольно быстро ученые заметили, что прочитываемые кусочки древней ДНК точнее всего совпадают с митохондриальным геномом не сапиенса и не неандертальца, а (сюрприз!) денисовского человека. После этого наряду с сапиентными образцами при сравнении стали использовать также и денисовские. По-разному комбинируя методы и критерии отбора данных, исследователи в итоге собрали три немного различающиеся реконструкции митохондриального генома древнего человека из Сима-де-лос-Уэсос. В самом полном из вариантов удалось восстановить 16 302 нуклеотидные позиции, что составляет 98 % митохондриального генома.
Изучение всех трех получившихся вариантов уверенно подтвердило неожиданный и удивительный вывод, что человек из Сима-де-лос-Уэсос по своей митохондриальной ДНК ближе к азиатским денисовцам, чем к неандертальцам и сапиенсам (рис. 3.1). Иными словами, денисовцы являются его ближайшими родственниками по прямой материнской линии.
Между тем, как уже говорилось, морфология и география свидетельствуют в пользу того, что кости из Сима-де-лос-Уэсос принадлежат предкам неандертальцев.
Как объяснить этот странный результат? Можно, конечно, предположить, что гейдельбергские люди из Сима-де-лос-Уэсос на самом деле являются близкой родней денисовцев, а к неандертальцам не имеют прямого отношения. Но такой вариант маловероятен – для этого пришлось бы допустить и параллельное появление неандертальских черт у неродственных групп европейцев, и проживание настоящих предков неандертальцев с родственниками денисовцев на одной территории без скрещивания (иначе в неандертальских геномах была бы куча денисовских примесей). Есть ли более правдоподобное объяснение?
Во-первых, нельзя забывать, что мтДНК сама по себе не дает полного и адекватного представления о родственных связях. Для этого нужно отсеквенировать ядерный геном. Митохондриальная ДНК передается только по материнской линии и размножается клонально, не участвуя в половом процессе и не рекомбинируя, то есть не обмениваясь гомологичными участками. В силу этих особенностей на эволюцию митохондриального генома сильнейшее влияние оказывает генетический дрейф, то есть случайные колебания частот встречаемости тех или иных аллелей (в данном случае – вариантов мтДНК).
Рис. 3.1. Эволюционное дерево митохондриальной ДНК поздних Homo. Горизонтальная длина ветвей отражает количество нуклеотидных различий (по которому можно судить и о времени, разделяющем концы и основания веточек). Самая верхняя ветвь соответствует человеку из Сима-де-лос-Уэсос. Видно, что его ближайшей родней являются люди из Денисовой пещеры. Неандертальцы по мтДНК ближе к сапиенсам, чем к денисовцам и людям из Сима-де-лос-Уэсос. В выборке сапиенсов присутствуют как современные, так и ископаемые представители нашего вида. Тот факт, что ветвь, соответствующая человеку из Сима-де-лос-Уэсос, получилась короче всех остальных, согласуется с древним возрастом этой находки и подтверждает работоспособность метода “молекулярных часов”. Указаны приблизительные датировки (в тыс. лет) четырех точек на дереве, полученные при помощи этого метода. По рисунку из Meyer et al., 2013.
Во-вторых, необходимо иметь в виду, что денисовская мтДНК[9] сама по себе весьма загадочна. Она рассказывает совсем другую генеалогическую историю, чем ядерные геномы. Судя по ядерным геномам, денисовцы – ближайшие родственники неандертальцев, причем и те и другие – достаточно близкая родня сапиенсов (книга 1, глава 5, раздел “Люди из Денисовой пещеры”). Однако по своей мтДНК денисовцы очень далеко отстоят и от сапиенсов, и от неандертальцев. Ядерные геномы – гораздо более надежная основа для реконструкции родственных связей. Поэтому самое правдоподобное объяснение состоит в том, что денисовцы на самом деле родичи неандертальцев (как и свидетельствуют ядерные геномы), а мтДНК у них – не “родная”, а привнесенная путем отдаленной гибридизации от каких-то совсем других людей. Например, от евразийских эректусов – потомков первой волны выходцев из Африки.
Известно немало случаев, когда эпизодическая межвидовая гибридизация приводила к тому, что в популяции какого-нибудь вида широко распространялась чужая мтДНК. Возможно, это и произошло с гейдельбергскими людьми – предками неандертальцев и денисовцев, пришедшими 500 тыс. лет назад или раньше в Европу и Азию (в то время как их родичи, предки сапиенсов, остались в Африке). Эти пришлые популяции, вероятно, скрещивались с древним местным населением – поздними представителями Homo erectus. А эректусы, как мы помним, впервые вышли из Африки и начали расселяться по Евразии очень давно – как минимум 1,8 млн лет назад (это датировка для людей из Дманиси).
Возможно, предки денисовцев и неандертальцев получили чужой вариант мтДНК при скрещивании с потомками этих первопоселенцев Евразии – азиатскими или европейскими эректусами (к которым, вероятно, следует относить и так называемого Homo antecessor, чьи кости возрастом около миллиона лет найдены неподалеку от Сима-де-лос-Уэсос; книга 1, глава 3, раздел “Первые европейцы”). В мигрирующих группах гейдельбергских людей, как часто бывает при миграциях человеческих племен, вероятно, преобладали мужчины, которые время от времени брали в жены местных женщин-эректусов.
Впоследствии этот привнесенный вариант мтДНК мог в результате дрейфа потеряться у неандертальцев (чья мтДНК указывает на близкое родство с сапиенсами в полном соответствии с “показаниями” ядерного генома) и закрепиться у денисовцев.
Разумеется, возможны и иные интерпретации. Например, этот вариант мтДНК мог присутствовать в предковой популяции H. heidelbergensis еще до того, как она подразделилась на предшественников сапиенсов, неандертальцев и денисовцев, – наряду с другим вариантом, который в итоге сохранился у нас и поздних неандертальцев. Впоследствии первый вариант закрепился у денисовцев, а в остальных популяциях потерялся. Данных явно недостаточно для уверенных выводов, но вариант с гибридизацией кажется более вероятным.
Следующий важный шаг в изучении людей из Ямы Костей был сделан в 2016 году, когда палеогенетикам удалось частично отсеквенировать фрагменты ядерного генома (Meyer et al., 2016). Данные по ядерному геному подтвердили родство людей из Сима-де-лос-Уэсос с неандертальцами. Теперь уже можно не сомневаться, что эти люди были близкой родней предков неандертальцев. Также вместе с кусочками ядерного генома был прочтен второй митохондриальный геном. Он оказался похожим на первый, то есть он тоже весьма далек от неандертальских митохондриальных вариантов и близок к денисовским. Это несколько снижает правдоподобность версии, согласно которой у предков неандертальцев встречался и этот вариант мтДНК, предположительно полученный от эректусов, и другой, более близкий к нашему, сапиентному, который и был унаследован поздними неандертальцами. После получения второго митохондриального генома исследователи допускают, что сценарий мог быть таким: общие предки неандертальцев и денисовцев имели только один вариант – тот, что сохранился у денисовцев. А у поздних неандертальцев он был вытеснен другим вариантом, полученным в результате гибридизации с какими-то родичами древних сапиенсов и оттого более похожим на наш.