Ученые так и не узнали, в какой именно точке пещеры была найдена челюсть. Но это не помешало определить возраст находки. Уран-ториевое датирование трех фрагментов отложившейся на челюсти карбонатной корки показало, что она сформировалась примерно 160 тыс. лет назад – в эпоху предпоследнего (рисского) оледенения. Надежность датировки подтверждается тем, что возраст трех проб, взятых с разных участков челюсти, оказался сходным (164,5 ± 6,2, 155 ± 15 и 163 ± ± 10 тыс. лет).
Таким образом, люди поселились на Тибетском нагорье как минимум на 120 тыс. лет раньше, чем считалось до сих пор[16].
Но кем были эти древнейшие горцы – неандертальцами, денисовцами, сапиенсами, реликтовыми эректусами или представителями какой-то доселе неизвестной ветви человеческого рода? Надежный ответ на этот вопрос могла бы дать древняя ДНК. Однако в челюсти из Сяхэ она не сохранилась (по крайней мере, в количестве, достаточном для обнаружения современными методами). Это общая проблема палеоантропологических находок, происходящих из районов с теплым климатом. В наши дни в Тибете даже на высоте 3300 метров гораздо теплее, чем на Алтае на высоте 700 метров, и эта разница, по-видимому, сохранялась в периоды оледенений.
К счастью, палеогенетики недавно усовершенствовали метод идентификации ископаемых костей по остаткам коллагенов – наиболее распространенных белков в человеческом организме, которые к тому же очень медленно разлагаются. Поэтому вероятность сохранения этих белков в костях крайне высока, выше, чем ДНК. С помощью этого метода в 2016 году было показано, что человеческие кости из Грот-дю-Рен, ассоциированные с шательперонской культурой (книга 1, глава 5, раздел “А все-таки их мозг рос иначе”, подраздел “Неандертальская душа и дорога слез”), принадлежали неандертальцам (Welker et al., 2016). Разработавшие этот метод ученые из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге – Фридо Уэлкер, его научный руководитель Жан-Жак Юбле и их коллеги – присоединились к команде китайских археологов, изучающих челюсть из Сяхэ. С таким коллективом профессионалов стало возможным то открытие, о котором пойдет речь.
Из дентина зубов (но не из самой челюстной кости) удалось извлечь фрагменты молекул древнего коллагена. Точнее, восьми разных коллагенов: COL1α1, COL1α2, COL2α1, COL3α1, COL5α1, COL5α2, COL9α1 и COL11α2. Древние белки отделялись от современных загрязнений несколькими способами, в том числе – по характерным химическим изменениям, происходящим при деградации белков (таким как дезамидирование глутамина и аспарагина и спонтанный гидролиз, ведущий к фрагментации белковых молекул). Для выделенных древних коллагенов определялась аминокислотная последовательность.
Рис. 4.2. Филогенетическое дерево гоминид, основанное на аминокислотных последовательностях шести коллагенов. Видно, что древний тибетец ближе всего к денисовцам из Денисовой пещеры. Рисунок также показывает, что имеющихся коллагеновых фрагментов достаточно для правильной реконструкции родственных связей гоминид (потому что дерево, построенное по фрагментам шести коллагенов, имеет правильную топологию, подтверждаемую полногеномными данными). По рисунку из Chen et al., 2019.
В итоге удалось надежно реконструировать значительную часть (от 2 до 61 %) аминокислотной последовательности шести из восьми древних коллагенов. Этих данных оказалось достаточно, чтобы определить место обладателя челюсти из Сяхэ на филогенетическом дереве. Необходимые для построения дерева аминокислотные последовательности соответствующих коллагенов для других гоминид, в том числе ископаемых – неандертальцев и денисовцев, были вычислены на основе имеющихся геномных данных (рис. 4.2).
Оказалось, что древний обитатель Тибета образует на дереве единую ветвь с денисовским человеком из алтайской пещеры. Проще говоря, древний тибетец оказался денисовцем! Это главный результат исследования, из которого следует несколько важных выводов.
Во-первых, стало ясно, что популяции древних Homo уже в среднем плейстоцене могли адаптироваться к суровым условиям высокогорья. До сих пор считалось, что на такое способны только сапиенсы.
Во-вторых, наконец выяснилось, почему у денисовцев распространился вариант гена EPAS1, помогающий справляться с гипоксией и много позже пригодившийся проникшим в Тибет сапиенсам, – денисовцы действительно жили высоко в горах, так что этот генетический вариант был им полезен.
В-третьих, мы в одночасье получили больше информации о морфологии денисовцев, чем за предшествующие годы изучения находок из Денисовой пещеры. До сих пор мы мало что могли сказать по этому поводу сверх того, что у денисовцев были очень большие зубы. Теперь же в распоряжении антропологов оказалась целая половина нижней челюсти с двумя молярами – кладезь морфологической информации! Челюсть из Сяхэ отличается массивностью и архаична по своей форме. В частности, она лишена подбородочного выступа – яркой отличительной особенности Homo sapiens. По некоторым морфометрическим характеристикам она отличается от челюстей эректусов и неандертальцев. Исключительно крупные моляры со сложной окклюзионной (жевательной) поверхностью подтверждают близость человека из пещеры Байшья к алтайским денисовцам. По форме зубной дуги тибетский денисовец напоминает некоторых ранних сапиенсов, а также поздних эректусов и гейдельбергских людей. При этом он сильно отличается от типичных эректусов, неандертальцев и поздних сапиенсов.
В-четвертых, новые данные по морфологии денисовцев позволяют переосмыслить некоторые находки, сделанные ранее. Из сопоставимых по возрасту восточноазиатских находок челюсть из Сяхэ больше всего похожа на недавно обнаруженную на Тайване челюсть Penghu 1 (Chang et al., 2015). Возраст тайваньской челюсти определен лишь приблизительно, он лежит в интервале от 10 до 190 тыс. лет. Важный общий признак этих двух челюстей – полное отсутствие каких-либо намеков на третий моляр (“зуб мудрости”), для которого просто нет места (см. илл. VIII). Они сходны также по строению корней зубов и некоторым другим признакам. Естественно, напрашивается предположение, что тайваньская челюсть тоже принадлежит денисовскому человеку. Это может оказаться справедливым и для других спорных китайских находок, таких как фрагменты черепа из Суйцзияо (возраст 60–125 тыс. лет, объем мозга примерно как у современных сапиенсов).
Антропологи давно подозревали, что в коллекциях китайских археологов уже есть немало материала по денисовцам. Вот только доказать это до сих пор нельзя было, потому что, как уже говорилось, в находках из теплых стран ДНК обычно не сохраняется. Но теперь, вооружившись новым методом идентификации ископаемых костей по остаткам коллагенов, исследователи смогут проверить эту гипотезу. Так что в ближайшем будущем мы можем рассчитывать на новые интересные открытия, проливающие свет на историю заселения Азии различными видами людей. Это можно назвать пятым важным следствием обсуждаемой работы.
Данные по метилированию ДНК позволили воссоздать облик денисовского человека
Когда у ученых от всего денисовского племени была лишь одна косточка и один как следует прочитанный геном, то даже на таком более чем скудном материале были предприняты смелые попытки представить внешность этих людей. Как выглядела та девочка? Некоторые черты ее внешности удалось реконструировать. В геноме человека известны полиморфные нуклеотидные позиции (где у разных индивидов могут стоять разные нуклеотиды), по которым можно судить о таких фенотипических признаках, как цвет кожи, волос и глаз. Если соотношение между этими генетическими вариантами и внешними признаками у денисовцев было таким же, как у сапиенсов (что весьма вероятно, хотя и не известно наверняка), то девочка из Денисовой пещеры была брюнеткой с карими глазами и смуглой кожей без веснушек. Вот, пожалуй, и все. Но ученые на этом не остановились.
Научиться сколько-нибудь точно предсказывать фенотип по генотипу – важнейшая задача, стоящая перед современной биологией. Ее решение откроет прямо-таки фантастические перспективы перед медицинской генетикой, генной инженерией и другими дисциплинами – как теоретическими, так и самыми что ни на есть практическими. К сожалению, науке до этого еще далеко. Даже имея полный, качественно отсеквенированный геном, мы не так уж много можем сказать о фенотипе его обладателя.
Отдельные признаки, лежащие, что называется, на поверхности, – тот же цвет глаз, волос или кожи – еще кое-как можно реконструировать по характерным белок-кодирующим генам. Однако большинство интересных признаков (включая признаки скелета, такие как форма черепной коробки, размер зубов или пропорции костей таза) определяются не столько аминокислотными последовательностями отдельных белков, сколько нюансами регуляции активности (экспрессии) множества разных генов. Эти нюансы, в свою очередь, зависят от сложных сетей межгенных взаимодействий, чьи хитросплетения пока никто не умеет надежно расшифровывать, имея на руках лишь нуклеотидную последовательность генома. Теоретически задача должна быть решаемой – и когда-нибудь наука, будем надеяться, к этому придет. Но не сегодня и не завтра.
Однако можно поискать окольные пути. Например, было бы просто прекрасно, если бы удалось измерить уровень экспрессии генов в той же фаланге мизинца Denisova 3, из которой извлекли полный геном. Ведь уровень экспрессии – это некое приближение к оценке итогового результата работы всего запутанного клубка регуляторных взаимодействий. Чтобы измерить экспрессию, нужно было бы выделить из мизинца древнюю РНК. Вот только РНК разрушается еще быстрее, чем ДНК, и поэтому у нее меньше шансов сохраниться в древних костях. А ведь для оценки уровней экспрессии генов необходимо сравнивать количества молекул РНК, считанных с разных генов. Так что напрямую оценить экспрессию генов у древних гоминид на данный момент невозможно. И вряд ли когда-нибудь будет возможно. Впрочем, кто знает, от этих палеогенетиков всего можно ждать.