В истории заселения Европы различными представителями рода Homo до сих пор остаются загадки, и с течением времени меньше их не становится. Наиболее интригующей до сих пор остается история совместного существования анатомически архаичного человека неандертальского типа и современных людей на территории Европы в конце палеолита.
Историки до сих пор спорят, почему соседство, длившееся в течение десяти тысяч лет, внезапно оборвалось. Считалось, что неандертальцев могло погубить изменение европейского климата или давление со стороны агрессивно настроенного соседа, от которого пошло современное население Европы; согласно более экзотическим предположениям, причиной заката неандертальской цивилизации мог стать каннибализм.
В наши дни эта неясность переросла из вопроса исторического в вопрос генетического наследия.
Являются ли современные европейцы носителями хотя бы части неандертальских генов, или кроманьонцы, как часто называют первых европейцев современного типа, являются единственными предками нынешних обитателей Европы?
В прошлом выдвигалось немало гипотез, согласно которым обмен генов между архаичным человеком и человеком современным все же имел место. Последним доказательством этому стало обнаружение человеческого варианта так называемого «гена речи» FOXP2 в неандертальском геноме.
Вообще говоря, сопоставления неандертальской ДНК и ДНК современных европейцев проводились уже не раз, и во всех случаях подтверждение находила теория, согласно которой все современное человечество является генетическими наследниками выходцев из Африки, прибывших в заселённую неандертальцами Европу около 40 тысяч лет назад. Однако гипотеза о том, что неандертальцы внесли свой вклад в генетическое наследие европейцев, до сих пор оставалась открытой.
Адепты этой точки зрения указывают, что современные ученые могли не видеть этого вклада при сравнении архаической и современных ДНК по двум причинам.
процесс изменения частоты проявления тех или иных аллелей генов, которая в нормальных условиях (большая чисенность особей, большой ареал обитания) контролируется только законами случая. В пределе генетический дрейф может привести к полному вытеснению отдельных аллелей из процесса репродукции и передаче наследственной информации.
Ситуацию могло прояснить только изучение генотипа древнего кроманьонского человека. Такая работа была сделана еще 5 лет назад, и вскоре после этого эксперимент был повторен. Результаты двух работ показали, что митохондриальная ДНК (мтДНК) кроманьонца мало отличается от современной европейской и не несет в себе характерных неандертальских черт.
Митохондрия - органоид цитоплазмы животных и растительных клеток в виде нитевидных или гранулярных образований. Состоит из белка, липидов, РНК и ДНК. Основная функция митохондрии - выработка энергии. Митохондрии играют ключевую роль в окислительном фосфорилировании, аэробном метаболизме глюкозы и жирных кислот, сигнальном пути кальция и апоптозе клеток. Митохондрии наследуются по материнской линии и содержат в себе митохондриальную ДНК (мтДНК), состоящую у человека из 16568 пар оснований. Такая короткая нуклеотидная последовательность мтДНК кодирует лишь незначительную часть всех белков и РНК, содержащихся в митохондрии.
Ранее считалось, что митохондрии были приобретены предшественниками эукариот в процессе эволюции (под митохондриями подразумевали предков прокариот - организмов, не обладающих, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром. Генетический материал в виде кольцевой цепи ДНК лежит у них свободно в нуклеоиде и не образует настоящих хромосом.). Однако факт кодирования большинства митохондриальных белков и РНК генами ядерной ДНК поставило это предположение под сомнение.
Мутации в ДНК митохондрий возникают чаще и легче, чем в ДНК ядра клетки, потому что в митохондриях нет механизма исправления мутаций, который есть в ядре: они не защищены гистонами - белками с щелочными свойствами, которые входят в ядра клеток эукариот в состав комплексов с ДНК (хроматин, нуклеосомы). Гистоны участвуют в поддержании и изменении структуры хромосом на разных стадиях клеточного цикла, в регуляции активности генов.
Теперь группа Гвидо Барбуяни, профессора кафедры эволюционной биологии итальянского Университета Феррары, провела аналогичный анализ мтДНК кроманьонца и
представила железные доказательства того, что мтДНК древних кроманьонцев не имела общих гаплогрупп с неандертальцами.
Работа ученых опубликована в последнем номере PLoS ONE.
Пробы мтДНК были взяты Барбуяни от образца номер 23 из итальянской пещеры Пальиччи. Эти останки древнего человека современного типа, жившего примерно 28 тысяч лет назад, содержали только отдельные части скелета, а потому им не уделили должного внимания при раскопках. Итальянским генетикам это оказалось только на руку: круг контактировавших со скелетом оказался совсем небольшим.
Долгое время кости первобытного европейца лежали на хранении в специальном помещении на кафедре археологии Пизанского университета, и никакая работа с ними не проводилась. Это дало возможность Барбуяни ограничить круг всех ученых и сотрудников, которые когда-либо могли держать эти кости в руках или даже просто посмотреть на них.
Ископаемые останки гоминидов – наиболее ценные и порой единственно доступный материал в вопросах изучения происхождения и эволюции человека. Однако, пролежав в грунте не один десяток тысячелетий, человеческие останки оказываются неполными, а их внутренние полости оказывают заполненными тяжелой породой. Для изучения таких останков порой бывает необходимо их расколоть на составные части. Деструктивные методы анализа по отношению к редким образцам человеческих останков – последняя, крайняя мера для антропологов, которые все никак не хотят смириться с необходимостью.
Китайские ученые во главе с У Сюцзе в своей публикации в Chinese Science Bulletin (2008,53(16)) показали, как компьютерная томография высокого разрешения, часто применяющая только в индустриальных приложениях, может помочь археологам избежать вынужденного шага по разрушению окаменелостей и ископаемых костей людей и заниматься анализом их морфометрических данных с помощью трехмерных компьютерных моделей. С помощью описанного метода им удалось провести анализ черепной коробки ископаемого человека люцзяньского, найденной в китайской провинции Гуанси 50 лет назад.
Череп этого ископаемого человека, жившего в промежуток от 70 до 150 тысяч лет назад – наиболее хорошо сохранившийся образец эпохи позднего плейстоцена, когда-либо извлеченный из грунта на территории Китая. До сих пор все исследования его строения касались только внешних особенностей, так как внутренние полости были недоступны для анализа.
Как показала томография высокого разрешения, сделанная китайскими учеными, череп этого ископаемого человека имеет много общих черт со строением черепной коробки современных китайцев, однако исследователи сумели выделить и ряд отличий. Например, ученые смогли разглядеть в окаменелости заметное увеличение затылочных долей мозга и меньшую по размерам мозжечковую область. Общий же размер полости черепной коробки составляет 1567 кубических сантиметров, что превышает среднее значение для современного человека.
Означает ли это, что неандертальцы не скрещивались с кроманьонцами? Морфологический анализ всех останков гоминидов в Европе показывает, что они принадлежат либо к неандертальцам, либо к кроманьонцам, и только единственный детский скелет возрастом 24,5 тысячи лет, выкопанный в Португалии, несет в себе признаки обоих видов человека. Однако большинство учёных отказываются признавать его гибридом, да и возраст скелета соответствует времени, когда неандертальцев в Европе уже и след простыл.
Авторы работы отмечают, что небольшой участок мтДНК, передающейся к тому же лишь по материнской линии, – это не весь геном человека.
И если здесь не нашлось следов родства, оно могло проявиться в ядерной ДНК, передающихся по наследству от обоих предков, или в части генетических маркеров, сцепленных с мужской Y-хромосомой. Например, если скрещивание шло лишь в режиме мужчина-неандерталец+женщина-кроманьонка, анализ мтДНК для обнаружения его следов совершенно бесполезен.
Сравнить полный набор ядерных хромосом доисторических европейцев пока никому не удалось – в первую очередь, из-за того, что выделить достаточные для таких исследований фрагменты ДНК из еле сохранившихся костей древних обитателей Европы очень сложно. «Газета.Ru» обязательно расскажет об успехах учёных в этом направлении, когда таковые появятся.
