Российские и зарубежные ученые впервые извлекли и расшифровали ядерную ДНК неандертальцев не из костей и зубов, а из грунта пещер, где древние люди обитали. То, что результаты такого подхода сопоставимы с получаемыми традиционным методом – крайне важный шаг для генетических исследований наших предков. Также коллективу, вероятно, удалось отследить момент, когда неандертальцы «классического» вида сменили своих предшественников 100 тысяч лет назад. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Science. 

 
Чагырская пещера. Фото: Ксения Колобова

Исследование ДНК активно используется в изучении останков древних людей: именно расшифровка и анализ последовательности нуклеиновых кислот помогает специалистам понять, чей именно биологический материал они нашли, откуда человек, какими болезнями страдал и многое другое. Этим всем занимается довольно молодая и активно развивающаяся наука — палеогенетика.

В основном ДНК получают из костей и зубов, но такие находки — большая редкость. Это связано с тем, что в палеолите не было устоявшихся погребальных обычаев и захоронения делали за пределами стоянок и, кроме того, многие древние люди просто не возвращались с охоты. В случае костей и зубов чаще приходится работать с генетическим материалом митохондрий — энергетических станций клеток. Хотя в них копий ДНК намного больше, чем в ядре, и меньше «бессмысленных» фрагментов, получаемая информация очень ограничена: митохондрии наследуются от матери, и в них зашифровано не так много генов.

«Ядерная ДНК гораздо ценнее, но ее количество очень ограничено: даже имея фрагмент кости, не всегда удается извлечь достаточно материала. Однако мы с коллегами нашли решение этой проблемы. Во-первых, в качестве источника ядерной ДНК мы использовали артефакты с раскопок — камни, орудия труда — словом, все, что могло сохранить биологические следы древнего человека. Во-вторых, мы применили совершенно новый подход к обработке метагеномного материала, то есть всей ДНК с наших образцов. Поэтапно сравнивая расшифрованные последовательности нуклеиновых кислот с имеющимися в базе и концентрируясь на фрагментах, характерных только для человека, мы отделили материал неандертальцев от материала животных, таких как медведи, с которыми у нас очень много схожих генов. Важно знать, что ты изучаешь именно ДНК человека, а не какого-то неизвестного вида гиены», — рассказывает один из авторов работы Андрей Кривошапкин, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор исторических наук, директор Института археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук.


Свой подход ученые применили к артефактам неандертальцев из трех пещер: Чагырской и Денисовской в Горном Алтае на юге Сибири и испанского грота в месте, называемом Атапуэрка. Сибирские стоянки оказались относительно богаты на кости древних людей, потому удалось сравнить результаты для ядерной ДНК из них и из отложений пещер. Как показал анализ, данные из двух этих источников согласуются между собой, а значит, даже не имея фрагментов скелета, действительно можно получать надежные результаты из осадков.

2_Antropologi-vpervye-smogli-izvlech-i-rasshifrovat-yadernuyu-DNK-neandertaltsev-so-dna-peshhery.jpg
Процесс отбора образцов для седиментационной ДНК. Фото: Ксения Колобова


Еще одна интересная особенность обнаружилась при построении своего рода генетических «генеалогий» на основании расшифрованных последовательной ДНК митохондрий (также выделенных с поверхности артефактов). Оказалось, что в испанской пещере жили две линии неандертальцев, разделившиеся примерно 100 тысяч лет назад. Одна популяция сменила другую, но непонятно, что послужило причиной — климат или некие морфологические изменения. Известно, что примерно 100 тысяч лет назад неандертальцы пришли к своему «классическому» внешнему виду с коренастым телосложением и очень выступающим вперед широким лицом. Переход происходил в несколько стадий, и, возможно, авторам удалось засечь последний этап.

​«Пока мы не можем делать конкретных выводов об эволюционных взаимоотношениях обитателей этих пещер — на это будут направлены новые работы. Чрезвычайно важно то, что мы доказали надежность нашего подхода. Изучение генетики и эволюции древних людей всегда осложнялось тем, что не хватало материала, откуда можно было бы извлечь ДНК. Найти артефакты гораздо проще, чем кости и зубы, а наша методика позволит сконцентрироваться на последовательностях нуклеиновых кислот именно человека, а не его животных соседей. Результаты этой работы знаменуют рассвет анализа ядерной ДНК из отложений стоянок. Несомненно, это поможет пролить свет на многие спорные и сложные вопросы эволюции человека», — подводит итог Андрей Кривошапкин.

 

Статья:

​Unearthing Neandertal population history using nuclear and mitochondrial DNA from cave sediments / Benjamin Vernot, Elena I. Zavala, Asier Gómez-Olivencia, Zenobia Jacobs, Viviane Slon, Fabrizio Mafessoni, Frédéric Romagné, Alice Pearson, Martin Petr, Nohemi Sala, Adrián Pablos, Arantza Aranburu, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Bo Li, Maciej T. Krajcarz, Andrey I. Krivoshapkin, Kseniya A. Kolobova, Maxim B. Kozlikin, Michael V. Shunkov, Anatoly P. Derevianko, Bence Viola, Steffi Grote, Elena Essel, David López Herráez, Sarah Nagel, Birgit Nickel, Julia Richter, Anna Schmidt, Benjamin Peter, Janet Kelso, Richard G. Roberts, Juan-Luis Arsuaga, Matthias Meyer// Science. 15 April 2021. DOI: 10.1126/science.abf1667

Организации, участвовавшие в проекте:

– Department of Evolutionary Genetics, Max-Planck-Institute for Evolutionary Anthropology, Leipzig, Germany
– Centro Mixto UCM-ISCIII de Evolución y Comportamiento Humanos, Madrid, Spain
– Институт археологии и этнографии СО РАН, Новосибирск, Россия
– Centre for Archaeological Science, School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, University of Wollongong, Australia
– Australian Research Council (ARC) Centre of Excellence for Australian Biodiversity and Heritage, University of Wollongong, Australia
– Institute of Geological Sciences, Polish Academy of Sciences, Warszawa, Poland
– Departamento de Paleontología, Facultad Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid, Spain
– Department of Anthropology, University of Toronto, Canada
– Departamento de Geología, Facultad de Ciencia y Tecnología, Universidad del País Vasco-Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU). Barrio Sarriena s/n, 48940 Leioa, Spain
– Sociedad de Ciencias Aranzadi, Zorroagagaina 11, 20014 Donostia-San Sebastián, Spain
– Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH), Paseo de la Sierra de Atapuerca, 3, 09002 Burgos, Spain
– Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social (IPHES), Zona Educacional 4, Campus Sescelades, Edifici W3, Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Spain
– Àrea de Prehistòria, Universitat Rovira i Virgili, Avinguda de Catalunya 35, 43002, Tarragona, Spain
– Department of Anatomy and Anthropology and Department of Human Molecular Genetics and Biochemistry, Sackler Faculty of Medicine, Tel Aviv University, 6997801 Tel Aviv, Israel
– The Dan David Center for Human Evolution and Biohistory Research, Tel Aviv University, 6997801 Tel Aviv, Israel

Фотография с раскопок. Фото: Ксения Колобова

Источники

Антропологи впервые смогли извлечь и расшифровать ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Институт археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук (archaeology.nsc.ru), 16/04/2021
Сибирские ученые впервые извлекли ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Любимый город (lyubimiigorod.ru), 16/04/2021
Впервые расшифрована ядерная ДНК неандертальцев со дна пещеры
Sibnet.ru, 16/04/2021
Антропологи впервые извлекли ядерную ДНК неандертальцев из грунта пещер
ИА Regnum, 16/04/2021
Ученые впервые взяли ДНК неандертальцев со дна грота, и оказалось, что тех было два вида
Фонтанка (fontanka.ru), 16/04/2021
Антропологи впервые смогли извлечь и расшифровать ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Российский научный фонд (rscf.ru), 16/04/2021
Изучение ядерной ДНК позволило пролить свет на древнюю историю человека
Институт археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук (archaeology.nsc.ru), 16/04/2021
Сибирские ученые впервые извлекли ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Тайга.инфо (tayga.info), 16/04/2021
Антропологи впервые смогли извлечь и расшифровать ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Научная Россия (scientificrussia.ru), 16/04/2021
Антропологи впервые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Новости со всего мира (newsn.ru), 17/04/2021
Антропологи впервые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Gazeta-News (gazeta-news.ru), 17/04/2021
Антропологи впервые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Газета.Ru, 17/04/2021
Новосибирские антропологи впервые смогли расшифровать ядерную ДНК неандертальца по образцу из грунта
Новости Новосибирска (novosibirsk-news.net), 17/04/2021
Впервые ядерную ДНК неандертальцев сумели выделить из грунта пещер
Искусственный интеллект ИТ новости (ai-news.ru), 17/04/2021
Впервые ядерную ДНК неандертальцев сумели выделить из грунта пещер
Новости Науки (sci-dig.ru), 17/04/2021
Новосибирские антропологи впервые смогли расшифровать ядерную ДНК неандертальца по образцу из грунта
Сибкрай.ru (sibkray.ru), 17/04/2021
Антропологи впервые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Земля. Хроники жизни (earth-chronicles.ru), 18/04/2021
Впервые ученые извлекли ядерную ДНК неандертальцев из грунта пещер, а не из костей и зубов
Поиск (poisknews.ru), 18/04/2021
Антропологи впервые извлекли и расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Наука в Сибири (sbras.info), 19/04/2021
В Сибири ученые расшифровали ядерную ДНК неандертальцев
Российская газета. СФО (rg.ru), 19/04/2021
Антропологи впервые смогли извлечь и расшифровать ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Академия новостей (academ.info), 20/04/2021
Антропологи впервые смогли извлечь и расшифровать ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Большой Новосибирск (polit-center.org), 20/04/2021
Ученые извлекли ядерную ДНК из грунта пещер древних людей
Навигатор (navigato.ru), 20/04/2021
Антропологи впервые извлекли и расшифровали ядерную ДНК неандертальцев со дна пещеры
Российский научный фонд (rscf.ru), 21/04/2021
Тайны древнего человека
Навигатор (navigato.ru), 23/04/2021

Похожие новости

  • 12/03/2017

    Палеогенетики исследовали генофонд представителей скифского мира

    Впервые ученые сделали попытку провести широкомасштабное исследование генофонда представителей скифского мира из разных участков Евразийского степного пояса. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале «Nature Communication».
    3886
  • 06/12/2018

    Немецкий археолог Герман Парцингер стал 19-м почетным доктором НГУ

    ​Автор археологических открытий мирового масштаба, выдающийся археолог Германии профессор Герман Парцингер стал почетным доктором Новосибирского государственного университета. Звание почетного доктора — высшая награда НГУ, и Герман Парцингер стал 19-м ученым, удостоившимся этого высокого титула.
    2272
  • 21/04/2021

    Президент РАН отметил работы сибирских учёных

    В резюмирующий доклад президента РАН академика Александра Михайловича Сергеева, посвященный приоритетным направлениям деятельности Академии наук по реализации государственной научно-технической политики в РФ и важнейшим научным достижениям, полученным российскими учеными в 2020 году, вошли результаты работ сибирских институтов.
    336
  • 19/06/2021

    Палеогенетики обнаружили на Алтае 14 близкородственных неандертальцев

     Ученые из Института эволюционной антропологии Макса Планка исследовали геномы 14 неандертальцев, чьи останки российские археологи обнаружили в пещерах Чагырской и Окладникова на Алтае. Палеогенетики установили близкородственную связь внутри популяции, обитавшей на юге Сибири 49–59 тысяч лет назад.
    536
  • 01/06/2016

    Геологи установили время окончания последнего оледенения в долинах Чуи и Катуни на Горном Алтае

    ​Геологи выяснили, что последнее оледенение на Юго-Восточном Алтае, в долинах Чуи и Катуни, происходило 90-100 тысяч лет назад.  Ученые делают вывод, что на протяжении последних 90 тысяч лет эти долины являлись благоприятными для проживания первобытного человека.
    3126
  • 07/12/2020

    Палеоклимат Земли: новые данные

    Самым старым систематическим метеоданным, которые есть в распоряжении ученых, от силы 150 лет. А для Сибири эта цифра и того меньше. В письменных источниках более ранних периодов (если повезет) можно найти качественную оценку: «лето было необычайно жарким», «дожди обрушились на наши земли» и т.
    704
  • 18/06/2020

    Секвенирован геном неандертальца из Чагырской пещеры

    ​​В научном журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) 16 июня 2020 года вышла статья  международного коллектива под руководством генетика Фабрицио Мафессони из Института эволюционной антропологии Макса Планка (Лейпциг), где ученые рассказали о результатах секвенирования полного генома неандертальца, обитавшего 80 тысяч лет назад в Чагырской пещере на Алтае.
    834
  • 18/12/2020

    Российские археологи обнаружили самый северный палеолитический памятник в ЯНАО

    Археологи обнаружили самый северный в Ямало-Ненецком автономном округе памятник эпохи палеолита. Некоторые артефакты данного памятника появились 50-30 тыс. лет назад, говорится в сообщении НОЦ "Новая Археология" Новосибирского государственного университета (НГУ) и Института археологии и этнографии (ИАЭТ) СО РАН.
    723
  • 09/04/2021

    Новый центр неолитической революции в Центральной Азии

    В издании Nature Human Behavior опубликована статья международного научного коллектива, в который входят и сотрудники Института археологии и этнографии и Новосибирского государственного университета. Исследование посвящено доместикации овец и коз в Центральной Азии.
    362
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    5012