Геном неандертальца впервые прочитали в России

Российским палеогенетикам удалось отсеквенировать древнюю ДНК из молочного зуба, найденного в Мезмайской пещере. Этот резец принадлежал девочке пяти-шести лет, жившей, по оценкам ученых, около 96,7 тысячи лет назад. Кроме того, они предложили номенклатуру из 18 митохондриальных гаплогрупп неандертальцев, относящихся к трем основным линиям. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

Неандертальцы (Homo neanderthalensis) стали первыми архаичными людьми, чей геном был прочитан. Это произошло еще в 1997 году, когда группа ученых из Германии и США под руководством Сванте Пэабо (Svante Pääbo) опубликовала в журнале Cell митохондриальный геном индивида Неандерталь-1, жившего около 40 тысяч лет назад. Однако значительно продвинуться в исследовании древней ДНК удалось несколько позже. В 2006 году стартовал проект по прочтению полного генома неандертальца, что в черновом виде было сделано в 2010 году (с «фальстартом» в 2006 году). Более того, благодаря этому проекту палеогенетикам удалось открыть ранее неизвестную популяцию древних людей, живших на Алтае — денисовцев. На сегодня древнейший геном представителей рода Homo известен из испанской пещеры Сима-де-лос-Уэсос, откуда происходят останки людей гейдельбергских (H. heidelbergensis), живших около 430 тысяч лет назад.

Многие неандертальцы, чьи геномы к настоящему времени удалось прочитать, жили на территории современной России. Их останки в основном были обнаружены в трех алтайских пещерах: Окладникова, Денисовой и Чагырской. Среди прочего, анализ древней ДНК показал, что на Алтае в разное время обитали как минимум две генетически далекие друг от друга популяции неандертальцев. Кроме того, один геном известен с Северного Кавказа, где находится Мезмайская пещера. Она располагается в Апшеронском районе Краснодарского края, по правому борту реки Сухой Курджипс. Стратиграфическая колонка этой пещеры включает шесть голоценовых и 20 плейстоценовых слоев, древнейшие из которых относятся к среднему палеолиту. В Мезмайской пещере были найдены останки трех неандертальцев, включая скелет младенца.

Группа российских ученых под руководством Евгения Рогаева (Evgeny Rogaev) из Научно-технологического университета «Сириус» провела генетическое исследование зуба Мезмайская-3, найденного в культурном слое-3 Мезмайской пещеры. Морфология этой находки позволила исследователям предположить, что это верхний молочный резец, который принадлежал архаичному гоминину. По сильно изношенной коронке они заключили, что зуб выпал у ребенка примерно пяти-шести лет.

Впервые отсеквенировав на территории России митохондриальную ДНК такой древности, молекулярные биологи пришли к выводу, что резец принадлежал неандертальцу. Более того, анализ полного митохондриального генома позволил обнаружить у этого древнего человека гетероплазмию, а также четыре варианта генов ранее не выявленных у других архаичных гоминин (у современных людей они встречаются с частотой менее 0,02 процента). Фрагменты ядерной ДНК показали, что, по всей видимости, индивид был женского пола.

Для филогенетического анализа ученые добавили к прочитанному митохондриальному геному еще 27 ранее опубликованных геномов неандертальцев, четырех денисовцев, гоминина из пещеры Сима-де-лос-Уэсос, десяти древних и 53 современных людей (H. sapiens), а также шимпанзе. Оказалось, что Мезмайская-3 генетически наиболее близка к Мезмайская-1 и Стайня-S5000. Эти геномы образуют общую кладу с митотипами Алтай, Денисова-15 и Складина-I-4A. По расчетам молекулярных биологов, Мезмайская-3 жила около 96,7 тысячи лет назад (доверительный интервал — 134−59 тысяч лет назад). Наряду с индивидами Мезмайская-1 и Стайня-S5000 новый геном относится к группе более ранних неандертальцев с микокской индустрией (около 100−70 тысяч лет назад), отличной от той, что жила около 60−40 тысяч лет назад.

Ученые также предложили номенклатуру гаплогрупп митохондриальной ДНК неандертальцев. Предковую линию они обозначили как NA. В общей сложности они выделили 18 гаплогрупп, относящихся к трем основным линиям: ранние (NE), средние (NM) и поздние (NL) неандертальцы. Так, они обнаружили, что индивиды из гибралтарской пещеры Форбса (FQ) и польской пещеры Стайня (Стайня-S5000) относятся к гаплогруппе NM1. К гаплогруппе NA1 они отнесли особей из немецкой пещеры Холенштайн-Штадель и испанского местонахождения Вальдегоба. Образцы Денисова-15, Мезмайская-1 и Складина-I-4A, по мнению исследователей, соответствуют гаплогруппе NE. А три неандертальца из Денисовой пещеры (E202, E213 и M65) относятся к гаплогруппе NA2a, а не NE, как это было предложено ранее. Примечательно, что геноме неандертальца из Тешик-Таша исследователи нашли варианты, относящиеся как к NA1, так и к NA2.

Ранее на N + 1 уже рассказывали об исследованиях Мезмайской пещеры. Тогда российские археологи выяснили, что люди современного анатомического типа, которые в эпоху верхнего палеолита приходили на эту стоянку, наладили широкую сеть обмена с отдаленными регионами.