Денисовская девочка оказалась на 20 тысяч лет старше своих сородичей
Исследование ДНК зуба денисовского человека, обнаруженного еще в 1984 году в основной галерее Денисовой пещеры, показало, что этим человеком была женщина, которая жила по крайней мере на двадцать тысяч лет раньше, чем все остальные известные денисовские люди. Генетическое разнообразие денисовских людей оказалось сравнимо с разнообразием внутри популяций современных людей. Работа палеогенетика Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка и его немецких, канадских, итальянских и русских коллег опубликована в Science Advances.
Денисовский человек — вид или подвид вымерших людей, обнаруженный в Денисовой пещере в Алтайском крае. Как они выглядели, неизвестно — останки представляют собой лишь несколько зубов и фрагмент фаланги пальцев, принадлежащих разным людям. Данные о денисовских людях получены благодаря генетическому анализу. По всей видимости, они были темнокожие, темноволосые и темноглазые. Они пользовались инструментами и украшениями (стоит отметить, правда, что на этот счет возникают определенные споры).
Согласно генетическому анализу, денисовские люди — близкие родственники неандертальцев и отделились от них, по разным данным, около пятисот-шестисот тысяч лет назад. Также к ним близок и гейдельбергский человек из испанской пещеры Сима-де-лос-Уэсос, с которым они разошлись около семисот тысяч лет назад. Денисовские люди, по-видимому, мигрировали из Африки и постепенно достигли Восточной Азии и островов Меланезии. В Денисовой пещере, в частности, найдены как денисовские люди, так и неандертальцы и кроманьонцы. В некоторые периоды они пересекались и скрещивались. Известно, например, что современные люди, по-видимому, получили от денисовского человека способность переносить холод, адаптироваться к непривычным условиям после миграции из Африки и подарили тибетцам устойчивость к высокогорным условиям.
Мы уже рассказывали об анализе другого зуба, найденного в Денисовой пещере в 2010 году, и о работе над ним ученых из этой группы. Еще ранее группа Паабо секвенировала ДНК из фрагмента кости фаланги детского пальца и одного из коренных зубов, найденных еще в советское время. На момент прошлой нашей публикации генетическое разнообразие популяции денисовцев, разделенных шестью десятками тысяч лет, представлялось ученым сравнимым с разнообразием неандертальцев, но меньшим по сравнению с современными людьми. Генетическое разнообразие — своеобразный маркер, позволяющий судить о приспособленности вида к окружающим условиям и способности его адаптироваться к меняющимся условиям (чем оно выше, тем, условно говоря, лучше).
Зуб (Denisova 2), найденный в 1984 году, скорее всего, является вторым коренным зубом нижней челюсти и принадлежит ребенку 10–12 лет. Генетический анализ ядерной ДНК показал, что это была девочка, а анализ митохондриальной ДНК существенно расширил представления о генетическом разнообразии популяции денисовцев. Оно оказалось сравнимым с современными, например, европейскими популяциями людей. Если считать, что накопление мутаций у денисовцев происходило примерно с той же скоростью, что у современных людей, то девочка жила на 20 тысяч лет раньше, чем жил обладатель зуба из прошлой заметки (Denisova 8), который считался самым ранним из известных денисовцев. Тот, в свою очередь, старше остальных, по-видимому, не меньше чем на 60 тысяч лет. Радиоуглеродный анализ более молодых останков говорит о возрасте, приблизительно, в 50 тысяч лет.
Если учитывать все погрешности и приближения, то все равно можно теперь сказать, что денисовцы населяли территории Алтая на протяжении не менее ста тысяч лет. Ученые отмечают, что их общее генетическое разнообразие могло поэтому быть и большим, нежели разнообразие современных популяций в настоящий момент времени. Возможно, они жили достаточно небольшими группами, что обедняло их генофонд. Кроме того, у ученых пока что имеются сведения лишь о четырех индивидах, живших в одной и той же пещере, так что новые находки смогут расширить их представления об этом предмете.
А о том, как ДНК древних людей научились исследовать без останков самих людей, можно прочитать тут.
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.