Палеогенетики секвенировали древнюю ДНК из пропитанных смолой отложений

Палеогенетики исследовали образцы плейстоценовых отложений, пропитанных смолой, которые были извлечены на 13 памятниках в Европе, Азии, Африке и Северной Америке. Оказалось, что в таких образцах хорошо сохраняется древняя ДНК, причем ее источником служат в основном костные фрагменты и копролиты. Кроме того, детальное исследование образцов из Денисовой пещеры позволило обнаружить ДНК неандертальца. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Совершенствование методов чтения и анализа ДНК уже в 1980-х годах позволило ученым проводить исследования материалов, полученных из ископаемых останков. Так, в 1984 году шведский генетик и эволюционный антрополог Сванте Пэабо (Svante Pääbo) представил первые результаты исследования ДНК египетской мумии. В 1997 году научная группа этого ученого уже сумела получить митохондриальную ДНК неандертальца, извлеченную из кости Neanderthal-1, а в 2010 году — ядерную.

Большим подспорьем для палеогенетиков оказались алтайские палеолитические памятники (пещеры Денисова, Чагырская, Окладникова), в которых археологи обнаружили большое количество фрагментов костей гоминин с хорошей сохранностью ДНК. Развитие методов молекулярного анализа позволило в 2017 году впервые выделить ДНК неандертальцев и денисовцев из образцов, взятых из осадочных пород. В частности, это позволило уточнить время, когда три популяции древних людей заселяли Денисову пещеру. Кроме того, в 2021 году палеогенетики впервые извлекли человеческую ДНК из кальцита.

Археологи и биологи из Австралии, Германии, Израиля, Норвегии, Португалии, России, США и ЮАР при участии Сванте Пэабо из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и Анатолия Деревянко (Anatoly Derevianko) из Института археологии и этнографии СО РАН исследовали сохранность древней ДНК в 47 образцах пещерных отложений, пропитанных смолой. Ученые собрали эти материалы на 13 археологических памятниках в Европе, Азии, Африке и Северной Америке, в том числе в Денисовой пещере, где обитали в разное время неандертальцы, денисовцы и люди современного анатомического типа.

Первоначально исследователи решили проверить, мешает ли пропитка смолой сохранности древней ДНК в семи образцах из пещер, где ранее уже выделяли ее из простых отложений. Для этого они изучили материалы из Чагырской и Денисовой пещер, Эль-Сидрона, Виндии и других памятников. Оказалось, что во всех пробах, за исключением одной, пропитанный смолой образец дал больше ДНК, нежели обычный. После чего палеогенетики изучили все 47 образцов, собранных за последние 40 лет. Им удалось извлечь митохондриальную ДНК древних млекопитающих в 23 из 47 случаев, включая все шесть образцов из Денисовой пещеры, три — из немецкой пещеры Фельс и 12 из 14 — со стоянки Ла-Ферраси.

Ни один из образцов, собранных на стоянках в Африке, США и Израиле, не дал нужного количества ДНК. Этот результат хорошо согласуется с ранее известными временными и географическими пределами извлечения древней ДНК из скелетных останков. Сосредоточившись на образцах из Денисовой пещеры, палеогенетики выделили ДНК, относящееся к 13 различным семействам млекопитающих, причем больше всего ДНК сохранилось в микрообразцах копролитов.

Ученые отметили, что в образцах из слоя 11.3 Денисовой пещеры ДНК сохранилась значительно хуже, нежели в 11.4. Однако им удалось все же обнаружить на молекулярном уровне присутствие гоминин. Так, они извлекли ДНК неандертальцев, а также людей современного анатомического типа — следствие недавнего загрязнения. Сравнив последовательности с митохондриальной ДНК, извлеченной из фрагмента кости Denisova-17, ученые пришли к выводу, что один или два неандертальца внесли вклад в образцы. Исследование последовательностей ядерного генома позволило уточнить, что молекулы в образцах принадлежали мужчине, который оказался близок к неандертальцу Denisova-5. Этот фрагмент кости ранее извлекли из того же слоя (11.4).

Палеогенетики пришли к выводу, что костные фрагменты и копролиты, сохранившиеся в палеолитических отложениях, служат богатым источником древней ДНК млекопитающих. Их исследование показало, что ДНК в основном сконцентрирована в органических включениях, а не распределена равномерно по всему образцу отложений.

Ранее на N + 1 рассказывали о других достижениях палеогенетиков. Так, им удалось обнаружить на Алтае три фрагмента костей древнейших денисовцев. Кроме того, они выделили ДНК древнего человека из отложений в грузинской пещере.

Михаил Подрезов