Два неандертальца из одной пещеры с разницей в 10 тысяч лет оказались дальними родственниками
Два неандертальца, присутствовавших на одной и той же стоянке с интервалом в 10 тысячелетий, оказались дальними родственниками — к такому выводу привели исследования крошечного фрагмента кости возрастом 110 000 лет, найденного в Алтайских горах в Сибири. Этот фрагмент также дал четвертый полный геном неандертальца на сегодняшний день, проливая свет на то, насколько малочисленными и изолированными были неандертальцы задолго до их исчезновения около 34 000 лет назад.
Исследователи обнаружили фрагмент кости в Денисовой пещере, где неандертальцы и денисовцы жили с перерывами на протяжении почти 300 000 лет. В исследовании, опубликованном в понедельник (23 марта) в журнале PNAS, ученые сравнили геном неандертальца-мужчины возрастом 110 000 лет (обозначенного как D17) с тремя другими полными геномами неандертальцев, чтобы лучше понять структуру популяций неандертальцев.
Исследователи сравнили геном D17 с геномом женщины-неандертальца (обозначенной как D5), датируемым 120 000 лет назад из той же пещеры. Они обнаружили, что, хотя D5 не была прямым предком D17, оба неандертальца принадлежали к тесно связанным линиям, соединенным общим предком. Эта отдаленная биологическая связь позволяет предположить, что неандертальцы имели долговременное присутствие в Алтайском регионе, пояснили исследователи.
«Но, вероятно, Денисова пещера была частью более широкого ландшафта, который использовался этими неандертальскими популяциями многократно с течением времени, а не местом, занятым одной непрерывной группой», — сообщил Live Science по электронной почте ведущий автор исследования Диендо Массилани, профессор генетики Йельской школы медицины.
Результаты исследования также показали, что неандертальцы в Алтайском регионе жили в очень маленьких и сильно изолированных популяциях, насчитывающих 50 или менее человек, о чем свидетельствуют более сильные генетические маркеры инбридинга (близкородственного скрещивания). В частности, исследователи обнаружили, что у проанализированных ими индивидов были большие участки идентичной ДНК, что указывает на то, что их родители были очень близкими родственниками — например, двоюродными братом и сестрой.
Новое исследование дополняет предыдущие работы, показавшие, что неандертальцы жили в более мелких и изолированных группах, чем наш вид. Исследование 2022 года показало, что одна алтайская неандертальская община насчитывала около 20 особей, а другое исследование предоставило свидетельства того, что группа была изолирована примерно на 50 000 лет. Многие исследователи указывали на инбридинг и изоляцию как на причины исчезновения неандертальцев около 34 000 лет назад. Но последние результаты позволяют предположить, что неандертальцы также выживали в течение длительных периодов в экстремальных условиях изоляции и малой численности популяции.
Массилани и его коллеги также обнаружили, что алтайские неандертальцы сильно отличались от более поздних европейских неандертальцев. В своем генетическом анализе исследователи установили, что алтайский неандерталец D17 был более тесно связан с D5, чем любой из них был связан с неандертальцами в Европе или с более поздними популяциями в Алтайском регионе. Это позволяет предположить, что популяции неандертальцев из восточной и западной Евразии стали генетически отличаться друг от друга в относительно короткие сроки и на довольно небольшой географической территории.
«Даже несмотря на то, что индивиды, чьи геномы мы имеем, были разделены в среднем всего около 50 000 лет, они достигли уровня различий, сходного с тем, который мы видим сегодня между некоторыми наиболее обособленными человеческими популяциями, например между людьми из Центральной Африки и Папуа — Новой Гвинеи, которые разделились около 300 000 лет назад», — пояснил Массилани.
Вероятно, из-за малочисленности и изоляции неандертальские популяции становились генетически отличными друг от друга гораздо быстрее, сказал Массилани. Это могло происходить потому, что в маленьких изолированных группах процесс, называемый генетическим дрейфом, может со временем приводить к распространению случайных генетических изменений. «Мы уже знали, что неандертальцы не были единой однородной популяцией, рассеянной по Евразии, а представляли собой лоскутное одеяло групп, сформированных сложными демографическими процессами, включая дивергенцию, миграцию, локальные вымирания и замещения, — отметил он. — Что поразительно в наших результатах, так это то, насколько дифференцированными могли становиться эти популяции». Высокая степень генетической обособленности и различий между группами, возможно, ограничивала способность неандертальцев адаптироваться к изменениям окружающей среды, добавил Массилани.
Значение открытия и перспективы
Исследование предоставляет новые детали о структуре неандертальских популяций, отмечают эксперты. «Наличие двух секвенированных неандертальцев в таком близком географическом месте действительно дает новое и более детальное понимание» их популяционной структуры, сообщил Live Science по электронной почте Лео Планш, популяционный генетик из Междисциплинарной лаборатории цифровых наук Париж-Саклейского университета, не участвовавший в исследовании. «У нас начинает накапливаться достаточное количество геномов неандертальцев, чтобы можно было делать определенные выводы об их популяционной структуре. Популяции — это группы индивидов, поэтому чем больше данных, тем лучше».
Денисова пещера, где был найден фрагмент, продолжает оставаться уникальным археологическим объектом мирового значения. Она известна тем, что в ней в разное время обитали три вида гомининов: неандертальцы, денисовцы (впервые идентифицированные именно по ДНК из этой пещеры) и ранние представители Homo sapiens. Наличие в одной пещере генетических материалов, разделенных тысячелетиями, позволяет ученым прослеживать демографические процессы с беспрецедентной точностью.
Выводы о крайне малой численности и высокой степени изоляции неандертальских популяций на Алтае имеют важные последствия для понимания их вымирания. В отличие от Homo sapiens, которые, вероятно, поддерживали более крупные и связанные сетью обмена популяции, неандертальцы, судя по всему, были разбиты на множество мелких изолированных групп. Такая структура делала их уязвимыми не только к случайным генетическим изменениям (генетическому дрейфу), которые могли закреплять вредные мутации, но и к внешним потрясениям — резким изменениям климата, конкуренции с другими видами или эпидемиям. Потеря даже одной небольшой группы в такой фрагментированной структуре могла быть невосполнимой.
Интересно, что исследование также показало, что алтайские неандертальцы из более раннего периода (около 120–110 тысяч лет назад) генетически отличались от более поздних неандертальцев этого же региона, что говорит о смене популяций. Возможно, Алтай не был непрерывно заселен одной и той же линией, а представлял собой «перекресток», где разные неандертальские группы сменяли друг друга, иногда исчезая, иногда возвращаясь. Это открытие ставит новые вопросы о том, как именно были устроены миграции и взаимодействия между изолированными группами неандертальцев на огромных пространствах Евразии.
Авторы исследования подчеркивают необходимость дальнейшего секвенирования древней ДНК из Денисовой пещеры и других памятников Сибири. Каждый новый геном, особенно если он происходит из четко стратифицированных слоев, позволяет уточнять временную шкалу событий и реконструировать сложную мозаику взаимоотношений между различными популяциями древних гомининов. В более широком смысле, работа демонстрирует, что исчезновение неандертальцев было не единичным событием, а результатом долгого процесса, в котором ключевую роль играли демографические факторы, а не только климат или конкуренция с сапиенсами. Понимание этих механизмов важно не только для реконструкции прошлого, но и для осмысления того, что делает человеческие популяции устойчивыми перед лицом экологических и социальных вызовов.
