Сперва в Денисовой пещере на Алтае нашли следы денисовцев, затем — неандертальцев, а сейчас — и древних Homo sapiens Но кто сделал обнаруженные украшения — по-прежнему загадка
В конце июня в журнале Nature вышла статья, подытожившая изучение сотен образцов ДНК древних людей из знаменитой Денисовой пещеры на Алтае. 13 лет назад там были обнаружены обломок фаланги пальца ранее неизвестного вида людей — денисовского человека. Теперь ученые из Института эволюционной антропологии Макса Планка и Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН (ИАЭТ СО РАН) смогли составить подробную хронологию тысячелетий жизни в пещере трех видов людей — сапиенсов (людей современного типа), неандертальцев и денисовцев. Иногда, вероятно, разные виды людей появлялись в пещере в одну и ту же эпоху и даже давали общее потомство. Но и после нового обширного исследования остались (и даже приумножились) вопросы. Так, неясно, кто из обитателей пещеры произвел украшения, найденные в пещере — сапиенсы, которые точно умели это делать, или денисовцы, о способностях которых производить предметы искусства пока ничего доподлинно неизвестно.
Что за денисовцы и что за пещера?
В 2008 году во время раскопок в Денисовой пещеры на Алтае археологи нашли крошечный обломок кости фаланги детского мизинца. Образец отдали на секвенирование ДНК в палеогенетическую лабораторию немецкого Института эволюционной антропологии Макса Планка. Через два года палеогенетики выяснили, что мизинец принадлежал девочке — представительнице нового, ранее неизвестного науке вида древнего человека, по происхождению намного более древнего, чем Homo sapiens (непосредственные предки современных людей) и неандертальцы. Эти виды Homo существовали параллельно; это означало, что линейной эволюции древнего человека не было. Новый вид древнего человека назвали в честь пещеры денисовцем.
Раскопки в Денисовой пещере
Мария Роговая
Долина на Алтае, в которой расположена Денисова пещера. Десятки тысяч лет назад в это место мигрировали разные виды людей
Bence Viola / SWNS.com / Scanpix / LETA
Впоследствии в той же пещере были найдены еще несколько костных останков денисовцев, неандертальцев и один гибрид денисовца и неандерталки. Костных останков Homo sapiens в древних слоях в пещере не обнаружили.
Что сейчас нашли в пещере?
Еще несколько лет назад ДНК умели извлекать только из антропологических материалов: зубов, костей, ногтей, волос и кожи. Причем, для такого анализа нужна была хорошая сохранность и достаточные количества материалов — найденный 13 лет назад кусочек фаланги девочки весь «ушел» на анализы. Сейчас же в Институте эволюционной антропологии Макса Планка поставлен на поток метод извлечения следов митохондриальной (мт) ДНК из грунта. Следы ДНК в грунте могут сохраниться в мельчайших частицах костей или в испражнениях обитателей пещеры. С появлением этой технологии у палеогенетиков и археологов в сотни раз увеличилось количество информации на материале из тех же раскопок.
Александр Пилипенко
Заведующий лабораторией молекулярной палеогенетики и палеогеномики ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»
Объем образцов митохондриальной ДНК из Денисовой пещеры вырос более чем на порядок. Эта работа позволяет проследить изменение генетического состава населения пещеры. Отбор проб охватывает все основные стратиграфические слои и соответствующие хронологические периоды. Благодаря такому подходу удалось проследить изменения в составе митохондриальной ДНК денисовцев и неандертальцев, что раньше было почти невозможно из-за острого дефицита пригодных для анализа образцов.
Из состояния, когда генетической информации для исследований было слишком мало, ученые внезапно оказались в ситуации, когда ее стало сразу очень много и в ближайшее время станет еще больше. Вместо обрывочной летописи, составленной по ДНК из единичных останков костей, ученые буквально за пару лет получили целую библиотеку данных о том, какие виды гоминидов и в какие периоды обитали в ее окрестностях.
Так (по мнению художника Джона Бэваро) мог выглядеть гибрид денисовца и неандерталки
Всего в публикации в журнале Nature исследователи сообщили о получении 175 образцов митохондриальной ДНК древнего человека почти во всех слоях и во всех трех галереях пещеры. Главное открытие — в пещере обитали не только денисовцы и неандертальцы, но и люди современного типа.
Анализ образцов помог ученым из Института археологии и этнографии СО РАН детализировать картину проживания разных видов древних людей в разные периоды.
- Денисовцы — самые древние обитатели пещеры; неандертальцы приходили трижды
- Согласно исследованию, древние люди обитали в Денисовой пещере в период от раннего среднего палеолита (250 тысяч лет назад) до начального верхнего (45 тысяч лет назад).
- Во всех трех галереях нашли ДНК Homo sapiens, фрагменты костей которого в пещере до сих пор так и не были обнаружены.
- 79 из найденных образцов принадлежало денисовцам, 47 — неандертальцам и 35 — Homo sapiens.
- Наиболее древняя из извлеченных ДНК гоминина, идентифицирована как денисовская. Она происходит из образца в нижнем слое Центральной галереи, который начал накапливаться 250 ± 44 тыс. лет назад (чем древнее исследуемый период, тем выше уровень погрешности). Это самое раннее генетическое свидетельство заселения Денисовой пещеры.
- Ученые пришли к выводу, что денисовцы являются также первыми и основными создателями комплексов каменных орудий раннего среднего палеолита, возраст которых превышает 170 ± 19 тысяч лет назад.
- Зато слои возраста от 130 до 97 тысяч л. н. содержали только неандертальскую ДНК. По всей вероятности, в этот период денисовцы не обитали в окрестностях пещеры.
- Следы ДНК человека современного физического облика (Homo sapiens) были найдены в Центральной галерее в слоях возрастом от 44 до 21 тыс. л. н. К тому же периоду исследователи отнесли лишь один образец неандертальской ДНК, — обитание неандертальцев на этой территории в период начального верхнего палеолита, видимо, подходило к концу.
- В одном из слоев начального верхнего палеолита Восточной галереи обнаружены следы ДНК всех трех древних людей: денисовцев, неандертальцев и людей современного облика. Возможно, какое-то время они одновременно обитали на данной территории. О совместном обитании на этой территории денисовцев и неандертальцев говорит и находка гибрида от 2018 года: фрагмента кости девочки, чьим отцом был денисовец, а мать — типичной неандерталкой «третьей волны», — из неандертальцев, которые пришли на Алтай из Европы и чьи костные останки археологи нашли в Чагырской пещере, расположенной в ста километрах от Денисовой.
Что нашли в 2018 году?
Из 12 костных останков древних людей, найденных в Денисовой пещере за все годы раскопок, данные по 4 еще не опубликованы, 3 фрагмента принадлежали неандертальцам, 4 — денисовцам и 1 — их общему потомку, девочке-гибриду. Подобные гибриды, но уже неандертальцев и Homo sapiens ученым еще предстоит обнаружить, ведь в геноме современном человека европейского типа от 1,5 до 3% неандертальских генов.
В слоях возрастом 170 тысяч лет назад обнаружилась ДНК более архаичных неандертальцев, похожих на тех, что проживали на территории Испании около 450 тысяч лет назад. А в слоях от 120 до 90 тысяч лет назад — еще один генетически отличный вид неандертальцев. Таким образом, ученые нашли свидетельства трех волн миграции неандертальцев из Европы в Сибирь.
Кто сделал иглы и украшения: денисовец или Homo sapiens?
Исследование развеяло сомнения в том, что в Денисовой пещере в древности обитали люди современного физического облика. Этот факт заставил заново рассмотреть вопрос об авторстве украшений и орудий труда из камня и кости, обнаруженных в пещере ранее в слоях начала верхнего палеолита (промежуток от 55 до 45 тысяч лет назад): костяных иглах, подвесках из зубов хищников, кольце из мрамора, браслета из хлоритолита, ободка из бивня мамонта, бусин из скорлупы яиц страуса и других предметов искусства. Для их производства использовались довольно сложные технологические приемы — сверление, расточка, полировка, шлифовка, выгибание, что ставит вопрос об уровне развития древнего человека, который их сделал.
Один из авторов статьи в Nature Сванте Паабо внутри Денисовой пешеры
Мария Роговая
Ученые ИАЭТ СО РАН изначально предполагали, что найденные ими предметы искусства сделаны денисовцами, поскольку костей Homo sapiens в пещере не было обнаружено, а два костных фрагмента денисовцев как раз располагались в слоях, где были найдены многочисленные украшения. Однако тот же период — начало верхнего палеолита — обычно связывают с появлением в Евразии Homo sapiens, который достоверно производил такие предметы. После находки в Денисовой пещере ДНК Homo sapiens было бы логично предположить, что и украшения из пещеры сделали древние люди современного облика. Ученые, которые были изначально уверены в том, что предметы сделали именно сапиенсы, посчитали вопрос закрытым (об этом говорится и в статье в Nature).
Но сибирские археологи не отказываются от своей теории о «денисовском» авторстве сложных орудий и предметов искусства.
Михаил Шуньков
Заведующий отделом археологии каменного века ИАЭТ СО РАН
Мы получили данные о том, что на определенном этапе в окрестностях пещеры одновременно обитали все три подвида древнего человека, но у нас нет доказательств, что найденные предметы искусства сделали именно представители Homo sapiens. Напротив, у нас есть основания считать традиции производства предметов искусства и быта автохтонными, то есть сформировавшимися на местной основе, поскольку в нижней части 11-го слоя мы находили подвески из камня и швейные иглы, изготовленные с применением тех же приемов, которые использовались для создания предметов из верхней части того же слоя.
Нет сомнений, что представители Homo sapiens внесли свой культурный вклад и повлияли на жизнь более архаичных людей, живших на этих территориях. Но ни костных останков, ни ДНК человека современного физического облика в нижней части рядом с предметами искусства не было обнаружено, тогда как денисовская ДНК присутствует в большом количестве во всех слоях и галереях Денисовой пещеры. Костные останки денисовцев были в слоях рядом с предметами искусства. Возможно, здесь присутствовала небольшая популяция Homo sapiens, поэтому [от них] не осталось костных останков.
Разница в возрасте между слоями, где есть ДНК человека современного облика, и теми, где их нет, но есть предметы искусства и ДНК денисовцев, оценивается в 5-10 тысяч лет (55-45 тысяч лет назад). Можно ли объяснить эту разницу погрешностью датировки — это вопрос интерпретаций, говорят сибирские ученые.
Денисовцы уходили и возвращались
Горный Алтай, возможно, был зоной контакта как разных гомининов, так и различных линий гиен и другой фауны. Кроме 178 образцов человеческой ДНК ученые получили 685 ДНК животных, обитавших в окрестностях пещеры в разные периоды от плейстоцена до голоцена. Смена видов животных в районе пещеры неизменно сопровождались и переменами в популяциях древних людей.
- Практически во всех слоях обнаружена ДНК шерстистого мамонта.
- Около 187 тысяч лет назад в окрестностях Денисовой пещеры обитало много пещерных медведей, которые ближе к периоду 112 тысяч лет назад их сменили более мелкие бурые сородичи.
- Точно так же африканские пятнистые гиены, обитавшие там около 200 тысяч лет назад, сменились на европейских пещерных гиен в районе 120 тысяч лет назад. Этот период — конец межледникового периода и начала ледникового.
- После исчезновения гиен и пещерных медведей начинает период временного (примерно на 30 тысяч лет) отсутствия в пещере денисовцев. Оба эти события — исчезновение старой фауны и исход денисовцев, — по-видимому, связаны с существенными изменениями климата и экологии.
Палеонтологи считают, что расселение денисовцев следовало за миграцией фауны: плейстоценовые млекопитающие мигрировали из юго-восточной Азии вдоль восточных предгорий Гималаев (в 2019 году в горах Тибета был найден фрагмент челюсти денисовца), на северо-запад Алтая.
Мария Роговая
Фотографии Михаила Шунькова и Александра Пилипенко: Мария Роговая
Митохондриальная (мт) ДНК
Это небольшая кольцевая ДНК, находящаяся в клеточных органеллах — митохондриях. Поскольку митохондрий в каждой клетке далеко не одна, то на любую из них приходится существенно больше копий митохондриальной ДНК, чем «обычной», ядерной, ДНК. Соответсвенно, изучать мтДНК на палеонтологическом материале проще, чем целый геном.
Гоминиды — это кто?
Группа, которая объединяет всех людей (представителей рода Homo), а также горилл и шимпанзе, нашего последнего общего предка с ними и всех его потомков.