Мир до нас: Новый взгляд на происхождение человека

Хайэм Том

Как мы уже видели в главе 5, из-за колоссальной величины ядерного генома для его всестороннего анализа требуются немалые вычислительные мощности. Область науки, развивающая это направление, называется биоинформатикой, и представляют ее математики и популяционные генетики, имеющие внушительный опыт работы с большими числами и алгоритмами, которые позволяют распознавать закономерности и различия в длинных последовательностях оснований. В настоящее время применяется ряд новых статистических подходов, позволяющих выявлять эти закономерности. Один из них, именуемый тестовой D-статистикой^{117}, был разработан Ником Паттерсоном, коллегой Дэвида Райха. Профессиональная подготовка Паттерсона пришлась здесь как нельзя кстати: в деле вычленения тенденций и закономерностей из огромного массива данных никто не смог бы добиться большего успеха.

В 1960-е гг., когда Ник еще был студентом Кембриджского университета, половина профессоров там была выходцами из Блетчли-парка – из той самой знаменитой группы по взлому шифров, которая помогла союзникам выиграть Вторую мировую войну. На первых порах он и сам присоединился к этому кругу и

в начале 1970-х гг. занял должность криптографа в Центре правительственной связи Великобритании. Позднее он перебрался в США, где до конца холодной войны трудился в секретном Центре коммуникационных исследований. Оттуда он перешел в область хедж-фондов и фондовой биржи, где, используя математические методы, предсказывал, куда лучше инвестировать^[27]. А в начале 2000-х гг., к счастью для всех, кто изучает эволюцию человечества, он вновь сменил сферу деятельности и переехал в Массачусетс^[28], где вместе с Дэвидом Райхом стал работать над математическими исследованиями глубинных закономерностей генетики человека. На сей раз он поставил перед собой цель разобраться в сложной истории человеческих популяций и их предков. Его метод D-статистики ныне широко применяется для количественного определения величины генетических связей между популяциями (мы называем это «смешение»), а также для установления числа различий и подобий.

Паттерсон и Райх сравнили геном «Денисова 3» с геномами 938 наших живых современников из 53 популяций, разбросанных по всему миру. В этих геномах содержались генотипные данные примерно 642 690 ОНП – участков человеческой ДНК, обеспечивающих наивысший уровень изменчивости в ядерном геноме^{118}. Ученые желали узнать, у каких из современных популяций обнаружится наиболее тесная связь с геномом денисовского человека. Путем сопоставления геномов они выделили три основных кластера. Семь человек, составивших первую группу, проживали в Африке к югу от Сахары. Вторая группа состояла из 44 человек, живших за пределами Африки, и одного жителя Северной Африки. В третью группу вошли папуасы и жители меланезийского острова Бугенвиль. В последней из групп было выявлено наибольшее количество аллелей, аналогичных денисовскому геному, а вторая вовсе не имела денисовской ДНК. Изучив долю производных аллелей, исходящих от неандертальцев или денисовцев, исследователи обнаружили, что около 2,6 % каждого из геномов неафриканских популяций восходят к неандертальцам. Это было известно и раньше (но не с такой точностью) из результатов проекта «Геном неандертальца», опубликованных еще в мае 2010 г. Но работа Райха и Паттерсона показала, что меланезийские геномы на 4,8 % восходят к денисовцам. Все это в совокупности означает, что около 7,5 % в геномах современных жителей Меланезии, по-видимому, занимает след от межпопуляционного смешения с этими не существующими ныне разновидностями людей. Вероятнее всего, дело тут в том, что в какой-то момент эволюции предков папуасов и меланезийцев им были переданы гены от денисовцев, и случилось это, когда наши предки покинули Африку и стали заселять Восточную Евразию, – примерно 50 000–54 000 лет назад.

Давайте остановимся на секунду, чтобы освоиться с этим фактом, ведь это настоящее откровение. Почти 8 % ДНК одной из групп наших современников унаследовано от других групп, давно уже исчезнувших… Менее десяти лет назад палеоантропологи считали интербридинг между «современными» людьми и неандертальцами невозможным и не верили, что они вообще когда-нибудь встречались. Теперь мы знаем, насколько ошибочным было это мнение.

Еще один интригующий факт, отмеченный в статье, относился к митохондриальной ДНК, содержащейся в человеческом зубе из Денисовой пещеры. «Денисова 4» (так зарегистрирована эта находка) – это хорошо сохранившийся моляр, найденный в южном зале пещеры. Паабо и его сотрудники строили догадки о том, не мог ли зуб принадлежать той же особи, от которой осталась косточка «Денисова 3». К сожалению, сохранность ядерной ДНК в зубе оказалась намного хуже, чем у «Денисова 3», а вот митохондриальную ДНК все же удалось извлечь и секвенировать с покрытием 58X, то есть каждая позиция генома мтДНК в среднем была прочитана 58 раз. Последовательность мтДНК отличалась от таковой у «Денисова 3» в двух позициях, так что образцы не могли принадлежать одному человеку, но их очень большое сходство наводит на мысль, что оба человека, вероятно, принадлежали к одной группе людей и хронологически отстояли не слишком далеко друг от друга. Параметры ДНК позволяют предположить, что менее чем за 7500 лет до того, как жили эти особи, был жив их общий предок. А это, в свою очередь, говорит о том, что, занимаясь денисовцами, мы действительно имеем дело с человеческой популяцией.

За несколько месяцев 2010 г. анализ крохотной косточки, зарегистрированной как «Денисова 3», в буквальном смысле переписал историю человечества. Маленький размер кости и отсутствие в ее ДНК Y-хромосомы привели генетиков к выводу, что «Денисова 3» – это часть скелета девочки-подростка. Благодаря бесценному дару, который преподнесла нам эта девочка, мы теперь знаем, что в глубине Евразии, помимо таких же людей, как мы, и неандертальцев, обитала еще одна группа людей, существование которой мы до недавних пор не могли и вообразить. Кроме того, ее геном рассказал нам, что ДНК денисовцев унаследовали некоторые из наших современников, которые сейчас живут в Меланезии и Австралии. Таким образом, становится очевидным, что, когда мы говорим о «происхождении современного человека», нам явно необходимо расширить этот термин, включив в него не только особую эволюцию нашего собственного вида, но и примеси, исходящие от других групп – групп, которые ранее считались скорее «иными», нежели «нами», или, как в случае с денисовцами, и вовсе оставались неизвестными.

Генетические данные денисовцев оказались настолько исчерпывающими по сравнению с немногочисленными останками скелетов, которыми мы располагаем, – всего четыре крошечных фрагмента, – что один журналист, рассказывая об исследовании денисовцев, написал: «геном ищет для себя окаменелости». В следующей главе я расскажу об усилиях, направленных на поиск других останков денисовского человека, чтобы, наконец, нарастить плоть на эти отдельные косточки.

7

Где искать окаменелости?

Можем ли мы установить, как выглядели денисовцы, если до нас дошли только мелкие частицы их останков? Геном «Денисова 3» предоставил нам информацию о фенотипе девочки из Денисовой пещеры, но, чтобы узнать больше об основной морфологии скелета и черепа этих людей, необходимо заполучить как можно больше ископаемых фрагментов.

Вести поиски целесообразно в двух направлениях. Во-первых, можно раскапывать новые археологические стоянки. На это требуются время и силы, но этот путь, несомненно, оправдан, и многие археологи предпочитают именно его. Во-вторых, мы можем исследовать коллекции музеев и университетов на предмет человеческих останков, которые необходимо идентифицировать и связать с одной из определенных разновидностей людей. Разве не может быть, чтобы среди фрагментов скелетов, оказавшихся в разных коллекциях и в настоящее время известных лишь как «Homo» или «архаичный Homo», нашлись останки денисовцев или даже иных, неведомых видов человека?

Рис. 15. Места археологических раскопок и стоянки на Дальнем Востоке

Исследование тех скудных останков денисовцев, которыми мы располагаем сегодня, является отправной точкой для последующего сравнения их морфологии, или формы, с окаменелостями, сохранившимися в Восточной Азии. К 2019 г. все археологические образцы денисовского человека исчерпывались фалангой мизинца («Денисова 3»), вторым молочным моляром, обнаруженным в глубине одного из первых разведочных шурфов еще в 1984 г. («Денисова 2»), очень крупным верхним левым моляром, найденным в 2000 г. («Денисова 4»), и фрагментом еще одного верхнего левого моляра («Денисова 8», найден в 2010 г.)^{119}.

Больше всего информации нам принес образец «Денисова 4», оказавшийся практически неповрежденным. Зубы сплошь и рядом становятся теми предметами, которые в первую очередь используются для определения разновидности человека. При детальном статистическом анализе формы и морфологии они позволяют выявить отчетливые различия между видами. Из того факта, что неандертальцы и денисовцы, имевшие общего предка, разделились сравнительно недавно – всего около 400 000 лет назад^{120}, легко сделать вывод, что их физические останки должны быть схожими между собой, но это вовсе не обязательно так. Взять хотя бы фалангу мизинца «Денисова 3». Виртуальное соединение двух фрагментов образца позволило сопоставить его физические пропорции с аналогичными частями других гоминин. В результате сравнения «Денисова 3» и 45 образцов от неандертальцев, а также 31 – от архаичных (30 000–110 000 лет назад) или живших в наше время «современных» людей, выяснилось, что анатомически денисовцы были гораздо ближе к последним. В отличие от неандертальцев, они были сравнительно миниатюрными и даже изящными^{121}. Это позволяет предположить, что после расхождения с денисовцами более толстые кости неандертальских пальцев эволюционировали иным путем^[29]. Сходство между «современными» людьми и данной особью денисовского человека в пропорциях пальцев говорит о том, что мы должны быть предельно внимательны, когда в следующий раз решимся идентифицировать новые скелетные останки денисовцев путем сравнения с такими мелкими фрагментами, как этот.

«Денисова 4» – это, скорее всего, третий верхний моляр, зуб мудрости (обозначающийся M³)^[30]; но, поскольку челюсть, в которой он рос, найдена не была, трудно сказать, какой это зуб, наверняка. В целом со времен Homo erectus (1,6 млн лет назад) моляры людей неуклонно уменьшались. У людей нашего вида размеры моляров от первого к третьему уменьшаются, но у других гоминин наблюдалась обратная картина. У австралопитеков и ранних Homo зубы увеличивались от M¹ к M³. Следует отметить, что, хотя этот зуб и был назван третьим моляром, его солидные размеры заставили Бенце Виолу, руководившего исследованием зуба, предположить, что это был самый крупный моляр в зубном ряду. Он занялся сравнением «Денисова 4» с зубами M³ других гоминин^{122} и для верности с зубами M² – на тот случай, если это не M³. Виола измерял два угла зуба: продольный и по самому широкому поперечному сечению. M³ очень сильно отличался от зубов как неандертальцев, так и «современных» людей. В нем проявлялось заметное сходство с зубами австралопитеков и Homo habilis – африканских гоминин, которые жили намного раньше денисовцев, более 1,5 млн лет назад. Сопоставление с M² дало схожий результат: «Денисова 4» был заметно крупнее, чем у неандертальцев или «современных» людей, и скорее соответствовал более древним гомининам, в особенности Homo erectus^{123}. Сильно различались также формы корней и коронок этих зубов. Фигурально выражаясь, согласно анализу этого зуба, денисовцы на многие километры отстояли от своих предполагаемых ближайших родственников из числа гоминин. Но как же такое могло быть?