В палеоантропологии происходит настоящая революция, и всё благодаря развитию методов анализа генома. Открытия палеогенетиков заставили учёных пересмотреть научное предание о предыстории человечества и о наших таинственных собратьях — неандертальцах. В недавнем исследовании геномов 13 сибирских неандертальцев рассказывается уже не только об их анатомии и физиологии, но и о жизни их семей, об общественном устройстве. Эти открытия проливают новый свет и на главные загадки неандертальцев: куда они подевались и почему в наших генах есть следы скрещивания с неандертальцами, а в их геномах следов скрещивания с сапиенсами нет.
Реабилитация неандертальцев
Вот как описывал неандертальца сто лет назад великий Герберт Уэллс: «Он был покрыт густой шерстью, уродлив с виду или даже омерзителен в своём непривычном для нас облике, с покатым и низким лбом, густыми бровями, обезьяньей шеей и коренастой фигурой».
Но вместе с научным преданием о предыстории человечества радикально менялась и традиция изображения неандертальцев: теперь их рисуют светлокожими красавцами с рыжей шевелюрой. Обычно они смотрят куда-то вдаль, мудро и немного грустно (вымерли ведь).
Столь же радикально изменилось и отношение просвещённого человечества к духовному миру неандертальцев. Раскопки палеоантропологов реабилитировали их интеллект и культуру: были найдены и древнейшие ритуальные очаги, и цветы в могилах, и костяные флейты (тут, правда, стопроцентной уверенности пока нет, как и с неандертальскими рисунками), установлено использование краски (раскрашивали себя красной охрой) и клея, которым искусно обработанные каменные наконечники прикреплялись к древку копья.
В общем, за последние десятилетия неандертальцы совершили настоящий эволюционный скачок от гориллоподобных монстров-каннибалов до высококультурных интеллектуалов, которых наши жестокие предки по своему обыкновению подвергли геноциду и 40 тысяч лет назад уничтожили окончательно. А они лечили больных. Хоронили мёртвых. У них были представления о загробном мире, неплохие каменные и костяные инструменты. Да и вообще объём их мозга существенно превышал наш. А мы...
Постойте, а не переносим ли мы отношение западной культуры к коренным народам на совсем не подходящий для этого материал? Здорово, конечно, что учёные стремятся отказаться от привычки видеть в чужаках монстров, как это было принято во все времена (правда, вакантную роль варваров и чудовищ тут же занимаем мы сами — без злодеев интересной истории не рас- сказать). Это часть большого тренда на гуманизацию в современной культуре. Гуманизируют не то что неандертальцев — даже динозавры уже совсем не те чешуйчатые монстры, которых мы так любили в детстве. Для нынешних детишек они пушистые, теплокровные, социальные — всё более походят на птичек, теряют брутальность, обретают миловидность и хорошие манеры.
Но что всё-таки произошло на самом деле? Виновны ли мы в истреблении своих «двоюродных братьев»?
В игру вступает Сванте Паабо
В последние годы наши знания и фантазии о неандертальцах быстро обрастают подробностями благодаря достижениям генетики и биоинформатики.
И прежде всего, они нам больше не двоюродные братья. Неандертальцы — наши предки, в ДНК современного человека европейской внешности 2–4% генов неандертальские. Человечество обрело новых предков ещё в 2010 году благодаря легендарному создателю палеогенетики Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка в Лейпциге. В 2022-м Паабо получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за разработку метода реконструкции генома из обрывков ДНК и прочтение с помощью этого метода геномов неандертальца, денисовского человека и многих других древних людей и вымерших животных.
Всё, что мы ещё полвека назад знали о древнейших людях, строилось на смелых реконструкциях, сделанных на основе единственного сохранив- шегося зуба и пары грубо отёсанных галечных камней неподалёку. Посте- пенно к работе палеоантропологов подключались другие специалисты: химики, зоологи, палинологи (исследователи пыльцы), климатологи — реконструкции становились всё более надёжными. Но настоящий прорыв слу- чился, когда на помощь антропологам пришли генетики. С тех пор каждый год приносит новые крупные открытия.
Паабо, внебрачный сын нобелевского лауреата, шведского биохимика Суне Бергстрёма и сотрудницы его лаборатории, с детства разрывался между египтологией и медициной, к которой склонял его отец. В итоге поступил на исторический факультет Университета Упсалы, но, прочувствовав, как далека преобладавшая там архивная работа от приключений Индианы Джонса, перевёлся на медицинский, а окончив его, занялся исследованием вирусов. Но интерес к древности не уходил — Паабо стал ловить себя на мысли: а нельзя ли выделить ДНК из египетской мумии?
С помощью друга-египтолога из ГДР он получил доступ к коллекции музейного фонда Берлина и после нескольких попыток сумел выделить ДНК из хряща уха одной из мумий (как оказалось, клетки хрящевой ткани сохранились лучше мышечных: в них не разрушились ядра). В 1985 году исследование Паабо было вынесено на обложку журнала Nature и прославило его как исследователя древней ДНК.
Вскоре Паабо познакомился с методом ПЦР, позволяющим быстро и дёшево размножать в пробирке любые кусочки ДНК, многократно их копируя (теперь с этим методом знаком каждый — благодаря тестам на ковид). ДНК со временем распадается на небольшие фрагменты. Но теперь появилась возможность их быстро размножить и легко прочитать.
С помощью этого метода Паабо успешно реконструировал фрагменты ДНК нескольких вымерших животных, например мамонта и плейстоценовой лошади. Прочесть записи в ДНК древних людей оказалось проблематичнее: главной трудностью было не перепутать древние кусочки ДНК с похожими на них обрывками ДНК самого исследователя. Началась многолетняя борьба за идеальную чистоту и стерильность в лаборатории. Когда прочитано много отдельных фрагментов древней распавшейся ДНК, можно переходить к следующему этапу: найти кусочки с совпадающим генетическим текстом, наложить их друг на друга и восстановить ДНК целиком, как пазл.
О чём рассказали гены
В конце 1990-х Паабо удалось выделить из костей неандертальца и реконструировать митохондриальную ДНК. Это проще: она намного короче нашей главной ДНК в ядре клетки (митохондрии, энергетические станции клетки, когда-то были отдельными микроорганизмами и с тех пор сохранили собственную маленькую ДНК). А в 2010-м, после четверти века исследований, Паабо наконец добился огромного успеха — опубликовал последовательность генома неандертальца. Вскоре эти данные начали менять научное предание: мы узнали, что неандертальцы не тупиковая ветвь эволюции, в геноме любого человека, кроме коренных африканцев, есть около 2% доставшихся от них «записей». Сравнивая найденные в разных местах ДНК, мы всё больше узнавали о миграциях древних людей. Например, стало понятно, что первые неандертальские гены наши пред- ки получили не в Европе, а ещё на Ближнем Востоке около 70 тысяч лет назад, как только вышли из Африки.
Чтобы узнать больше, Паабо искал всё новые кости и выделял из них ДНК. Среди них оказалась крохотная косточка, полученная от археологов Сибирского отделения РАН, — её нашли в Денисовой пещере. Полгода она лежала без дела и ждала своей очереди. А когда из неё выделили ДНК, оказалось, что полуистлевший кончик мизинца принадлежал девочке совершенно неизвестного нам антропологического типа.
Вскоре весь мир услышал о Денисовой пещере и населявших её денисовцах — людях ещё более таинственных, чем неандертальцы. Впрочем, с каждым годом мы и о них узнаём всё больше. Анализ ДНК показал, что, в отличие от светлокожих и часто рыжих неандертальцев (это от них нам достались «гены светлокожести»), у дени- совцев были карие глаза, смуглая кожа и тёмные волосы. Некоторые из них были приспособлены к жизни в условиях высокогорья (эти гены позаимствовали тибетцы). Оказалось, что общие предки неандертальцев и денисовцев вышли из Африки около 600 тысяч лет назад, а потом разделились: предки неандертальцев двинулись в Европу, переднюю Азию и на юг Сибири, а денисовцы стали постепенно заселять Юго-Восточную Азию и Океанию. В геномах многих народов этого региона есть следы ДНК денисовцев, до 7%. Денисова пещера — самый север их ареала.
В ХХ веке эволюцию человека представляли как линейный процесс: на входе брела на задних лапах полусогнутая обезьяна, схватившая палку, а на выходе уверенно и гордо выступал белый мужчина. Теперь же получается, что в древности Земля напоминала мир «Властелина колец», полный орков, эльфов, гномов — альтернативных вариантов человека. Но по тем или иным причинам все они вскоре после прихода сапиенсов исчезли: то ли вымерли, то ли были ассимилированы.
Анализ ДНК останков ещё одной девочки из Денисовой пещеры показал, что Денни — дочь отца-денисовца и матери-неандерталки. Если одна из нескольких случайно найденных косточек принадлежит метису, то, вполне вероятно, такие дети были обычным делом. А когда выяснилось, что отец девочки не простой денисовец, а тоже имеет неандертальцев в роду, вероятность превратилась в уверенность: смешанные браки между денисовцами и неандертальцами в те времена никого не шокировали.
Становится понятно, почему Паабо предпочитает называть неандертальцев и денисовцев не другими видами людей, а другими популяциями — так, опять же, гуманнее получается. Эти популяции встречались, воевали и поедали друг друга, обменивались технологиями и неоднократно скрещивались. А результатом этих контактов стали мы, современное человечество. Хеппи-энд.
Тайна неандертальцев
Год назад в журнале Nature вышла последняя из громких статей, написанных всё той же коллаборацией сотрудников Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН во главе с Анатолием Деревянко и лейпцигского Института эволюционной антропологии общества Макса Планка, где работает Сванте Паабо. Они использовали новый метод, приобретающий всё большую популярность в археологии, палеонтологии и палеоантропологии: ДНК научились добывать и читать без всяких костей, прямо из почвы. Причём число образцов человеческой ДНК, взятых из грунта, оказывается на порядки выше того, что исследователи получали из костных останков. Любая почва заполнена распавшимися на мелкие фрагменты остатками ДНК огромной массы организмов, от бактерий до археологов. Проблема была в том, как отделить куски ДНК древних людей от всех прочих. В 2010-е это научились делать. И вот четыре года назад из осадочных пород Денисовой пещеры Паабо удалось достать и проанализировать ДНК древних людей — оказалось, около 45 тысяч лет назад там жили и сапиенсы, и денисовцы, и неандертальцы. Неизвестно, правда, собирались ли они у костра, чтобы обменяться товарами и технологиями, или отвоёвывали друг у друга пещеру. Вполне вероятно, было и то и другое.
Мы встречались с Паабо на научной конференции, которую РАН проводила у Денисовой пещеры, раскрывшей огромную чёрную пасть над ущельем меж двух гор. Одну археологи называют Дедка (на вершине вырисовывается бородатый профиль, смахивающий на Карла Маркса), другую — Бабка (в ней пе- щера). В ущелье протекает река Ануй, в долине и по склонам гор разбросано множество уютных деревянных домиков с электричеством и отоплением — это крупнейший в России археологический стационар «Денисова пещера».
— Мы пока знаем только одну точку на Земле, где три разные эволюционные ветви людей жили рядом в одно и то же время. Это Денисова пещера, — сказал Сванте.
Но идиллической картины межплеменных контактов с последующим скрещиванием не получается: неандертальская кровь течёт в наших жилах, текла и в жилах денисовцев, но в геномах самих неандертальцев нет следов ни генов сапиенсов, ни генов денисовцев. Как так вышло?
Неандертальская семья
К счастью, в Южной Сибири не одна пещера с неандертальцами!
Первый фрагмент кости неандертальца в Чагырской пещере на Алтае был обнаружен в 2010 году. За 12 лет в ходе раскопок их обнаружено уже около восьмидесяти. Большая их часть с сохранившейся ДНК была подвергнута генетическому анализу. На основании этой информации Паабо и другие учёные собрали 11 полных геномов неандертальцев, сезонно проживавших в Чагырской пещере довольно тесным кланом. Ещё два генома удалось прочесть благодаря останкам, найденным в расположенной неподалёку пещере Окладникова. До этого во всём мире прочитали 18 неандертальских геномов, а тут сразу 13 новых!
Когда все 13 геномов проанализировали, выяснилось, что найденные останки костей принадлежали людям, жившим в одно и то же время (54 тысячи лет назад). Более того, часть из них приходилась друг другу роднёй. Самыми близкими родственниками в неандертальской общине Чагырской пещеры оказались отец и дочь-подросток, были и тётя с племянником (или, может быть, бабушка с внуком).
— Из 25 костных фрагментов, в которых сохранилась древняя ДНК, получилось выделить 17 качественных геномов. Как выяснилось, они принадлежали 13 индивидам, — рассказывает руководитель раскопок в Чагырской пещере, доктор исторических наук, главный научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН Ксения Колобова. — Замечательно, что наши немецкие коллеги, анализируя древнюю ДНК, могут определить не только возраст или пол, но и принадлежность конкретному индивиду. Так мы узнали, что найдены три фрагмента — молочный зуб, коренной зуб и фаланга пальца — одного человека.
Оказалось, что у сибирских неандертальцев очень низкий уровень генетического разнообразия. Он гораздо меньше, чем у любой, даже изолированной группы современных людей (а ведь считалось, что это у нас сверхнизкое разнообразие — через бутылочное горлышко в своё время проходили). Если судить по этому критерию, размер всей обменивающейся генами популяции неандертальцев на юге Сибири сравним с размерами групп вымирающих видов, таких как горные гориллы, которых всего около тысячи. В популяциях европейских неандертальцев генетическое разнообразие побольше, но всё равно, согласно современным оценкам, на всей огромной территории Евразии неандертальцев проживало лишь около 10 тысяч человек.
Видимо, на юге Сибири их было совсем немного, как и контактов между группами: каждая семья контролировала большие охотничьи угодья. Неандертальцы охотились на горных козлов, лошадей, бизонов и других животных, мигрировавших по долинам рек, в которые выходят эти пещеры. Исследователи пришли к выводу, что неандертальцы жили родственными группами по 10–20 человек. Что, кстати, неудивительно для охотников-мясоедов, занимаю- щих вершину пищевой пирамиды в северных лесах. Две соседние семьи могла разделять сотня километров.
Может, поэтому они так быстро исчезли после встречи с сапиенсами? По данным другого недавнего исследования, наше сосуществование на одной территории длилось лишь 2–3 тысячи лет. Маленькие группы легко уничтожить, вытеснить или интегрировать. Современные сапиенсы, сохранившие первобытный образ жизни где-нибудь в лесах Амазонии, живут группами по 150–200 человек. Возможно, неандертальцы просто растворились среди более многочисленных пришельцев-сапиенсов.
Наши предки не неандертальцы, а неандерталки
Выяснили и другую очень интересную вещь: разнообразие «мужской» Y-хромосомы в этих группах ещё меньше, чем разнообразие геномов. Зато анализ митохондриальной ДНК, передающейся только по материнской линии, показал гораздо более разнообразную картину. Математическое моделирование с применением этих данных привело учё- ных к выводу, что женщины, достигшие половой зрелости, переходили из клана в клан, а мужчины оставались.
— Вполне возможно, так и появилась на свет девочка Денни (та самая дочь отца-денисовца и матери-неандерталки. — «КШ»), — предполагает Ксения Колобова. — Возможно, её мать была родом как раз из Чагырской пещеры, до неё не так далеко.
Получается, неандертальские семьи обменивались невестами, которые, вероятно, играли ключевую роль в налаживании связей между разными сообществами-семьями. Такой тип семейного уклада — патрилокальность — встречается и у современных охотников-собирателей.
Этот обычай был очень важен для выживания — по данным исследований, в геномах неандертальцев к тому времени уже накопился изрядный груз последствий близкородственных браков.
Кто знает, может, этот неандертальский обычай отправлять девушек за пределы семьи и послужил причиной того, что у нас есть их гены, а наших у них не было? Неандерталки искали случай оставить семью и охотно заводили отношения с пришельцами, а у сапиенсок не возникало желания при- биться к чужакам... Возможен и другой вариант: в отличие от пар сапиенсов с неандерталками, пары сапиенсок с неандертальцами были бесплодны. Ведь между популяциями имелось уже много генетических расхождений, какое-то из них могло мешать.
Палеоантропология стремительно обогащается всё новыми знаниями благодаря генетике и биоинформатике — будем надеяться, что скоро учёные найдут более точные ответы на многие вопросы. А на сегодняшний день это самое большое исследование неандертальских ДНК и первое, позволяющее судить о структуре их общества. Разве не удивительно, что сравнение геномов может дать информацию не только о физических характеристиках наших далёких предков, но и об их обществе, об отношениях между ними?!