Новости и мнения

Самая старая ДНК гоминина

Митохондриальный геном возрастом 400 000 лет добавляет новый поворот в картину ученых о ранней эволюции человека.

Сима-де-лос-Уэсос, пещера на севере Испании, содержит одну из самых больших коллекций окаменелостей гоминина, когда-либо обнаруженных. Теперь эта так называемая «яма костей» также дала самую старую ДНК гоминина, когда-либо секвенированную.

Используя бедренную кость из пещеры, Матиас Мейер из Института эволюционной антропологии Макса Планка секвенировал почти полный митохондриальный геном одного из жителей Сима-де-лос-Уэсос, который, вероятно, жил около 400 000 лет назад. Это как минимум в четыре раза старше предыдущего рекордсмена – небольшой отрезок ДНК неандертальца, возраст которого составляет 100 000 лет.

«Это невероятный прорыв. Им удалось получить ДНК из образца, который датируется тем временем, когда существовали современные люди или неандертальцы », – сказал Дэвид Рейх из Гарвардской медицинской школы, который не участвовал в исследовании.

Успех команды значительно расширяет спектр мест, из которых ученые могут надеяться восстановить древнюю ДНК. А Сима-де-лос-Уэсос – уже важный сайт для понимания эволюции человека – теперь является «золотой жилой для генетики», сказал Мейер.

Со временем ДНК разлагается и распадается на все более мелкие фрагменты. В течение последнего года группа Майер разрабатывала более эффективные способы восстановления этих коротких частей. «Если мы посмотрим на ископаемое, то не увидим никаких признаков подлинной древней ДНК длиннее 45 пар оснований, – сказал Мейер, – и ДНК такого размера до сих пор практически не учитывались».

Ранее в этом году команда подтвердила свою методику работы, упорядочив полный митохондриальный геном пещерного медведя, который также был найден в Сима-де-лос-Уэсос. «Это был тестовый запуск», – сказал Мейер. Когда они наконец перешли на гоминины, им понадобилось почти два грамма кости, чтобы получить достаточно ДНК.

Самой большой проблемой было загрязнение. В кости осталось так мало ДНК, что она была забита ДНК ученых, которые выкопали окаменелости и провели эксперименты, несмотря на их меры предосторожности. Команда отсеяла эти современные последовательности путем поиска тех, в которых остатки цитозина были превращены в урацил – особый тип повреждения, которое накапливается в древней ДНК. В конце концов, ученые извлекли достаточно подлинно древние последовательности, чтобы реконструировать 98 процентов митохондриального генома человека.

Сима-де-лос-Уэсос дал скелеты, по крайней мере, 28 человек из среднего плейстоценового периода. Эти гоминины были традиционно классифицированы как Homo heidelbergensis, и их особенности позволяют предположить, что они были очень ранними предками неандертальцев.

Но вместо того, чтобы группироваться с неандертальцами, их митохондриальный геном был наиболее тесно связан с денисовцами. Эта загадочная группа людей является родственной группой неандертальцев и известна только по пальцам и молярам. Оба были найдены в 4000 милях к востоку, в Сибири. «Это не то, что мы ожидали», – сказал Мейер. «Трудно понять это».

Маловероятно, что гоминины Sima de los Huesos были фактически денисовцами или даже имели отношение к своим непосредственным предкам – например, их зубы имеют другую форму. Они могут предшествовать расколу между денисовцами и неандертальцами.

Или они могут быть связаны с предками, которые дали начало неандертальцам и денисовцам. Альтернативно, другая архаичная группа гомининов могла бы принести свою митохондриальную ДНК как денисовцам, так и людям Сима-де-лос-Уэсос. По словам Джона Хокса , палеоантрополога из Университета Висконсин-Мэдисон, этот сценарий согласуется со слухами о том, что некоторые генетики обнаружили следы другого мистического гоминина в денисованском геноме.

«Многие предполагали, что денисовцы были в основном восточным населением», – сказал Хокс по электронной почте. «Сходство митохондриальной ДНК Симы предполагает альтернативный сценарий: известные нам денисовцы отчасти являются потомками раннего слоя населения западной части Евразии. Они могут быть смесью любого количества ранних популяций. »

«Очевидно, происхождение неандертальцев и денисовцев довольно сложное, возможно, больше, чем мы надеялись», – добавил Мейер. «[Наши результаты] просто поставили большой вопрос над всем этим».

Единственный способ разгадать эти загадки состоит в том, чтобы упорядочить более древнюю ДНК, включая ядерные геномы из образцов Sima de los Huesos. Было так трудно получить митохондриальную ДНК, что полный ядерный геном может быть почти невозможным, но Мейер надеется получить некоторые фрагменты в течение нескольких лет. «Мы не совсем поняли, как это сделать, но мы не успокоимся, пока не увидим часть ядерного генома», – говорит он. «Это должно быть уже достаточно информативно».

Самый старый в мире геном в настоящее время принадлежит лошади, которая жила около 700 000 лет назад . Но это животное было похоронено в сибирской вечной мерзлоте – идеальных условиях для сохранения ДНК. Успех Майера предполагает, что ученые также могут извлекать ДНК из окаменелостей, которые происходят из более широкого диапазона климатических условий, в том числе теплых и влажных. Это хорошая новость для ученых, изучающих эволюцию человека. «Люди редко бывают в условиях вечной мерзлоты. Мы исторически были теплым видом », – сказал Райх. «Многие самые интересные человеческие материалы не в холодных местах».

Но Мейер отметил, что Сима-де-лос-Уэсос имеет очень стабильные условия, в том числе мало циркулирующего воздуха и постоянные температуры около 5-10 ° С. «Если вечная мерзлота – идеальный морозильник, пещера – идеальный холодильник», – сказал он. Тем не менее, Мейер сомневается, что эти условия уникальны, и его команда ищет похожие места. К ним относятся пещеры, которые находятся очень близко к Сима-де-лос-Уэсос, где были найдены возможные окаменелости человека прямоходящего и человека- предшественника . «Надеюсь, скоро мы найдем еще один волшебный сайт», – сказал он.

М. Мейер и др., «Амитохондриальная последовательность генома гоминина из Sima de los Huesos», Nature , doi: 10.1038 / nature12788, 2013.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *