Древнейшая ДНК человека еще больше запутала историю нашего происхождения. Днк древних

Исследование ДНК древних людей стало возможным без самих останков

Пещера Денисова

Биологи из института эволюционной антропологии Лейпцига и их российские, европейские и австралийские коллеги выяснили, что ДНК неандертальцев и денисовских людей можно успешно идентифицировать в образцах, взятых из осадочных пород археологических локаций. Для этого метода не требуются, собственно, сами древние останки, достаточно небольшого количества митохондриальной ДНК, содержащегося в таких образцах. Статья опубликована в Science.

Минеральные и органические компоненты образцов, взятых из глубоких слоев геологических отложений, могут хранить фрагменты ДНК, которые вполне успешно поддаются выделению и дальнейшему анализу. Подобные работы уже проводились для исследования древних растений и животных. Важным фактором «древности» исследуемой ДНК является замена некоторых ее цитозинов на тимины — это происходит благодаря реакции деаминизации и служит индикатором возраста молекулы.

Ученые проанализировали 85 образцов из семи археологических локаций, включая пещеру Денисова и Чагырскую пещеру, расположенных в алтайских горах. Возраст отложений составлял от 14 до свыше 550 тысяч лет и соответствовал позднему или среднему плейстоцену. Некоторые из образцов собирали специально для данного проекта, а другие уже несколько лет хранились при комнатной температуре, что не помешало успешно проанализировать содержащуюся в них митохондриальную ДНК.

Митохондриальная ДНК содержится в клетках в большем количестве копий, нежели ядерная, поэтому с ней удобнее работать в случаях, когда количество нуклеиновых кислот в образцах очень мало. Выделив ДНК, ученые методом гибридизации сравнивали ее с 242 пробами митохондриальной ДНК разных млекопитающих. Более двух третей секвенированной ДНК идентифицировать не удалось, однако среди остальной части было показано наличие древних нуклеиновых кислот, соответствующих ДНК слоновых, гиеновидных, полорогих, непарнокопытных, оленевых, псовых и других видов животных. Исследование генетических вариаций показало, что ДНК слоновых, в основном, принадлежали вымершим в голоцене шерстистым мамонтам, ДНК носороговых — вымершим в позднем плейстоцене шерстистым носорогам, ДНК гиеновидных — вымершим пещерным гиенам или ныне живущим пятнистым гиенам, и, наконец, ДНК медвежьих, обнаруженная в хорватской пещере Виндии, принадежала, в основном, вымершему 25 тысяч лет назад медведю Ursus ingressus. Метод успешно позволял отделять древнюю ДНК от более современной, а данные по ДНК животных соотвествовали представлениям ученых о проживающих на этих территориях в те временные периоды видах.

Идентифицированные фрагменты мДНК в разных локациях. LP - поздний плейстоцен, MP - средний плейстоцен, цифры - количество образов из данной локации с идентифицированной древней мДНК млекопитающих

Viviane Slon et al / Science 2017

Обнаруженные следы гоминин в пещере Денисова: зеленые - денисовские люди, красные - неандертальцы; изображение кости - останки, изображение лопаты - образцы пород. Самые нижние слои среза - самые древние.

Viviane Slon et al / Science 2017

Построенные на основе полученных данных филогенетические деревья показали, что генетические вариации исследуемых ДНК находятся в пределах нормы для известных митохондриальных геномов неандертальцев и денисовских людей. Удалось также показать, в каких образцах ДНК принадлежало одной особи, а в каких — разным. Используя метод максимального правдопобия ученым также удалось исследовать четыре дополнительных образца из пещеры Денисова и Чагырской пещеры, и обнаружить в них присутствие ДНК древних гоминид, причем в одном из образцов пещеры Денисова обнаружилось ДНК двух разных особей.

Филогенетическое дерево, построенное на основе мДНК образцов из останков и из пород в разных локациях. Красные - неандертальнцы, зеленые - денисовские люди, голубой - гейдельбергский человек, фиолетовый - аутгруппа современных людей. Изображение кости - останки, изображение лопаты - породы.

Viviane Slon et al / Science 2017

На один миллиграм кости человеческих останков удается получить от 28 до 9142 фрагмента митохондриальной ДНК, а на один миллиграм породы — от 34 до 4490 фрагментов (включающих, однако, мДНК всех млекопитающих). Это удивительно много, и открывает множество перспектив для подобных исследований. Кроме того, дополнительные исследования показали, что ДНК обычно распределена в древнем слое породы достаточно ровно и не перемешивается с более нижними или верхними слоями.

Изучение древних организмов часто затруднено из-за малого количества археологических и палеонтологических материалов. Для многих методик хватило бы и одного потерянного каким-нибудь денисовским человеком зуба, но даже такая находка — большая редкость. Новые цифры и факты обнадеживают — по-видимому, для исследования ДНК древних людей теперь не обязательно будет находить их захоронения, останки или даже части тела.

Анна Казнадзей

nplus1.ru

Древнейшая ДНК человека еще больше запутала историю нашего происхождения

Древнейшая ДНК человека еще больше запутала историю нашего происхождения

Несколько карстовых пещер горной гряды Сьерра-де-Атапуэрка на севере Испании раскапываются уже много десятилетий и уже принесли целый ряд удивительных находок. Самой знаменитой стала «Пещера костей», в расселине которой на глубине 13 м антропологами были обнаружены останки животных и 28 людей, датированные возрастом в 430 тыс. лет. Считается, что они принадлежали еще предкам неандертальцев Европы – гейдельбергцам (Homo heidelbergensis).    Однако недавно команде ученых, работавших под началом всемирно известного шведского палеогенетика Сванте Паабо (Svante P??bo), удалось частично выделить ядерную ДНК из некоторых костей и зубов, найденных в испанской пещере. Секвенировав ее, авторы пришли к выводу, что останки – по крайней мере, те, с которыми работали генетики, – принадлежат не гейдельбергцам, а полноценным неандертальцам. Прежде считалось, что они появились лишь на 100 тыс. лет позднее. Результаты исследования публикует журнал Nature.    Авторы также отметили, что уже к этому времени неандертальцы должны были отделиться от денисовцев – еще одной вымершей ветви древних людей, частичные останки которых пока обнаружены лишь на Алтае, хотя их «генетические следы» встречаются в других регионах. Наконец, эти данные позволяют считать, что и наши прямые предки разошлись с общим предком денисовцев и неандертальцев намного раньше, чем считалось до сих пор.    Такая «перетасовка карт», на которые опираются многие рассуждения антропологов, может заставить их серьезно пересмотреть наши взгляды на раннюю историю людей. Возможно даже, что последним общим предком человека разумного и неандертальца был не Homo heidelbergensis, а еще более древний вид – Homo antecessor, живший между 0,8 и 1,2 млн лет назад.    Впрочем, картина нашего далекого прошлого остается весьма запутанной, и «Пещера костей» явно неспособна внести окончательную ясность. Стоит заметить, что пару лет назад был проделан анализ митохондриальной (не ядерной) ДНК еще одного найденного здесь образца, и он оказался тесно связан с денисовцами, а вовсе не с неандертальцами. Объяснить это еще предстоит.  

naked-science.ru

Самая древняя ДНК помогла понять, когда отделился человек разумный

В середине 1990-х годов палеонтолог Хуан-Луис Арсуага из Мадридского университета Комплутенсе и его команда вели раскопки в Испании, в районе Сьерра-де-Атапуэрка. В месте под названием «Расщелина костей» (Sima de los Huesos) они обнаружили тысячи костей и зубов, которые, как решили исследователи, принадлежали представителями вида Homo heidelbergensis (Гейдельбергский человек), который жил на территории Европы, Африки и Азии от 600 до 250 тысяч лет назад. Многие ученые предполагали, что именно гейдельбергский человек был предком неандертальцев и, возможно, современных людей.

В 2013 году возникли сложности с идентификацией найденных в пещере останков, потому что анализ их митохондриальной ДНК (мтДНК) показал, что она не похожа на мтДНК неандертальцев: сходство было обнаружено с мтДНК другого вида — денисовского человека.

Читайте также

Спустя два года работы палеогенетику Маттьясу Мейеру (Matthias Meyer) удалось определить последовательность ядерной ДНК из фрагментов зубов и кости ноги. Ему и его коллегам не удалось полностью секвенировать геномы, потому что древняя ДНК разложилась на отдельные фрагменты из 25−40 пар нуклеотидов. Несмотря на это, исследователи получили информацию о 1−2 миллионах пар базовых оснований ядерной ДНК.

Они провели сканирование этой ДНК в поисках уникальных маркеров и обнаружили, что останки содержат больше неандертальских аллелей, чем денисовских или современных людей.

Полученные данные позволили ученым сделать вывод о том, неандертальцы отделились от других представителей Homo намного раньше, чем было принято считать. Палеогенетик Маттьяс Мейер также заявил, что пути предков Homo sapiens и неандертальцев разошлись около 550−765 тысяч лет назад, то есть на 100−400 тысяч лет раньше, чем предполагали ученые, а значит, стоит пересмотреть все представления об эволюции человека.

www.nat-geo.ru

Охотники за древними генами Генетическая летопись населения Западной Сибири в эпоху палеометалла

Палеогенетика, родившаяся в качестве научного направления только в начале 80-х гг., в наши дни превратилась в полноценный раздел молекулярной генетики человека, с арсеналом методов, позволяющих решать практически любые задачи, связанные с достоверным анализом последовательности древней ДНК человека.

Это открыло широкие перспективы сотрудничества для специалистов в области палеогенетики, археологии и физической антропологии в решении широкого круга вопросов: от установления степени родства, пола и фенотипических характеристик отдельных представителей древнего населения до реконструкции масштабных этногенетических процессов, протекавших на территории различных регионов Сибири в голоцене

Во все времена наиболее интересным для нас, интенсивно и разносторонне изучаемым объектом был сам человек. Среди всех посвященных ему научных направлений за последние годы выделилась молекулярная генетика, исследующая генетическое разнообразие популяций человека и принципы организации и функционирования его генома, а успех международной программы «Геном человека» позволил ей стать ведущим направлением среди всех биомедицинских исследований.

Но, несмотря на все эти достижения, огромное число проблем, связанных с происхождением и эволюцией человека как вида и нашей физиологии все еще остаются не до конца решенными. Поэтому исследователи все время находятся в поиске новых методов и подходов. Так, непрерывное совершенствование методов получения и анализа структуры ДНК дало возможность проводить генетические исследования не только на ныне живущих людях, но и используя образцы из человеческих останков различного возраста, вплоть до ископаемых.

ДНК, которой тысячи лет

Палеогенетика в качестве научного направления родилась в середине 1980-х гг., когда был проведен первый анализ фрагмента митохондриальной ДНК (мтДНК), выделенной из музейных останков квагги – вымершего представителя рода лошадей/зебр возрастом около 140 лет (Higuchi et al., 1984). Уже в следующем году была опубликована первая работа по анализу ДНК из древних останков человека – египетской мумии возрастом около 2,4 тыс. лет (Pääbo, 1985).

Внедрение во второй половине 1980-х гг. в практику молекулярно-генетических исследований нового метода – полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяющей получать практически неограниченное число копий короткого целевого фрагмента ДНК даже при его чрезвычайно низкой концентрации, расширило спектр источников, пригодных для выделения и анализа древней ДНК. В короткий срок появились многочисленные работы, посвященные молекулярно-генетическому анализу ископаемых останков не только человека, но и животных, растений и микроорганизмов, живших сотни, тысячи и даже миллионы лет назад (Thomas et al., 1989; Golenberg et al., 1990; Cano et al., 1992).

Однако первоначальный оптимизм, вызванный очевидной перспективностью направления и кажущейся простотой методов, был быстро развеян работами по изучению процессов деградации ДНК и, особенно, контаминации (загрязнения) древних образцов современной ДНК, из-за которой исследователь может получить ложные результаты. Дальнейшие иследования биохимии процессов деградации ДНК после смерти организма, влияния различных условий среды на сохранность ДНК в останках доказали, что даже в условиях умеренного климата ДНК, пригодная для анализа, может сохраниться в останках возрастом в несколько тысяч лет (Poinar et al., 1996). С этого момента первостепенной задачей любого палеогенетического исследования стало доказательство достоверности полученных экспериментальных результатов.

Важной вехой в развитии палеогенетики стало создание методов высокопроизводительного параллельного секвенирования ДНК, позволявших получать большой объем генетической информации из минимального количества исходного ДНК-содержащего материала, что снимает проблему разрушения уникального образца при анализе. Эти методы практически уравняли потенциальную информативность образцов древней и современной ДНК.

Таким образом, в наши дни палеогенетика превратилась в полноценный раздел молекулярной генетики человека, с арсеналом методов, позволяющих решать практически любые задачи, связанные с достоверным анализом последовательности древней ДНК человека. Можно исследовать отдельную «букву» (позицию) или короткий участок в составе древней ДНК, а можно и практически полный геном древнего индивида, хотя стоимость подобного анализа для древней ДНК будет все-таки существенно выше. И, конечно, далеко не все останки могут быть исследованы методами палеогенетики, ведь в части из них ДНК слишком сильно деградирована или очень сильно загрязнена современной ДНК, что особенно часто встречается при работе с ДНК из останков людей современного анатомического типа. Большинство палеоантропологических материалов более-менее хорошей сохранности вполне подходят для такого исследования.

Все началось с «Пазырыка»

Одним из первых научных учреждений археологиче­ского профиля, включившихся в работы еще на стадии становления новой науки, стал Институт археологии и этнографии СО РАН (Новосибирск), а его партнером – Институт цитологии и генетики СО РАН, ближайший «сосед» по Новосибирскому Академгородку.

Начало совместных палеогенетических работ было положено в ходе реализации Международной программы комплексных исследований «Пазырык» в середине 1990-х гг., когда по инициативе директоров ИАЭТ СО РАН и ИЦиГ СО РАН академиков А. П. Деревянко и В. К. Шумного в ИЦиГ СО РАН началось проведение молекулярно-генетических исследований мумифицированных останков носителей пазырыкской культуры из уникальных погребений с мерзлотой, обнаруженных и исследованных на плато Укок (Горный Алтай, Россия) экспедиционными отрядами ИАЭТ под руководством Н. В. Полосьмак и В. И. Молодина. Палеогенетические исследования в этот период выполнялись командой молекулярных генетиков ИЦиГ СО РАН под руковод­ством члена-корреспондента РАМН М. И. Воеводы и к. б. н. А. Г. Ромащенко. Руководителем работ со стороны ИАЭТ СО РАН был академик В. И. Молодин.

Уникальная сохранность палеоантропологического материала из погребений с мерзлотой позволила выполнить анализ структуры митохондриальной ДНК нескольких индивидов (Воевода и др., 1998). Исследования межинститутской команды легли в основу серии интеграционных проектов СО РАН в области палеогенетики. Интегральный анализ археологиче­ских, антропологических и палеогенетических данных позволил подготовить крупную обобщающую работу по различным аспектам истории пазырыкского населения Горного Алтая, изданную в виде коллективной монографии в 2003 году (Молодин и др., 2003).

С середины 2000-х гг. спектр палеогенетических исследований ИАЭТ СО РАН и ИЦиГ СО РАН начал существенно расширяться, в него вовлекались все новые материалы, росло число направлений исследований, возрастала и методическая сложность стоящих перед исследователями задач. В этот период руководством институтов были приняты принципиальные решения по развитию инфраструктуры для палеогенетических исследований в ИЦиГ СО РАН (под руководством академиков Н. А. Колчанова и В. И. Молодина) и формировании коллектива молодых специалистов-палеогенетиков, подготовленных специально для реализации совместных исследований ИЦиГ и ИАЭТ СО РАН в области древней ДНК. К 2009 г. были запущены экспериментальные работы в новых специально подготовленных для палеогенетических исследований помещениях ИЦиГ СО РАН. В 2010 г. было принято решение о формировании научного подразделения, направленного на проведение исключительно палеогенетических исследований. В результате в структуре ИЦиГ СО РАН был создан межинститутский сектор молекулярной палеогенетики, возглавляемый в настоящее время кандидатом биологических наук А. С. Пилипенко. Коллектив сектора состоит из молодых специалистов-палеогенетиков, подготовленных при реализации совместных исследований ИАЭТ СО РАН и ИЦиГ СО РАН.

В настоящее время ИАЭТ СО РАН и ИЦиГ СО РАН продолжают развивать инфраструктурную и приборную базу для проведения совместных исследований. Построен и вводится в эксплуатацию новый лабораторный корпус, отвечающий всем современным стандартам в данной области, увеличивается творческий коллектив межинститутского сектора молекулярной палеогенетики, активно развиваются связи с заинтересованными в проведении палеогенетических исследований научными учреждениями России. Развивается и крепнет международное сотрудничество.

Бараба как палеогенетическая модель

Тесное сотрудничество наших специалистов в области палеогенетики, археологии и физической антропологии на всех стадиях исследований позволило получить оригинальные, максимально объективные и достоверные данные об этнической истории населения Сибири и других регионов Евразии от новокаменного века до нового и новейшего времени. Круг вопросов, решаемых с использованием методов палеогенетики, чрезвычайно широк: от установления степени родства, пола и фенотипических характеристик отдельных представителей древнего населения до реконструкции масштабных этногенетических процессов, протекавших на территории различных регионов Сибири в голоцене.

 Сегодня мы можем непосредственно оценить генофонд в группах древнего населения, последовательно сменявших друг друга на протяжении большого хронологического периода, и сравнить генетический состав населения в разные исторические эпохи. Материалы для таких исследований берутся с достаточно локальных территорий, что обеспечивает репрезентативность выборок. Успех этой работы практически полностью зависит от совместных усилий разных специалистов по отбору наиболее адекватного материала и последующей интерпретации данных. Работа эта очень трудоемкая, зато в результате мы получаем довольно точную картину популяционных генетических изменений, которую можно сопоставить с данными других наук и получить представление об исторических процессах, которые могли привести к этим изменениям.

Пилотным регионом для реализации такого подхода стала Барабинская лесостепь – территория в лесостепной зоне междуречья Оби и Иртыша. Для этого региона, на протяжении более 40 лет интенсивно изучавшегося археологами ИАЭТ СО РАН, уже была разработана система классификации этнокультурных групп голоцена, в которой была отражена хронология, особенности материальной культуры, возможные направления миграций, культурные и демографические связи (Молодин, 1983). Кроме того, имелся и многочисленный антропологический материал довольно хорошей сохранности.

К настоящему времени удалось проанализировать генофонд митохондриальной ДНК (которая передается только по материнской линии и отражает, в первую очередь, историю женской части популяции) для населения Барабы разных исторических эпох – неолита, эпохи бронзы, раннего железного века и средневековья, узнав много подробностей генетической истории населения этого региона.

Аборигены и мигранты Западной Сибири

Наиболее ранними группами населения Барабы, доступными для палеогенетических исследований, являются неолитические популяции эпохи раннего металла, жившие в период начала IV—VI тыс. до н. э. Они и стали той генетической основой, на которую на протяжении около 5 тыс. лет накладывались результаты всех последующих популяционных процессов.

У митоходриального генофонда этого населения Барабы обнаружились реликтовые признаки, сближающие его с генофондами охотников-собирателей, обитавших на обширных территориях Северо-Западной Евразии. Вероятно, они были унаследованы от людей современного физического типа, которые первоначально заселили этот регион еще в верхнем палеолите. Интересно, что в Барабе эти признаки сохранялись очень долго, вплоть до начала эпохи развитой бронзы, что и позволило их зафиксировать (Molodin et al., 2012).

Очень важным открытием стало обнаружение генетических компонентов, свидетельствующих о достаточно долгой независимой эволюции населения Западной Сибири. Эта гипотеза была высказана антропологами еще в середине прошлого века, но до недавних пор не было обнаружено никаких генетических доказательств в ее пользу: исследования генофонда мтДНК современных популяций обнаружило чужеродные элементы, проникшие с других территорий. Исследования новосибирских палеогенетиков доказали, специфическая гаплогруппа мтДНК – A10, является «местным» компонентом. По-видимому, она появилась в Западной Сибири еще до начала эпохи голоцена, т. е. более 10 тыс. лет назад, и эволюционировала здесь в течение нескольких тысячелетий (Pilipenko et al., 2015).

Сейчас мы знаем, почему это открытие не удалось сделать на современных популяциях: за последние тысячелетия Западную Сибирь наводнили потоки мигрантов с запада и востока, которые попросту «размыли» реликтовую структуру генофонда. Но сами эти поздние миграционные потоки оказались чрезвычайно интересным объектом для исследования.

Каждая из основных миграционных волн за последние 4 тыс. лет, установленных сначала по археологическим и антропологическим данным, по-своему отразилась не только на материальной стороне общественного бытия, но и на генофонде населения региона. Например, масштабная волна миграции андроновского (федоровского) населения, мигрировавшего сюда предположительно с территории Казахстана в первой половине II тысячелетия до н. э., привела в резкому изменению материальной культуры населения, тысячелетиями развивавшейся на местной основе. Но вот на уровне митохондриальной ДНК перемены оказались не столь значительны.

Нам, правда, удалось зафиксировать генетический маркер этой миграционной волны – гаплогруппу T, а также изменение встречаемости некоторых других гаплогрупп, что служит доказательством миграционной активности на юге Сибири. Однако многие компоненты митохондриального генофонда остались неизменными, что дало основания считать, что местное население, с которым столкнулись в регионе пришлые андроновцы, активно вовлекалось в брачные связи. А первые данные по исследованию ядерного генома, а именно – «мужской» Y-хромосомы, дают основания считать, что такие контакты были характерны преимущественно для пришлого мужского населения и местного женского «контингента». Вот на таких моделях мы получаем данные не только о самих миграциях, но и об особенностях взаимодействия культурно и генетически разных популяций между собой.

Южане на Чиче

Таким образом, анализируя изменения генофонда мы можем судить о ходе территориальной экспансии и процесса смешивания местного и пришлого населения. И в этом смысле большой интерес представляют результаты исследования знаменитого городища Чича-1, также расположенного в Барабе на берегу одноименного озера.

Здесь в начале I тысячелетия до н.э. возникло большое городище с улицами и сложной системой укреплений в виде валов и рвов. Археологи зафиксировали на городище следы разных культурных групп, а само его устройство имеет много черт, свойственных более южным центрам цивилизации. Все это свидетельствует, что в данном случае мы имеем дело с местом, где происходил контакт между разными культурами, где вместе сосуществовали общности.

Нам удалось исследовать мтДНК небольшой выборки населения городища. Образцы для анализа были взяты из расположенного рядом некрополя, а также от скелетов детей, которые были погребены под полом многих жилищ в разных частях городища. Оказалось, что население Чича-1 генетически очень сильно отличалось от предшествующего местного населения и было близко к населению Средней и Передней Азии. Очевидно, в этот период до Сибири докатились первые отголоски масштабных популяционных процессов, которые инициировали в степном поясе Евразии ранние кочевники. Этот вывод хорошо согласуется с данными археологии и антропологии.

Дальнейшие исследования показали, что это «вторжение» генетически контрастного населения с юга не было кратковременным. Cаргатское население западносибирской лесостепи (вторая половина I тыс. до н. э. – первые века I тыс. н.э.) по своему происхождению также оказалось преимущественно южным. Так как археологические данные свидетельствуют о том, что саргатцы могли иметь отношение к сарматскому миру, следующим нашим шагом стало исследование сарматских популяций с Нижнего Поволжья…

Все наши результаты свидетельствуют, что юг Сибири был «ареной», на которой протекали многие ключевые события истории значительной части народов Центральной и Северной Евразии. И сейчас мы приступили в масштабному исследованию древнего населения региона уже по маркерам Y-хромосомы, чтобы получить данные и для мужской части генофонда и таким образом составить целостную картину. Подход, опробованный в Барабе, реализуется и для других регионов Сибири, в частности, Минусинской котловины и Горного Алтая.

Еще один подход к этногенетическим реконструкциям, который мы сегодня реализуем в применении к кочевникам Евразии, – анализ синхронных материалов, полученных с обширных территорий. В данном случае исследуются палеогенетические материалы от кочевых племен эпохи раннего железного века, гунно-сарматского времени и раннего средневековья, и не только из Сибири, но и из многих районов евразийского степного пояса и сопредельных регионов, от Центральной Азии до Восточной Европы. Над этим проектом мы работаем совместно с коллегами из Майнцского университета им. Иоганна Гутенберга (Германия), возглавляемых профессором Й. Бургером.

Как амазонка с Укока … поменяла пол

Для археологов очень важно, что с помощью палеогенетики они могут точно определять пол и степень родства древних индивидов.

Половую принадлежность останков древних людей ранее устанавливали методами физической антропологии (т.е. по морфологии скелета), а также из анализа археологического контекста, например, по специфичности погребального инвентаря. Однако эти методы имеют свои ограничения: так, очень трудно, а иногда и невозможно определить по скелету пол у молодого человека или ребенка, а также при плохой сохранности скелета.

Об определении степени родства и говорить не приходится. Это удавалось сделать на основании антропологических данных лишь в тех исключительных случаях, когда погребенные имели какие-то редкие, генетически обусловленные аномалии развития скелета. Обычно же археолог строит реконструкции, пользуясь наиболее простыми моделями родства. И если изучается погребение женщины и ребенка, то из этого следует, что в нем погребены мать и ее дитя. Как это действительно произошло в случае кургана 1 могильника Олон-Курин-Гол-6 (Северо-Западная Монголия), где этот факт был подтвержден палеогенетическим анализом (Pilipenko et al., 2010). Но бывают и иные ситуации, и только палеогенетика позволяет получить объективные данные в этой сложной и во многом спекулятивной области археологии.

Ярким примером справедливости этого утверждения служат результаты исследования скелетных останков из кургана 1 могильника Ак-Алаха-1, обнаруженных в 1990 на плато Укок в Горном Алтае. В этом парном погребении с богатым погребальным инвентарем и полным набором вооружения, были похоронены, предположительно, зрелый мужчина и молодая девушка, принадлежащие к элите пазырыкского общества.

Так как тела не были мумифицированы, их пол и возраст были установлены по скелетным останкам методами физической антропологии. Пол погребенного в первой колоде, мужчины возрастом 45–50 лет, не вызвал сомнений, но что касается похороненного во второй колоде… Хотя антропологи были уверены, что в погребении была захоронена девушка возрастом 16—17 лет, они подчеркивали ее «неженские» черты: «череп очень крупный и кажется массивным… нижняя челюсть очень массивная… Кости посткраниального скелета очень длинные, не уступающие по абсолютным размерам и указателям массивности костям мужского скелета … Длина тела очень большая» (Чикишева, 1994).

Выводы антропологов подтверждались и особенностями сопровождающего инвентаря: колода, деревянная подушка-валик, размер колчана – все было меньшего размера по сравнению с мужским погребением. Кроме того, в области таза погребенного были обнаружены 34 раковины каури, возможно, являвшиеся украшением ремня. Раковины встречались в могилах пазырыкцев крайне редко. Они лежали в сумочках вместе с бусинами и косточками экзотических фруктов и их считали амулетами. Известна семантика этих раковин как символа женской плодовитости.

Отличались и прически погребенных: на черепе мужчины были обнаружены длинные темно-каштановые волосы, при этом лоб и макушка были открыты. На черепе второго – тоненькая маленькая косичка.

Открытие погребения этой девушки – наездницы и воина, стало еще одним аргументом в пользу гипотезы о возможном существовании в пазырыкском обществе традиции, согласно которой молодые девушки из элиты общества, склонные к воинскому делу, до замужества могли осваивать практики владения оружием, хотя, безусловно, этот случай для пазырыкской культуры является уникальным (Полосьмак, 2001).

Однако 25 лет спустя для прояснения филогенетических и филогеографических характеристик, возможной степени родства погребенных и половой принадлежности их останки были изучены методами палеогенетики.

Исследования проводили с помощью молекулярно-генетического анализа с использованием четырех систем генетических маркеров (митохондриальной ДНК, полиморфного фрагмента гена амелогенина, STR-локусов аутосом и STR-локусов Y-хромосомы) в Институте цитологии и генетики СО РАН (Пилипенко, Трапезов, Полосьмак, 2015).

В процессе проведения экспериментальных работ были получены многочисленные свидетельства различной степени сохранности ДНК в останках двух индивидов. Сохранность ДНК в останках более молодого погребенного была существенно ниже, нежели в останках зрелого мужчины. Тем не менее, были получены достоверные молекулярно-генетические данные, которые свидетельствуют о мужском поле обоих погребенных из кургана 1 могильника Ак-Алаха-1, хотя они и расходятся с результатами определения половой принадлежности останков младшего индивида методами физической антропологии.

Ученые считают, что «причиной может быть молодой возраст погребенного индивида – определение половой принадлежности останков индивидов подросткового возраста по морфологии скелета в некоторых случаях достаточно затруднительно». Но и с генетическим анализом этого индивида, оказалось не все так просто. Новые данные дали повод пересмотреть и возможные родственные отношения погребенных – ранее это парное погребение зрелого мужчины и молодой женщины рассматривалось в качестве погребения супругов, либо отца и дочери.

Реконструкция степени родства погребенных в коллективных погребениях или могильниках и определение половой принадлежности индивидов является одним из наиболее перспективных направлений применения палеогенетических методов в археологии. По результатам анализа маркеров с однородительским наследованием (мтДНК и Y-хромосома) была установлена вероятность близкого родства рассматриваемых индивидов из парного погребения как по женской, так и по мужской линии. Полученные данные по профилям аутосомных STR-локусов свидетельствуют, что исследуемые индивиды не являлись прямыми родственниками, в данном случае, с учетом пола погребенных, они не могли быть отцом и сыном (Пилипенко, Трапезов, Полосьмак, 2015).

Установив достаточно близкое родство между погребенными, генетики подтвердили выводы, сделанные Т. С. Балуевой, еще в 1994 создавшей реконструкции лиц обоих погребенных: «По внешнему виду в анфас носы мужчины и женщины из могильника Ак-Алаха 1 очень похожи…По форме подбородки женского и мужского черепов очень похожи».

На родство погребенных указывала и отмеченная Т. С. Балуевой схожесть патологических процессов в шейных позвонках: «…у мужчины был спондилез шейных позвонков, который затруднял движения головы, на черепе женщины в области суставных мыщелков затылочного отверстия наблюдаются следы таких же деформирующих процессов, о которых было сказано выше. Одинаковые признаки заболевания могут указывать на родственные связи погребенных в одном кургане».

И еще один поразительный факт: старший из мужчин к моменту смерти уже долгое время был малоподвижным инвалидом, который не мог самостоятельно сесть на коня. По мнению Т. А. Чикишевой, его скелет носил признаки сильного поражения одной из разновидностей хронического полиартрита: «В общий патологический процесс вовлечен практически весь костно-суставный аппарат …заболевание умершего можно определить как анкилозирующий спондилартрит, известный также под названием одеревенение позвоночника или болезнь Бехтерева... Этиология заболевания неизвестна… Болезнь поражает преимущественно мужчин и начинается во второй или третьей декаде жизни». Причиной его смерти могло стать развитие заболевания. Что до причины смерти юноши, то ее до сих пор не смогли установить ни антропологи, ни генетики.

Сегодня методы и подходы палеогенетики стали мощным инструментом, с помощью которого археологи могут проследить ход реальных демографических процессов в популяциях древних народов, а также получить и уточнить информацию об отдельных индивидах в тех случаях, когда обычные методы археологии и антропологии бессильны, что и доказали работы межинститутской команды палеогенетиков Новосибирского научного центра.

Одинаково актуальными и перспективными с точки зрения генетики и археологии являются исследования молекулярно-генетических механизмов приспособления человека как к условиям окружающей среды, так и к уровню развития экономики и материальной культуры. Ведь очень важно знать, как человек на территории Сибири приспосабливался и к суровым условиям климата, и к изменениям характера питания связанным с его культурным развитием. Например, сейчас мы проводим исследование гена лактазы, который ответственен за способность к усвоению молочного сахара во взрослом возрасте.

Не меньший интерес представляют и реконструкции фенотипических параметров представителей древних популяций, таких черт внешнего вида, как, например, особенности пигментации глаз и волос. В настоящее время палеогенетика располагает все большими возможностями для реконструкции «портретов» древнего человека в прямом и переносном смысле.

Помимо останков человека, особое внимание уделяется нашим коллективом исследованию останков животных из археологических памятников. В настоящее время проводится масштабная программа исследований останков доместицированных животных юга Западной Сибири, которая позволит пролить свет на процессы проникновения и использования одомашненных животных древними популяциями Сибири. Не менее перспективными представляются исследования останков представителей дикой фауны, используемых древним человеком в своей хозяйственной деятельности.

Реализация столь широкого круга исследований стала возможной только благодаря тесной интеграции усилий междисциплинарной команды, созданной ИАЭТ СО РАН и ИЦиГ СО РАН, работающей вместе на всех стадиях работы. Так, сотрудники межинститутского сектора молекулярной палеогенетики принимают участие в работе экспедиций ИАЭТ СО РАН, что позволяет получать новые материалы для исследования с максимальными предосторожностями, а также лучше понять специфику исследуемых древних групп. По нашему глубокому убеждению, развитие межинститутского коллектива в направлении теснейшей интеграции усилий разноплановых специалистов позволит совершить еще массу интересных открытий в области истории населения Сибири. У палеогенетического направления исследований ИАЭТ и ИЦиГ СО РАН, безусловно, большое и интересное будущее.

Литература

Пилипенко А. С., Ромащенко А. Г., Молодин В. И. и др. Особенности структуры генофонда митохондриальной ДНК населения городища Чича-1 (IX—VII вв. до н. э.) в Барабинской лесостепи // Чича – городище переходного от бронзы к железу времени в Барабинской лесостепи. Новосибирск: Изд-во ИАЭТ СО РАН. 2009. Т. 3, Гл. 7. С. 108—127.

Пилипенко А. С., Ромащенко А. Г., Молодин В. И. и др. Особенности захоронения младенцев в жилищах городища Чича-1 Барабинской лесостепи по данным анализа структуры ДНК // Археология, этнография и антропология Евразии. 2008. №. 2. С. 57—67.

Molodin V. I., Pilipenko A. S., Romaschenko A. G. et al. Human migrations in the southern region of the West Siberian Plain during the Bronze Age: Archaeological, palaeogenetic and anthropological data // Population Dynamics in Pre- and Early History: New Approaches Using Stable Isotopes and Genetics, Berlin, 2012. P. 95—113.

Pilipenko A. S., Trapezov R. O., Zhuravlev A. A. et al. MtDNA Haplogroup A10 Lineages in Bronze Age Samples Suggest That Ancient Autochthonous Human Groups Contributed to the Specificity of the Indigenous West Siberian Population // PLoS ONE. 2015. 10(5): e0127182.

Пилипенко А. С., Трапезов Р. О., Полосьмак Н. В. Палеогенетическое исследование носителей пазырыкской культуры из могильника Ак-Алаха-1 (Горный Алтай) // Археология, этнография и антропология Евразии. 2015. №. 4. С. 146—152.

Молодин В. И., Пилипенко А. С., Чикишева Т. А. и др. Мультидисциплинарные исследования населения Барабинской лесостепи V—I тыс. до н. э.: археологиче­ский, палеогенетический и антропологический аспекты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 220 с.

В публикации использованы иллюстрации из книги А. И. Соловьева «Оружие и доспехи» (Инфолио, 2003) и из архива авторов

scfh.ru

Секвенирование древней ДНК — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Секвенирование древней ДНК — определение нуклеотидной последовательности (секвенирование, от лат. sequentum — последовательность) применительно к молекулам ДНК, извлечённым из древних биологических образцов, таких как палеонтологические и археологические находки, мумифицированные останки, засохшие остатки растений, копролиты. Анализ нуклеотидных последовательностей, полученных секвенированем древней ДНК, позволяют установить филогенетические отношения между видами и проверять гипотезы о связи изменений в окружающей среде и эволюционных изменений популяций, а также предоставляют информацию для калибровки молекулярных часов[1].

При работе с древней ДНК исследователи сталкиваются со множеством проблем, связанных с сохранностью образцов. ДНК может деградировать с течением времени, химически модифицироваться. Микроорганизмы, участвующие в разложении останков, не только нарушают целостность тканей, но и вносят в образец собственную ДНК, тем самым усложняя процесс выделения древней ДНК и биоинформатического анализа полученных данных. Такие методы, как секвенирование нового поколения и обогащение ДНК-библиотек путём гибридизации позволяют заметно увеличить количество получаемых из образцов информации.

Проведен анализ ДНК ряда древних животных, в том числе мамонта и пещерного медведя. Анализ ДНК из человеческих останков позволил выделить новую группу древних людей — денисовцев, а также выявить детали происхождения современных этнических групп. Ряд открытий был сделан в результате анализа древней ДНК болезнетворных микроорганизмов: произведен анализ генома

ru.bywiki.com

Секвенирование древней ДНК Википедия

Секвенирование древней ДНК — определение нуклеотидной последовательности (секвенирование, от лат. sequentum — последовательность) применительно к молекулам ДНК, извлечённым из древних биологических образцов, таких как палеонтологические и археологические находки, мумифицированные останки, засохшие остатки растений, копролиты. Анализ нуклеотидных последовательностей, полученных секвенированем древней ДНК, позволяют установить филогенетические отношения между видами и проверять гипотезы о связи изменений в окружающей среде и эволюционных изменений популяций, а также предоставляют информацию для калибровки молекулярных часов[1].

При работе с древней ДНК исследователи сталкиваются со множеством проблем, связанных с сохранностью образцов. ДНК может деградировать с течением времени, химически модифицироваться. Микроорганизмы, участвующие в разложении останков, не только нарушают целостность тканей, но и вносят в образец собственную ДНК, тем самым усложняя процесс выделения древней ДНК и биоинформатического анализа полученных данных. Такие методы, как секвенирование нового поколения и обогащение ДНК-библиотек путём гибридизации позволяют заметно увеличить количество получаемых из образцов информации.

Проведен анализ ДНК ряда древних животных, в том числе мамонта и пещерного медведя. Анализ ДНК из человеческих останков позволил выделить новую группу древних людей — денисовцев, а также выявить детали происхождения современных этнических групп. Ряд открытий был сделан в результате анализа древней ДНК болезнетворных микроорганизмов: произведен анализ генома чумной палочки из лондонских захоронений XIV века и гриба фитофторы из образцов XIX века.

История[ | код]

Исследования древней ДНК начались в 1984 году с секвенирования фрагмента митохондриальной ДНК (мтДНК) вымершей во второй половине XIX квагги[2], подвида бурчелловой зебры. Было обнаружено, что ДНК не только сохраняется на протяжении более полутора веков, но также может быть частично выделена и секвенирована. Вскоре после этого Сванте Паабо секвенировал образцы, полученные из человеческих мумий.[3][4] В этих исследованиях ученый использовал бактериальное клонирование для амплификации фрагментов ДНК. Оказалось, что большая часть ДНК в образцах имеет бактериальное или грибное происхождение, а поддающаяся амплификации эндогенная ДНК состоит в основном из коротких повреждённых фрагментов многокопийных локусов (например, мтДНК) и составляет малую часть исследованной ДНК. Изобретение полимеразной цепной реакции (ПЦР) позволило амплифицировать даже немногочисленные сохранившиеся фрагменты ДНК и дало толчок к развитию этой области, однако также увеличило чувствительность результатов к контаминации[5].

Области применения[ | код]

Исследование древней ДНК имеет важное значение для таких областей науки как генетика, палеозоология, па

ru-wiki.ru

Забытая реальность — ДНК-генеалогия древних народов

Главная » Люди 20 марта 2018 г. в 19:30 МСК на Народном Славянском радио состоялся эфир на тему — «ДНК-генеалогия древних народов». Автор-сказитель — Анатолий Алексеевич Клёсов В передаче Анатолий Алексеевич Клёсов рассмотрел следующие вопросы:  1. Как ДНК-генеалогия изучает историю древних народов, метки в ДНК, выявление направлений и времен передвижений древних народов. Ископаемые ДНК и ДНК наших современников. 2. Примеры ДНК-генеалогии древних народов:— Арии, кто такие, откуда появились, куда ушли, исчезли или нет?— Арии на Русской равнине, на Южном Урале, в Зауралье, на Алтае, в Индии, Иране, в Сирии, в Малой Азии — Русы, кто такие, откуда появились, куда передвигались, какая связь с современными русскими? Какая историческая связь со славянами, в чем эта связь выражена?— Почему у таджиков и киргизов высокое содержание гаплогруппы R1a? Какая связь этого со славянами и русскими? С индийцами и иранцами? — — Когда и где появился древнейший человек? История его развития. Образование «человека разумного» (Хомо сапиенс) – когда и где появился? — Как оказалось, что наших предков помещают в Африку? Так ли это, и какие к тому данные. Если эта тема важная — расскажите об эфире друзьям, сделайте мир лучше! Быть ДОБРУ! Источник: www.kramola.info Пометить материал как неуместный Оценка информации

xn--80aaacvi7aqjpqei0jvae5b.xn--p1ai

Смотрите также

• 
  Древние усадьбы
• 
  Древние дельфины
• 
  Древний лишайник
• 
  Древняя буквица
• 
  Буквица древняя
• 
  Древние французы
• 
  Древний мавзолей
• 
  Древние ракушки
• 
  Древние пизды
• 
  Древний кубок
• 
  Древние изобретатели