Новое открытие переписывает историю происхождения человека: гены Homo erectus обнаружены у современных азиатов

Долгое время в палеоантропологии господствовала модель происхождения человека, напоминающая дерево, где каждая ветвь представляла отдельный вид гомининов, то есть древних родственников человека. Согласно этой теории, Homo sapiens (человек разумный) появился в Африке, распространился по миру и полностью вытеснил все архаичные виды людей, с которыми сталкивался. Неандертальцы, Homo erectus и другие древние родственники считались эволюционными тупиками, не оставившими потомства. Однако за последние десятилетия эти представления были значительно пересмотрены.

Древние белки раскрывают тайны

Стройная теория полного замещения оказалась неверной, в значительной степени благодаря исследованиям, подобным работе, опубликованной на этой неделе в журнале Nature командой Цяомэй Фу из Китайской академии наук. Учёным удалось совершить то, что ещё десять лет назад казалось невозможным: получить ценную биологическую информацию из окаменелостей Homo erectus, возраст которых слишком велик для сохранения ДНК.

Вместо генетических последовательностей команда извлекла древние белки из эмали шести зубов, найденных на трёх китайских участках — Чжоукоудянь (где в начале XX века были обнаружены останки, известные как «пекинский человек»), Хэсянь и Суньцзядун. Все эти находки датируются возрастом около 400 000 лет. Homo erectus широко считается первым гоминином, покинувшим Африку; данные свидетельствуют, что этот вид мигрировал в Евразию почти два миллиона лет назад и остаётся самым географически распространённым предком человека из когда-либо живших. Новое исследование указывает на то, что Homo erectus обменивался генами (вероятно, посредством скрещивания) с денисовцами в Восточной Азии примерно 400 000 лет назад. По словам учёных, часть этого генетического наследия, по всей видимости, передалась современным людям, проживающим на Филиппинах, в Папуа-Новой Гвинее и по всей Юго-Восточной Азии.

Зубная эмаль — самая твёрдая ткань в организме, и её белки сохраняются гораздо дольше, чем ДНК, которая деградирует безвозвратно. Обнаруженное командой в этих белках поражает. Все шесть образцов имеют ранее неизвестный вариант аминокислоты — крошечную молекулярную сигнатуру, одну изменённую букву в последовательности белка, которая никогда не встречалась ни у одного другого гоминина, живого или вымершего. Этот вариант объединяет восточноазиатских Homo erectus в отдельную группу, подтверждая их идентичность и разрешая давний спор о том, были ли необычные окаменелости из Хэсяня вообще Homo erectus. Однако второй общий для них вариант не является уникальным для Homo erectus.

Он также присутствует у денисовцев — загадочной архаичной группы людей (не Homo sapiens), известной главным образом по находкам из пещеры в Сибири. Соответствующий генетический вариант обнаруживается у живущих людей с частотой 21% на Филиппинах и около 1% в Индии. Такое распределение соответствует ожиданиям, если бы он попал к современным людям через денисовское наследие. Наиболее вероятная интерпретация состоит в том, что популяции Homo erectus в Восточной Азии передали этот вариант денисовцам через скрещивание, а денисовцы позже передали его предкам современных жителей Юго-Восточной Азии и Океании. Этот перенос генетического материала от одного вида к другому известен как интрогрессия.

В результате, линия, которая ранее считалась тупиковой, оставила небольшой, но обнаруживаемый след в геномах ныне живущих людей — молекулярную нить, соединяющую зуб «пекинского человека» с современными жителями Азии.

Закономерность подтверждается

Значимость текущего исследования выходит далеко за рамки конкретного варианта или затронутых популяций. Оно демонстрирует, что скрещивание между архаичными линиями человека не было исключением — это было обычным явлением.

* Каждая крупная линия гомининов, которую удалось изучить геномно, демонстрирует адмиксию, то есть смешение.
* Современные люди за пределами Африки несут примерно 2% ДНК неандертальцев.
* Папуасы и австралийские аборигены несут дополнительно 2–5% денисовского наследия.
* Популяции Западной Африки несут генетические сигнатуры от неопознанной архаичной линии.
* Даже сами денисовцы, как подтверждает нынешнее исследование, получили генетический поток от чего-то более древнего и расходящегося — вероятно, от Homo erectus.

Обзор 2019 года в American Journal of Physical Anthropology документирует как минимум три отдельных события интрогрессии от денисовских популяций к предкам жителей Юго-Восточной Азии и Океании, некоторые из которых произошли всего 20 000 лет назад. Картина не состоит из чистых линий, а представляет собой запутанную сеть контактов и обмена, охватывающую миллионы лет.

Последствия этого далеко идущие. Геномы современных людей не являются продуктом единой непрерывной линии, появившейся в Африке. Они представляют собой мозаики, собранные из вкладов множества архаичных групп, каждая из которых адаптировалась к своей региональной среде. Например, некоторые денисовские варианты в геномах папуасов, по-видимому, влияют на иммунную функцию. Обнаруженный сегодня вариант, полученный от Homo erectus, имеет неизвестные функциональные последствия — это остаётся открытым вопросом. Однако прецеденты других интрогрессированных генных вариантов (генов, которые перешли от одного вида к другому) предполагают, что адаптация к новым условиям могла быть частью этой истории.

Потерянные популяции-призраки

Возможно, наиболее интригующим является то, что новое исследование подразумевает для всех популяций, которые ещё не могут быть изучены.

Homo erectus существовал в Индонезии, возможно, до 100 000 лет назад. Homo floresiensis, миниатюрный вид «хоббитов», присутствовал на острове Флорес, когда туда прибыли современные люди. Другая человеческая линия, Homo luzonensis, населяла Филиппины. Ни одна из этих популяций не дала ДНК, и до сегодняшнего дня не было получено никаких молекулярных данных. Были ли они также поглощены, по крайней мере частично, человеческими популяциями, которые их заменили? Геномные данные от ныне живущих людей до сих пор не выявили их сигнал чётко, но доступные до недавнего времени инструменты были неточными.

Протеомный подход, продемонстрированный в сегодняшней работе, предлагает путь вперёд. Если белки могут быть извлечены из эмали Homo erectus возрастом 400 000 лет, то тот же подход, применённый к материалу Homo floresiensis или Homo luzonensis, может, наконец, показать, внесли ли эти линии также свой вклад в генофонд людей, пришедших после них.

Старая метафора дерева — единого ствола, разветвляющегося на отдельные виды — была незаметно заменена в научной литературе. Возможно, точнее рассматривать этот процесс как плетёную реку со множеством русел, частично текущих вместе, частично врозь, постоянно обменивающихся водой. Это новое исследование является ещё одним подтверждением того, что, исчезая, древние человеческие популяции оставляли после себя свои следы.