Чем денисовский человек отличается от Homo sapiens? Неандертальцы, денисовцы и современные люди десятки тысяч лет назад встречались, общались и оставляли потомство

Лейпциг, Германия, под руководством Кея Прюфера и Сванте Паабо изучили ядерный геном неандертальской дамы, жившей на Алтае около 50 тыс. лет назад. Как и всякое серьезное исследование, эта работа имеет предысторию. Секвенирование ядерного генома неандертальца Сванте Паабо и его коллеги начали еще 2006 году. Это непростая задача, поскольку древняя ДНК давно развалилась на кусочки и часто загрязнена нуклеиновыми кислотами микробов и современных людей. Однако в 2010 году и выяснили, что неандертальцы одарили своими генами Homo sapiens, живущих за пределами Африки.

Сейчас ученые получили уточненный вариант генома, в котором позиция каждого нуклеотида выверена не менее 50 раз.

Bence Viola Фаланга пальца неандертальской женщины

Материалом для исследования послужила ДНК из фаланги безымянного пальца или мизинца взрослой женщины, жившей в Денисовой пещере на Алтае . Фалангу нашли в 2010 году исследователи Денисовой пещеры Анатолий Деревянко и Михаил Шуньков и передали для анализа в Лейпциг.

Не стоит путать неандертальское население Денисовой пещеры с денисовцами.

Они жили там несколько позже, около 40 тыс. лет назад, и хотя состояли в родстве с азиатскими неандертальцами, представляли собой самостоятельную группу рода Homo. той же группой исследователей под руководством Сванте Паабо и также из фаланги пальца.

Геном показал, что родители неандертальской женщины состояли в близком родстве. Это были родные либо двоюродные брат и сестра, а может быть, дядя и племянница, тетка и племянник, дедушка и внучка, бабушка и внук. Ученые пришли к выводу, что родственные браки среди неандертальцев и денисовцев были обычным делом, поскольку те жили небольшими группами и были ограничены в выборе пары. Исследователи полагают, что численность неандертальцев и денисовцев в то время неуклонно сокращалась, их время подходило к концу.

Сравнение геномов неандертальцев, денисовцев и современных людей показало, что разные группы гоминид в позднем плейстоцене , 12-126 тыс. лет назад, встречались, общались и оставляли потомство.

Обмен генами происходил не часто, но достаточно регулярно.

Bence Viola Раскопки в Денисовой пещере

Примерно 77-114 тыс. лет назад неандертальцы разделились на азиатскую и европейскую популяции. Неандертальцы, жившие на Кавказе, обменивались генами с предками современных евразийцев и жителей Австралии и Океании, алтайские неандертальцы — с денисовскими людьми, денисовцы из неведомых пещер — с предками современных жителей материковой Азии и американских индейцев.

Неандертальский вклад в геном современных евразийцев составляет, по подсчетам исследователей, от 1,5 до 2,1%.

А геном денисовского человека, в отличие от неандертальского, содержит 2,7-5,8% ДНК каких-то неизвестных древних гоминид. Возможно, они обособились 1,2-4 млн лет назад от предков современных людей, неандертальцев и денисовцев. Исследователи не исключают, что этот загадочный предок — человек прямоходящий Homo erectus , окаменевшие кости которого антропологи находят, но последовательность ДНК еще не расшифровали. Дальнейшие исследования покажут, так ли это.

Ученые составили перечень последовательностей ДНК, которые отличают современных людей от наших ближайших вымерших родственников. Список отличий получился достаточно коротким. Изменения затрагивают в том числе гены, ответственные за клеточное деление и регуляцию работы других генов. Для того чтобы выяснить, как повлияли эти модификации на облик современного человека и его биологию, генетикам нужно работать дальше.

То, что вид древних людей, обнаруженный в 2010 году в Денисовой пещере в Горном Алтае , был более культурно и духовно развит, чем его современник неандерталец, заключил еще автор находки – академик института археологии и этнографии СО РАН Анатолий Деревянко . Дескать, окружающий его быт был слишком уж продвинутым по тем временам – денисовец мог не только хорошо затачивать орудия, но даже сверлить отверстия, и наделал массу любопытных украшений. Теперь культурное превосходство денисовца над неандертальцем подтвердили и генетики. И вообще выяснили много интересных деталей…

Денисовец знал, что такое «хорошо», а что такое – «плохо»…

За основу наших исследований мы взяли образцы ДНК как денисовцев и неандертальцев, так и других разновидностей древних людей возрастом от 30 до 40 тысяч лет и старше, - рассказал «Комсомолке» кандидат биологических наук, заведующий лаборатории эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ИЦиГ СО РАН Дмитрий Афонников . - И сравнили их микроРНК. Для тех, кто не знает – это генная структура, которая взаимодействует с матричной рибонуклеиновой кислотой и регулирует синтез белков сразу у группы генов.

Проще говоря, микроРНК – это природный стоп-кран, который словно арбитр решает: какие признаки в нас будут доминировать, а какие – заглохнут. Так вот, как оказалось, особенно интересными оказались 3 микроРНК у денисовца и 7 – у неандертальца. Однако функции они выполняли совершенно разные – неандертальцы благодаря им становились сильнее, а денисовцы – умнее. Причем не по годам!

Для того, чтобы каким-то образом адаптироваться, неандертальский человек должен был иметь хорошую регенерацию тканей, - рассказывает научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Константин Владимирович Гунбин , - И нам посчастливилось найти те микроРНК, которые как раз отвечают за эти процессы. А вот в случае с денисовцем они непосредственно регулируют работу генов, которые отвечают за формирование и функционирование префронтальной зоны коры головного мозга - именно она отвечает прежде всего за получение и обработку информации, а также способность нормально жить в обществе, отличать хорошие поступки и плохие и предвидеть последствия своих действий.

…и «умнел» быстрее современного человека!

Более того - как полагают ученые, мозг человека из Денисовой пещеры развивался даже быстрее, чем у современного.

Об этом говорит количество мутаций в генах, отвечающих за фронтальную зону мозга, - поясняет генетик Дмитрий Афонников. – Их у денисовцев очень много, так что можно сказать, что они «умнели» быстрее, чем современные люди. Однозначно утверждать мы этого пока не можем. Но опыт подсказывает, что все было именно так – во всяком случае разум нынешнего человека и обезьян эволюционирует по такому алгоритму.

Вот только, как известно, обе ветви – и неандертальцы и денисовцы – оказались тупиковыми. Что, впрочем, не означает, что они исчезли в пыли тысячелетий без всякого следа. К примеру, древний homo sapiens в результате скрещивания позаимствовал у денисовца иммунитет против вирусных инфекций. Особенно это касается жителей далекой Малайзии – уже установлено, что их предки «сдружились» с денисовцами теснее всего – навеки приняв в свой генофонд от 4 до 6 генов «Человека алтайского».

Из досье "КП"

В научном журнале "Nature" в 2010 году вышло две публикации, касающихся фаланги мизинца существа, найденного в 2008 году в Денисовой пещере на Алтае учеными Института археологии и этнографии СО РАН. В числе авторов материалов - директор Института академик Анатолий Пантелеевич Деревянко и его заместитель по научной работе доктор исторических наук Михаил Васильевич Шуньков. Исследованиями занимался международный коллектив с участием как российских специалистов, так и известного палеогенетика Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка (Лейпциг , Германия ), руководившего ранее работами по расшифровке генома неандертальца. Редакция журнала "Nature" также обозначила исследования останков древнейших предков человека в списке двенадцати самых значимых событий 2010 года в мире науки.

Природа человека, происхождение человека - это то, что волнует людей с самых древних времен. Существует много версий, теорий. Ученые ведут исследования, пытаются найти ответы на все вопросы. Прочитав статью, вы узнает еще об одном подвиде древних вымерших людей.

Денисовский человек, или денисовец, предположительно существовал в Солонешенском районе Алтайского края недалеко от Денисовой пещеры. Доказательства этому находили в разные периоды и в разных слоях пещеры.

На данный момент установлено всего лишь пять фрагментов, позволяющих говорить о денисовском человеке. Однако этих следов пока что недостаточно для того, чтобы восстановить его облик полностью. Тем не менее, найденных фрагментов достаточно для того, чтобы утверждать, что останки этого человека отличаются от останков Homo Sapiens, а также от останков неандертальца.

Денисова пещера

Данная пещера является наиболее популярной археологической памяткой, которой может похвалиться Алтай. Денисовский человек обитал именно здесь, в 250 километрах от города Бийска. Пещера довольно большая, площадью 270 м².

Она находится недалеко от населенных пунктов, принадлежит к горизонтальному типу, что привлекает большое количество туристов. Однако также здесь бывают и археологи, упорный труд которых все-таки привел к результату.

По итогам исследований, в нижних слоях пещеры, возраст которых составляет около 120 тысяч лет, были найдены каменные орудия и украшения, а также следы древнего человека, которого и назвали денисовским.

Фрагменты останков денисовского человека

В период существования советского государства были найдены три коренных зуба по размеру значительно больше, нежели зубы человека разумного. Согласно экспертизе, они принадлежали особи мужского пола молодого возраста. Также был найден фрагмент фаланги пальца, анализ данного элемента проводится до сих пор.

В более поздний период, уже в 2008 году был найден еще один элемент - кость фаланги пальца ребенка.

Геном денисовского человека

Найденный фрагмент в виде фаланги пальца денисовского человека был изучен командой ученых Лейпцигского института эволюционной антропологии. Проведенное исследование показало, что митохондриальная ДНК денисовского человека отличается от митохондриального ДНК человека разумного по 385 нуклеотидам. Стоит отметить, что геном неандертальца отличается от генома Homo Sapiens по 202 нуклеотидам.

Денисовский человек более близок к неандертальцу, нежели к человеку разумному. Также стоит отметить, что его гены были найдены у меланезийцев, а это позволяет говорить о массовом скрещивании людей в тот момент, когда меланезийцы вышли из Африки и мигрировали на юго-восток.

Потомки денисовского человека

Согласно проведенным исследованиям, денисовский человек отделился как подвид примерно 400-800 тысяч лет назад. Сегодня исследование найденных в фрагментов позволяет найти его гены у многих современных наций. К примеру, больше всего схожих элементов обнаруживается у жителей стран Юго-Восточной Азии и южной части Китая, несмотря на то, что найдены следы этих древних людей в Сибири.

Также было выяснено, что названный подвид вымерших людей, равно как и неандерталец, передал европейскому населению гены, отвечающие за иммунную систему. Благодаря этой находке также удалось сделать компьютерную модель, демонстрирующую путь миграции разных видов предков современных людей и места их встреч с денисовцами.

Ученые из Швеции считают, что найти следы денисовского человека можно, сопоставив найденные ДНК с ДНК современных людей.

После проведенного сравнения была получена информация как о сходстве денисовца с современным человеком, так и о совпадениях, найденных у неандертальца и денисовца. Также удалось выяснить, что гены денисовского человека содержатся в генотипах людей, принадлежащих к океанической и неафриканской популяциям.

Работа Гарвардской медицинской школы

По исследованиям Гарвардской медицинской школы, денисовцы значительно дальше от современных людей, нежели неандертальцы, хотя изначально их считали двоюродными братьями. Считалось, что неандертальцы и денисовцы в равной степени отличаются от человека разумного. Однако гарвардскому ученому Дэвиду Райху удалось это опровергнуть.

Тем не менее, сам ученый говорит, что такое различие может объясняться еще и тем, что денисовцы скрещивались с разными видами древних людей.

Точка зрения немецкого ученого Иоганнеса Краузе

Немецкий генетик Иоганнес Краузе из Тюбингенского университета считает, что игнорировать найденные фрагменты ни в коем случае нельзя. Вместе со своими коллегами ученый изучает геном денисовского человека на предмет присутствия следов интербридинга. Дело в том, что найденные зубы денисовца очень крупные для такого вида древнего человека. Создается впечатление, что непосредственным его предком был примитивный вид.

Как утверждает профессор, объяснить странность с зубами вполне может версия, что денисовцы скрещивались с архаическими версиями людей. Причем, по мнению профессора, скорее всего, это был уже известный нам вид, так как большинство из них не исследовалось на генном уровне.

Что говорят лондонские ученые?

Лондонский исследователь Крис Стрингер из музея в Великобритании полагает, что расселяясь по Европе и Западной Азии, вполне мог встретиться с денисовским человеком, что и привело к массовому скрещиванию. Также отличным вариантом может прямоходящий, так как он был распространен на многих территориях и мог повстречаться с денисовцами.

Конечно, решить данные споры можно при помощи обычного анализа ДНК всех этих видов, однако сделать это невозможно, так как они попросту не сохранились. Большинство гомининов обитало в жарких средах, а потому геном в их останках не сохранился, в отличие от останков неандертальцев и денисовцев, которые были найдены преимущественно в более суровых и холодных условиях.

Роль скрещивания в природе человека

На сегодняшний день уже известно множество видов и подвидов древних людей, являющихся нашими предками. При этом не стоит отрицать и того факта, что после того как вышли из Африки, они спаривались со множеством других видов. Вполне вероятно, что в будущем будут установлены еще какие-то интересные геномы.

На данный момент уже известно, что массовые скрещивания происходили постоянно, в том числе и с пока что неустановленными гомининами. Как утверждают многие ученые, заинтересованность другими видами возникла примерно 700 тысяч лет назад.

На основании проведенных исследований, можно сделать вывод, что в какой-то период времени эволюция человека разделилась на несколько линий, одна из которых привела впоследствии к денисовскому человеку, а из другой вышли более древние предки человека разумного и неандертальца. Также учеными установлено, что неандертальцы, денисовцы и другие виды Homo Sapiens какое-то время проживали на Алтае и скрещивались между собой. Кроме того, скрещивание происходило и с другими видами, которые встречались денисовцам в разные периоды времени и на разных территориях.

Жаль, что не сохранились ДНК других видов древних людей, иначе эту связь можно было бы проследить более четко. Однако современные науки о человеке не стоят на месте, и, возможно, скоро мы узнаем что-то новое о нашем происхождении.

Денисова пещера расположена в долине реки Ануй, в 4 км от села Чёрный Ануй Алтайского края.

Из диаграммы видно различие в митохондриальных геномах современных людей (ныне живущих и эпохи позднего плейстоцена), неандертальца и «денисова» человека.

Денисова пещера - один из самых известных археологических памятников эпохи среднего и верхнего палеолита. Она хранит следы деятельности древнего человека. Сотрудники Института археологии и этнографии СО РАН ведут раскопки в Денисовой пещере на протяжении многих лет. Вместе с археологами трудятся геофизики, палеоботаники, антропологи, палеонтологи и другие учёные. Руководит раскопками заместитель директора института доктор исторических наук Михаил Шуньков. Исследователи просеяли кубометры грунта, но никаких останков древних людей долгие годы обнаружить не удавалось. Видимо, наши предки не хоронили своих сородичей в пещерах. И всё же в 2008 году уникальные исследования увенчались успехом - учёные обнаружили три зуба и фалангу мизинца предположительно девочки пяти-семи лет, жившей от 30 до 50 тысяч лет назад.

Мизинец передали в Институт эволюционной антропологии имени Макса Планка в Лейпциге. Йоханссон Краузе из лаборатории палеогенетики, возглавляемой профессором Сванте Паабо (кстати, в этой же лаборатории в прошлом году расшифрован геном неандертальца), выделил митохондриальную ДНК, по которой составил полный геном «денисова» человека. Результаты совместного исследования российских и немецких учёных были опубликованы в журнале «Nature» 24 марта этого года.

ДНК экстрагировали из 30 мг костного порошка мизинца. За прошедшие тысячелетия молекула распалась на фрагменты, учёные обнаружили 9908 таких обрывков ДНК. Большое количество фрагментов удалось расшифровать (секвенировать) и собрать из них «паззл» - молекулу митохондриальной ДНК древнего человека. Для большей достоверности процедуру реконструкции генома повторили, взяв ДНК другого фрагмента кости и использовав иную методику секвенирования. Результаты воспроизвелись с высокой точностью. Учёные считают, что реконструированная ДНК действительно получилась «древняя», не содержащая поздних «загрязнений».

Расшифрованный геном исследователи сравнили с геномами 54 современных людей, одного древнего человека со стоянки Костенки-14 на Дону возрастом около 30 тысяч лет, шести европейских неандертальцев и двух неандертальцев, обнаруженных в гроте Тешик-Таш в Узбекистане и в пещере Окладникова на Алтае (в сотне километров о Денисовой пещеры). Общий размер митохондриального генома у всех трёх человеческих видов и шимпанзе оказался почти одинаков - 16 550-
16 570 пар нуклеотидов.

Выяснилось, что человек из Денисовой пещеры генетически также далёк от современного человека, как и от неандертальца. Причём отличий в геноме «денисовца» и современного человека в два раза больше, чем генетических расхождений современного человека и неандертальца. Последняя общая прародительница всех трёх человеческих видов жила около миллиона лет назад, а пути сапиенсов и неандертальцев разошлись примерно 466 тысяч лет назад.

На основе анализа только митохондриальной ДНК невозможно сказать наверняка, в каком родстве с сапиенсами и неандертальцами состоял «денисов» человек. Морфологические признаки вида определяются не митохондриальной, а ядерной ДНК. Как показывают исследования, информация, заложенная в митохондриальных и ядерных генах, совпадает не всегда. Митохондриальный геном чувствителен даже к эпизодической межвидовой гибридизации, и только ядерный геном несёт в себе исключительно видовые признаки.

Тем не менее уже понятно, что 30-50 тысяч лет назад население Алтая было генетически разнообразным: люди разных генетических линий (неандертальцы, сапиенсы и «денисовцы») совместно проживали на одной территории. Археологические данные подтверждают это. Слой Денисовой пещеры, где был найден мизинец, содержит смесь изделий, характерных для среднего палеолита (скорее всего, оставленных неандертальцами) и позднепалеотических изделий, изготовленных сапиенсами. В археологических находках заметны следы преемственности, смешения и перетекания различных культур друг в друга.

В настоящее время существуют две теории формирования современного человека. Одни исследователи считают, что он появился в Африке. Другие придерживаются мультирегиональной гипотезы, согласно которой сапиенс зарождался и в Евразии. Один из авторов обсуждаемой статьи директор Института археологии и этнографии СО РАН академик А. П. Деревянко - сторонник мультирегиональной теории, согласно которой в наших жилах течёт кровь не только небольшой кучки африканских сапиенсов, но и неандертальцев, а может быть, и азиатских архантропов. Результаты изучения митохондриальной ДНК (мтДНК) человека из Денисовой пещеры не могут служить весомым аргументом ни за его теорию, ни против. Но всё-таки складывающийся образ совместного проживания на одной территории трёх неродственных групп людей, в сочетании с преемственностью и смешением культур, придаёт этой версии правдоподобие.

Кстати, совсем недавно теория А. П. Деревянко получила ещё одно блестящее подтверждение. В журнале «Science», вышедшем 7 мая, опубликована статья всё той же группы немецких учёных из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка в Лейпциге с сообщением о полной расшифровке ядерного генома неандертальца. Теперь сомнений практически не осталось - в жилах современных европейцев и азиатов течёт неандертальская кровь.

Денисовцы - странные люди, о которых стало известно совсем недавно. Казалось бы, только-только обратили внимание на зуб, долгие годы лежавший в коробочке в Новосибирске, нашли фалангу пальца, расшифровали сначала митохондриальную, а вот уж, гляди, и ядерную ДНК. Ещё два года назад слова "денисовцы" в принципе не было, а генетики уверенно утверждали, что сапиенсы - чистокровные африканцы без малейшей примеси "местных", а сейчас наследие денисовцев, оказывается, исчисляется процентами генома!

Пространственное распределение специфических ""денисовских"" аллелей. Чем ""красней"", тем частота ""денисовских"" аллелей выше. Черные квадратики - источники образцов ДНК современных популяций. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в PNAS

Началось с того, что "денисовские гены" были обнаружены у жителей Новой Гвинеи и острова Бугенвиль в Меланезии; почти сразу, приглядевшись, обнаружили их и у австралийских аборигенов (что до крайности логично). Было заявлено, что у других жителей планеты этих генов нет. Выходило, что восточные экваториалы "нахватались" денисовских генов по пути на новую родину где-то в Южной Азии, причём ещё до появления там людей, которые стали предками монголоидов. Но генетики, видимо, любят пересматривать свои хитрые расчёты. Две новые статьи "расширяют" денисовское влияние чуть ли не на половину населения планеты!

В начале октября "денисовские гены" (конечно, корректнее говорить о характерных для денисовцев последовательностях нуклеотидов, а не генах (гены и у шимпанзе те же самые), но, мы будем для простоты писать известное народу слово "гены") были выявлены в тридцати трёх популяциях Океании и Юго-Восточной Азии, в том числе у папуасов Новой Гвинеи, австралийских аборигенов (даже больше, чем у папуасов), полинезицев, фиджийцев, восточных индонезийцев с разных островов (включая жителей Флореса - не забываейте о хоббитах!), филиппинцев и у филиппинских аэта-маманва (чернокожих курчавоволосых пигмеев, не родственных африканским пигмеям). Намного меньше или совсем не оказалось "денисовских генов" у жителей Тайваня и Малайзии, западных индонезийцев (с Суматры и Калимантана), индийцев, андаманцев-онге и семангов-джехай из Малайзии. Последние две группы внешне очень похожи на филиппинских аэта - тоже низкорослые чернокожие курчавоволосые люди - и традиционно объединялись с ними в одну расу. Однако же, выходит, что примесь древних генов у них заметно разная. Впрочем, из таблиц, приведённых в статье, выходит, что всё же хоть и малая, но некая доля "денисовских генов" у андаманцев, семангов и даже некоторых тайваньцев, суматранцев и калимантанцев всё же может быть (можно её списать на генные потоки последующих времён, но можно считать и остатками гораздо большей древней примеси). Выходит, что смешение с денисовцами происходило не в Центральной, не в Южной и даже не в Юго-Восточной Азии, а в Восточной Индонезии (помните о хоббитах!!! :)))). В более северные районы примесь могла попасть позже вследствие генного дрейфа.

Вторая, только что опубликованная статья

ещё шире раскрывает нам глаза на денисовское наследие. "Денисовские гены" всего за месяц исследований уже перешагнули рубеж западной и восточной частей Индонезии и "добрались" не только до Юго-Восточной Азии, но даже до некоторых групп в Южной Америке! Более того, у народа йизу из Южного Китая "денисовских генов" оказалось больше, чем у меланезийцев Бугенвиля (хотя и чуть меньше, чем у новогвинейских папуасов)! Что это - выверты генного дрейфа или следствие извилистых миграций? Хитроумное жонглирование частотами генов привело к выводу, что вследствие генного дрейфа "денисовские гены" имеются даже у европейцев и негров Африки, причём забавно, что у французов их больше, чем, например, у русских и монголов, а у французских басков - меньше. Меньше всего денисовской примеси выявляется в западной Индии и Пакистане - Гималаи сделали своё дело; очень мало их и в Палестине. У жителей Северной Азии (Северного Китая, Японии, Монголии и Сибири) и индейцев Северной Америки (всего две группы - пима и майя, так что выводы крайне ненадёжные) "денисовской крови" практически не оказалось. Авторы исследования делают из этого тот вывод, что выделение предков сибиряков и индейцев произошло ещё до смешения с денисовцами. А ведь это выделение было сравнительно недавно - максимум 20-30 тысяч лет назад, а скорее всего - гораздо позже. Так что денисовцы бродили по Юго-Восточной Азии совсем недавно!

Интересно, что в двух группах Южной Америки (индейцы каритиана и колумбийцы - интересно, кто шёл под таким названием???) денисовской примеси гораздо больше, чем в группах Северной. Можно пытаться связать это с давно предполагавшейся экваториальной - меланезийской - примесью у южноамериканских индейцев (много рассуждалось о "меланезийскости" женщины из Лагоа-Санта в Бразилии), но вероятнее просто примесь от заселившихся совсем недавно жителей Южной Азии.