Выдать молодую девушку замуж, отправив жить в чужую семью,— это не старинная народная традиция, а доисторическая черта неандертальской культуры. Это выяснила международная группа исследователей в ходе генетического анализа ДНК костных фрагментов неандертальцев из Чагырской пещеры на Алтае. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Международная группа ученых в Чагырской пещере
Фото: предоставлено ИАЭТ СО РАН
Международная группа ученых в Чагырской пещере
Фото: предоставлено ИАЭТ СО РАН
Давние коллеги новосибирских археологов из Института археологии и этнографии СО РАН — генетики из Института эволюционной антропологии Макса Планка обнаружили, что некоторые фрагменты костей принадлежат одним и тем же индивидам, а некоторые — очень близким родственникам, например, отцу и дочери. По современным меркам, в Чагырской пещере жила большая семья неандертальцев.
80 костей и сотни тысяч каменных орудий
Проведенное исследование дало ученым основание полагать, что неандертальцы проживали очень компактными группами близких родственников — в пределах 10–20 человек. Всего на материалах из Чагырской пещеры, на основании 17 останков, из которых получилось успешно извлечь древнюю ДНК, ученым удалось собрать 13 полных (ядерных) неандертальских геномов — 7 мужских и 6 женских, включая 5 подростков.
— 80 фрагментов костей и сотни тысяч каменных орудий неандертальцев — это самая большая коллекция материала из одной пещеры,— рассказала корреспонденту «Ъ-Наука» руководитель исследований в Чагырской пещере, доктор исторических наук, профессор РАН Ксения Колобова.— До этого на Алтае были обнаружены останки неандертальцев в пещере Окладникова в 1984–1987 годах. Тогда это была первая находка неандертальцев на Алтае.
Ближайшие от Алтая неандертальцы второй волны были обнаружены на расстоянии в 2,5 тыс. км (в Поволжье). Трудно составить детальную карту этих миграций, поскольку костные останки такого возраста хорошо сохраняются только в пещерах. Зато мы можем безошибочно идентифицировать присутствие этого вида древнего человека по характерному только для него способу обработки и форме каменных орудий. Наличие плоско-выпуклых бифасов — это неизменный признак культуры поздних европейских неандертальцев, причем количество этих орудий в общей массе артефактов практически на всех стоянках с высокой точностью составляет 25%.
Такое большое количество анализов древней ДНК в одном исследовании ранее никогда не проводилось. Всего год назад во всем мире было расшифровано лишь 4 ядерных неандертальских генома, один из которых тоже был «чагырский», а сегодня 14 расшифрованных геномов родом из Чагырской пещеры. Еще 10 останков костей для данного исследования было взято из архивных материалов пещеры Окладникова, где раскопки велись в 1980-е годы.
Технология извлечения и анализа древней ДНК за последние годы достигла такого невероятного уровня, что из фрагментов, пролежавших в хранилище почти 40 лет, генетикам удалось получить информацию. А с 2020 года анализу ДНК исследователи стали подвергать осадочные пещерные породы, содержащие большое количество невидимых глазу органических частиц древних людей — от костной пыли до экскрементов. С этого момента о присутствии древнего человека стало можно судить без обнаружения его останков. Именно так ученые выяснили, что в Денисовой пещере обитал Homo sapiens, хотя его костей там до сих пор не обнаружено.
Все дороги вели на Алтай
Две волны миграции Homo neanderthalensis
Две волны миграции Homo neanderthalensis
В начале III тысячелетия археологам всего мира стало совершенно очевидно, что эволюция происходила нелинейно, и разные виды древних людей, более или менее архаичные по происхождению, могли существовать одновременно на разных территориях, а иногда они встречались, образуя гибриды, как произошло на Алтае. Картинка из старого школьного учебника, изображающая эволюцию обезьяны в человека, сильно упрощала и искажала непростую историю происхождения Homo sapiens. После ряда археологических и генетических открытий оказалось, что даже внутри одного вида на протяжении нескольких десятков тысяч лет происходили достаточно заметные для науки эволюционные изменения.
Генетики из Новосибирска обратили внимание на явные различия между неандертальцами первой и второй волны миграции (антропологически неандертальцы первой волны — одна косточка и несколько седиментов из Денисовой пещеры). Останки неандертальских костей в алтайских пещерах заметно отличались по форме (морфологии). Также сильно отличались и их каменные орудия для охоты и обработки мяса и шкур. Обе волны Homo neanderthalensis пришли на территорию Алтая из Европы с разницей примерно в сто тысяч лет. ДНК из костных останков неандертальцев исследовала группа под руководством профессора Сванте Паабо — директора Института эволюционной антропологии Макса Планка, получившего в этом году Нобелевскую премию за изучение древней ДНК, в том числе неандертальской.
Это была первая Нобелевская премия за открытия в области эволюции человека. Немаловажную роль в ее присуждении сыграло открытие нового вида человека — Homo denisovan, останки которого обнаружены в Денисовой пещере, которая находится всего в ста километрах от места пребывания неандертальской семьи. Этот небольшой участок Алтая уже более десяти лет служит источником открытий мирового уровня. Сюда ведут все стрелки путей миграции всех известных видов древних людей в период от 300 до 30 тысяч лет назад.
Значительную часть исследований Сванте Паабо составили неандертальцы из Чагырской пещеры, где уже 14 лет ведут раскопки специалисты Института археологии и этнографии СО РАН, а человеческие останки там стали регулярно обнаруживать начиная с 2010 года. Все найденные фрагменты человеческих костей были безошибочно идентифицированы как неандертальские благодаря активному международному сотрудничеству. В исследованиях неандертальской стоянки в Чагырской пещере в разные годы принимали участие Германия, Великобритания, Австрия, Италия, Канада, Польша, Австралия, Франция и США. Благодаря такой мощной международной группе ученым удалось получить исчерпывающую, порой уникальную для широкой аудитории информацию об этом памятнике.
История одного клана
Ксения Колобова, доктор исторических наук, профессор РАН
Ксения Колобова, доктор исторических наук, профессор РАН
В одних лабораториях проводились датировки, в других изучалась древняя ДНК, в третьих более десяти тысяч костных фрагментов проходили первичный тщательный отбор на определение вида животного. Специалисты по каменным орудиям смогли выяснить не только способ производства и сравнить его с европейскими методами получения острого режущего края, но даже выяснить, как именно неандертальцы держали свои орудия в руке — описать точное расположение кисти и пальцев.
Датировки, проведенные и радиоуглеродным методом, и по анализам OSL (оптико-люминесцентное датирование), показали, что период обитания неандертальцев в Чагырской пещере составляет от 59 до 48 тысяч лет назад. Однако дальнейшее изучение стратиграфии (расположения слоев пещеры) дали основания полагать, что все найденные костные останки принадлежат к слою около 60 тысяч лет назад, а остальные слои с находками претерпели геологическую деформацию — коллювиальный перенос, то есть были переотложены из более глубоких слоев в верхние.
— По сути, Чагырская пещера — это очень богатый, но практически однослойный памятник неандертальской культуры, краткая история одного родового гнезда или клана,— отмечает Ксения Колобова.
Археологи отмечают, что посещения Чагырской пещеры древними людьми были сезонными, во время осенней охоты на бизонов, когда семьям неандертальцев приходилось мигрировать вслед за своей добычей, которая меняла пастбища с уже желтеющей и поеденной равнины на еще зеленый горный ландшафт. Анализ каменных орудий показывает, что они использовали очень опасную «контактную» охоту, отважно убивая бизонов непосредственно копьем с каменным наконечником, которое держали в руке, а не метательными видами оружия.
— Шансов на ошибку при таком виде охоты у них было немного,— считает эксперт. И это наблюдение может служить одной из веских причин последовавшего исчезновения данного вида древних людей, наряду с вытеснением их человеком современного физического облика.
Соседи по пещерам
Фрагменты неандертальского скелета из пещеры Окладникова оказались чуть более позднего времени — около 44 тысяч лет назад. Морфологически и генетически они также относятся к неандертальцам второй волны миграции. При более детальном изучении генетики обнаружили очень далекие родственные связи неандертальцев из пещер Чагырской и Окладникова примерно на уровне 80–100-го поколения.
Неандертальцев первой волны, более архаичных, ученым удалось найти в древних слоях Денисовой пещеры — их возраст более ста тысяч лет.
Принадлежность мелких фрагментов костей чагырских неандертальцев ученым удалось определить по масс-спектрометрическому анализу, позволяющему анализировать состав белков, который отличается у разных видов млекопитающих. Но о том, что стоянка именно неандертальская, сибирские ученые узнали еще до проведения первых анализов в 2010 году, поскольку среди найденных фрагментов костей оказались достаточно крупные части скелета — часть нижней и верхней челюсти, несколько ключиц, множество зубов и фаланг и практически целая плечевая кость. Антрополог Бенце Виола, который тогда работал в Университете Торонто и уже активно сотрудничал с сибирскими археологами на материале других стоянок древних людей, успешно идентифицировал их принадлежность к неандертальскому скелету. Дальнейшие исследования ДНК подтвердили эту теорию.
Морфологически (по своему анатомическому строению) неандертальцы сильно отличаются от других видов древнего человека. Кроме чисто внешних отличий они имели и свои культурные особенности — по типу охоты, способу изготовления каменных орудий, характеру сезонных миграций и отношений внутри клана. Однако все эти особенности не мешали им существовать практически на тех же территориях, где обитали денисовцы. Чагырская пещера находится всего в ста километрах от Денисовой пещеры, где были найдены многочисленные фрагменты костей нового вида человека — денисовского (Homo denisovan). В 2018 году ученые зафиксировали факт смешения денисовцев и неандертальцев. Об этом сообщила находка небольшого фрагмента кости гибрида Deni — дочери неандерталки и денисовца. Ранее считалось, что это были разные виды людей, но тогда они бы не могли размножаться. Затем их стали называть подвидами.
Чагырская мама денисовского гибрида
По мере накопления генетической информации по фрагментам костей обитателей Чагырской пещеры исследователям открывались все новые данные. За последние три года они опубликовали три больших исследования в международных журналах. Каждое из них открывало новые реалии, в которых жили неандертальцы, делая их жизнь все менее умозрительной для общественного понимания. По мужской линии (Y-хромосома) внутри немногочисленного клана неандертальцев из Чагырской пещеры наблюдалась очень небольшая вариабельность генов. По женской линии (митохондриальная ДНК) вариабельность генов оказалась более выражена. Значит, по достижении возраста, когда девушка могла иметь детей, ее отпускали в другой клан, причем не обязательно он был неандертальским. По-видимому, именно так и появился знаменитый гибрид. Исследования ДНК показали, что мать девочки генетически была идентична чагырской группе неандертальцев.
Гибриду денисовца и неандерталки был посвящен отдельный международный симпозиум в Денисовой пещере в 2018 году, где выступал и нынешний нобелиат 2022 года Сванте Паабо, и исследователи, ведущие сегодня раскопки в Чагырской пещере. Там же впервые звучали теории о генетических и морфологических различиях между ранними и поздними волнами неандертальцев, а также о содержании 2% генов неандертальцев в геноме современного человека европейского типа.
Не всегда эти унаследованные неандертальские гены оказывались полезными для современных людей. Одни повышали иммунитет, а другие кодировали белок, отвечающий за липидный обмен, и увеличивали риск развития диабета 2-го типа. У разных людей могут быть разные неандертальские гены! «То есть, анализируя геномы современных людей и вычленяя из них неандертальскую составляющую, теоретически можно составить полный геном неандертальца,— восхищенно делился Сванте Паабо в одном из своих выступлений.— Неандертальцы не вымерли, ведь их гены живут и функционируют в нас».