Кто мы и как сюда попали

За последующие 150 лет обнаружили множество других скелетов неандертальцев. Стало понятно, что неандертальцы сформировались в Европе на базе еще более архаичных людей. В обиходной культуре они заслужили репутацию грубых животных, несравнимых с человеком, хотя в действительности это далеко не так. Обиходно-упрощенное представление о неандертальцах сложилось во многом под впечатлением сгорбленной реконструкции, сделанной в 1911 году по неандертальскому скелету из Ла-Шапель-о-Сен во Франции. Но из того, что нам сейчас известно, следует, что неандертальцы, существовавшие 100 тысяч лет назад, имели столь же сложное поведение, как и наши предки, анатомически современные люди.

И неандертальцы, и анатомически современные люди изготавливали каменные орудия с помощью техник, получивших название “индустрия леваллуа”; она требовала развитых когнитивных способностей и праворукости в той же степени, как и технологии производства орудий верхнего палеолита и позднего каменного века 50 тысяч лет назад. Технологии леваллуа представляли собой вот что: от заранее подготовленного каменного ядрища, не имеющего ничего общего с готовым изделием, нужно было аккуратно откалывать тонкие кусочки; очевидно, что мастер должен был держать в уме образ законченного орудия и последовательно шаг за шагом превращать камень в намеченное изделие.

В пользу развитых когнитивных способностей неандертальцев свидетельствует также и то, что они заботились о немощных и стариках. В пещере Шанидар в Ираке нашли девять скелетов неандертальцев, все с явными следами намеренного захоронения; один из девяти погребенных – старик, наполовину слепой, с высохшей рукой, и для него единственным способом дожить до преклонных лет была добрая помощь и забота друзей и семьи2. Неандертальцы отдавали должное и символизму, о чем говорят находки украшений, сделанных из когтей орла (это пещера Крапина в Хорватии, с датировками 130 тысяч лет назад3), а также выложенные каменные круги (в пещере Брюникель во Франции, возраст около 180 тысяч лет4).

Но, несмотря на эти сходные черты, неандертальцы и современные люди все же очень различались. В одной статье 1950-х годов как-то написали, что на неандертальца в нью-йоркском метро не обратили бы никакого внимания, будь он отмыт как следует и одет по-современному5. Но на самом деле обратили бы, потому что он сильно выделялся бы выступающими надбровными дугами и впечатляющим мускулистым телом. Неандертальцы отличаются от современных людей гораздо больше, чем любые два нынешних человека друг от друга.

Идея о возможных столкновениях неандертальцев и современных людей очень вдохновляла писателей. Так, в книге Уильяма Голдинга “Наследники” (1955) группу неандертальцев преследуют современные люди и убивают всех, кроме одного ребенка, которого забирают себе6. Джин Ауэл в 1980 году написала книгу “Клан пещерного медведя”. В ней рассказывается о девочке-кроманьонке, воспитанной неандертальцами; вся интрига в том, как может быть устроено взаимодействие двух высокоразвитых, но совершенно чуждых друг другу групп людей7.





Рис. 6. Немногим позже 400 тысяч лет назад неандертальцы доминировали в Западной Евразии и постепенно двигались на восток до самого Алтая. Не позднее 120 тысяч лет назад они пережили пришествие людей современного типа. Затем, чуть менее 60 тысяч лет назад, современные люди вновь хлынули из Африки в Евразию. И вскоре неандертальцы исчезли с лица земли.



Современные люди и неандертальцы встречались – тому существуют надежные научные доказательства. Среди прямых свидетельств можно назвать данные по Западной Европе, где неандертальцы жили до 39 тысяч лет назад8. Современные люди появились там по меньшей мере на несколько тысячелетий раньше; в частности, на территории Южной Италии, в районе Фумане, каменные орудия неандертальского типа сменились на типичные для современных людей около 44 тысяч лет назад. А в Юго-Западной Европе характерные для современного человека орудия так называемого шательперронского типа найдены вместе с останками неандертальцев, возраст которых определен интервалом 44–39 тысяч лет. Это означает, что неандертальцы либо переняли технологии современных людей, либо обменивались с ними. Правда, не все археологи согласны с такой интерпретацией, и вопрос, кто мастерил шательперронские орудия – неандертальцы или современные люди, – остается предметом текущих дискуссий9.

Неандертальцы и современные люди встречались не только на территории Европы, но определенно и на Ближнем Востоке. Около 70 тысяч лет назад сильная и успешная группа неандертальцев продвинулась из Европы в Центральную Азию, дойдя до Алтая и Дальнего Востока. Ближний Восток был населен современными людьми уже 130–100 тысяч лет назад, что следует из датировок останков в пещере Схул на горе Кармель в Израиле и в пещере Кафзех в Галилее10. Позже в этот район пришли неандертальцы: в пещере Кебара на горе Кармель найден скелет неандертальца возрастом 60–48 тысяч лет11. Вопреки ожиданиям, что современные люди всегда и всюду должны вытеснять неандертальцев, здесь получилось по-другому – неандертальцы выдвинулись со своих родных территорий (европейских), да так мощно, что современным людям пришлось уйти с Ближнего Востока. Но где-то 60 тысяч лет назад современные люди все же вернулись и заняли там доминирующие позиции. Теперь уже проиграли неандертальцы: они исчезли не только в этом районе, но в итоге и во всей Евразии. Так что на Ближнем Востоке неандертальцы и современные люди могли встретиться по крайней мере дважды: когда 100 тысяч лет назад там оседло жили ранние современные люди и до них добралась разрастающаяся популяция неандертальцев, и 60–50 тысяч лет назад, когда современные люди туда вернулись и вытеснили неандертальцев.

Скрещивались люди из этих двух групп или нет? Были неандертальцы среди непосредственных предков современных людей или не были? По скелетным остаткам видны некоторые признаки гибридизации. Например, такие скелеты, промежуточные между современными людьми и неандертальцами, найдены в пещере Оасе в Румынии, их описал Эрик Тринкаус12. Но сходство признаков может порой говорить о приспособлении к сходной среде, а не о родстве. Поэтому по археологической и скелетной летописи нельзя определить близость неандертальцев к нам. Тут нужны геномы.





Неандертальская ДНК


В ранних исследованиях древней ДНК ученых интересовала практически исключительно митохондриальная ДНК. И тому было две причины. Во-первых, в каждой клетке имеется около тысячи копий мтДНК, что по сравнению с двумя копиями остального генома сильно увеличивает вероятность ее обнаружить. Во-вторых, высокая плотность информации в мтДНК: какой бы фрагмент мтДНК ни взять, в нем будет относительно больше различий, чем в подавляющем большинстве фрагментов остального генома, а значит, по нему можно получить более точные измерения времени генетического разделения последовательностей, которые удавалось реконструировать. Сравнение мтДНК неандертальцев и современных людей подтверждало, что они имели более позднего общего предка по материнской линии, чем считалось до того13. На сегодня датировки оценены интервалом 470–360 тысяч лет назад14. Также эти данные свидетельствуют о глубоких различиях между нами и неандертальцами. Неандертальская мтДНК по своей изменчивости выходит за пределы изменчивости мтДНК сегодняшних людей, и наша с ними общая прародительница в несколько раз древнее, чем “митохондриальная Ева”15.

Неандертальская мтДНК никак не подтверждает гипотезу о скрещивании современных людей и неандертальцев при их гипотетических встречах, но при этом не исключает такой возможности, оставляя вероятность, что в геноме неафриканского нынешнего населения присутствует до 25 % неандертальской ДНК16.

Можно понять, почему нам так сложно утверждать что-то о неандертальском наследии в нашем геноме на основании только мтДНК. Предположим, что скрещивание было и у неафриканского населения имеется заметная часть неандертальской ДНК, но мтДНК могла попасть к нам лишь от женщин-носительниц, при этом из всех матерей лишь немногие, жившие в те далекие времена, имели шанс донести до нас свою ДНК. А если добавить, что из тех счастливых матерей большая часть принадлежала к сапиенсам, то картина нашей сегодняшней мтДНК никого удивить не должна. Так что мтДНК на этот счет не слишком показательна. Однако долгое время в научных кругах принято было считать, что современные люди и неандертальцы не скрещивались… пока группа Сванте Пэабо не прочитала полный геном неандертальца и тем самым не открыла возможность увидеть историю всех предков, а не только по “женской” линии.

Мощный рывок в секвенировании неандертальского генома стал возможен благодаря гигантскому скачку в технологиях изучения палео-ДНК, произошедшему спустя десятилетие после прочтения митохондриального генома неандертальца.

До 2010 года основной упор в работах по древней ДНК делался на ПЦР, полимеразную цепную реакцию. Она предполагает выбор целевого фрагмента генома, когда с помощью синтезированных коротких, примерно двадцатибуквенных, кусочков ДНК, комплементарных к обоим концам целевого фрагмента, его можно выделить из общей массы экстрагированной ДНК. А затем много раз размножить с помощью определенных ферментов. Иными словами, из всего генома нужно выделить крошечную часть и сделать ее самой массовой последовательностью в образце. Этот метод отбрасывает большую часть генома (нецелевую часть), хотя и вычленяет интересующий участок.

Новый подход был кардинально другим. Он предполагал секвенирование всей ДНК, какая найдется в образце, вне зависимости от того, из какой она части генома, и без всякого предварительного целевого выбора. Это стало возможно благодаря зверской мощности новых машин, которые с 2006 по 2010 год снизили стоимость секвенирования в тысячу раз. Далее данные такого безвыборочного секвенирования анализируются с помощью компьютерных программ, и прочитанные кусочки складываются в практически целый геном, или же в зависимости от задачи можно сложить конкретные гены.

Команде Пэабо пришлось преодолеть великое множество трудностей при разработке этого подхода. Для начала необходимо было найти кости, из которых ДНК экстрагировалась бы в нужном количестве. Антропологи часто работают с фоссилиями (окаменелостями) – костями, минерализованными до состояния камня. Но из таких окаменелостей никакая ДНК не выделяется. Поэтому Пэабо искал материал, не до конца минерализованный, где оставалось немного органики, включая и хорошо сохранившиеся цепочки ДНК. Положим, такой “золотой образец” найден, но в нем помимо сохранившейся собственной ДНК будет еще и ДНК микробов и грибов, поселившихся в костях после смерти индивида, так что следующий шаг – как-то обойти проблему микробных загрязнений. А ведь эти загрязнения и составляют подавляющую часть ДНК в древних образцах. И наконец, необходимо учитывать и загрязнения, пришедшие от самих исследователей – археологов или молекулярных биологов, державших в руках образцы и реактивы и оставивших в них следы собственных ДНК.

Вообще загрязнения – серьезная проблема при изучении древней человеческой ДНК. Эти загрязнения могут запутать исследователя, ведь кость-то человеческая, а тот, кто подержал в руках окаменелую кость, является пусть и очень дальним, но все же родственником тому древнему человеку. Как правило, из хорошо сохранившейся неандертальской кости выделяются фрагменты длиной около сорока букв, а плотность различий между человеческой и неандертальской ДНК составляет примерно одно различие на шестьсот букв, так что порой невозможно сказать, кому принадлежит конкретный сорокабуквенный кусочек – древнему человеку или тому, кто подержал кость в руках. И загрязнения снова и снова сбивают исследователей с толку. Так, в 2006 году Пэабо со своей группой в качестве подготовки в полногеномному секвенированию неандертальца отсеквенировал на пробу около миллиона букв ДНК из его генома17. И большая часть полученной последовательности оказалась современным загрязнением, что поставило под сомнение дальнейшую интерпретацию результатов18.

Сейчас применяются различные методы снижения риска загрязнений при исследовании древней ДНК, они уже были в ходу и в 2006 году, но после этого значительно усовершенствовались, вобрав набор крайних мер гигиенической предосторожности. К 2010 году команда Пэабо успешно отсеквенировала неандертальский геном без загрязнений, и для этого с каждым образцом они работали в “чистой комнате”, устроенной по образу чистых помещений в производстве микрочипов в компьютерной индустрии. В таком помещении на потолке ультрафиолетовая (УФ) лампа наподобие тех, что имеются в операционных, которая включается, как только оттуда выходит исследователь; ультрафиолет превращает ДНК в форму, которую невозможно отсеквенировать. Естественно, при этом разрушается и древняя ДНК, находящаяся на поверхности образца, но ученые высверливают образцы, беря пробы из-под поверхности, а там ДНК не разрушена. Воздух в помещении очищен ультрафильтрацией, убирающей мельчайшие частички пыли – меньше одной тысячной толщины волоса, – ведь и на пыли может быть ДНК. А чтобы защитить помещение от проникновения ДНК извне, воздух принудительно гонится наружу из помещения, а не наоборот.

В таком помещении три комнаты. В первой исследователь облачается в специальный чистый костюм, перчатки и маску. Во второй образец кости, предназначенный для взятия пробы, отправляется в камеру с высоким УФ-излучением, чтобы преобразовать поверхностные ДНК-загрязнения в нечитаемую форму. Затем исследователь с помощью зубного бура высверливает из костного образца от десятков до сотен миллиграммов материала, собирая его в алюминиевую фольгу, предварительно обработанную УФ, и ссыпает оттуда в пробирку, естественно тоже обработанную УФ. В третьей камере порошок погружается в жидкость с веществами, растворяющими кости и белки, а потом этот раствор пропускается через чистый песок (оксид кремния); при правильных условиях оксид кремния связывает молекулы ДНК, а остальные вещества, мешающие реакциям секвенирования, удаляются.

После этого полученные фрагменты ДНК преобразуют для секвенирования. Для этого сначала удаляют поврежденные концы фрагментов: за десятки тысяч лет “хранения” под землей цепочки с концов сильно разрушаются. Потом в качестве меры для распознания загрязнений к уже очищенным концам прицепляют специально синтезированные последовательности букв, своего рода химический штрихкод древних фрагментов – этот метод был опробован в 2006 году группой Пэабо. Любое загрязнение, появившееся в образце после присоединения такого штрихкода, можно будет отличить от древних фрагментов. И наконец, к одному из концов ДНК присоединяют молекулы-адаптеры, и они позволяют запустить секвенирование на тех самых новых машинах, что сделали этот процесс в десятки тысяч раз дешевле.

Лучше всего ДНК сохранилась, как выяснилось, в трех неандертальских образцах из пещеры Виндия в высокогорной Хорватии – это остатки костей рук и ног, датированных примерно 40 тысячами лет. Отсеквенировав экстракты ДНК из них, группа Пэабо выяснила, что подавляющая часть этой ДНК принадлежит поселившимся в костях бактериям и грибам. Однако после сравнения миллионов фрагментов с геномами шимпанзе и человека Пэабо в тоннах пустой “молекулярной” породы удалось найти золото. Референсные геномы человека и шимпанзе послужили своего рода картинкой на коробке с пазлом, подсказкой, как собирать крошечные отсеквенированные кусочки неандертальской ДНК в одну цепь. В итоге в тех костях оказалось около 4 % древней ДНК неандертальцев.

И когда в 2007 году Пэабо понял, что смог бы в принципе отсеквенировать полный геном неандертальца, он собрал международную команду специалистов, которая как раз и должна была работать с данными секвенирования. Вот так я и мой старший научный наставник, математик Ник Паттерсон, попали в этот проект. Пэабо пригласил нас, потому что в предыдущие пять лет мы зарекомендовали себя новаторами в области изучения популяционных перемешиваний. Я много раз ездил в Германию, немало сделал для обработки и анализа данных, доказавших скрещивание между неандертальцами и какими-то ранними современными людьми.





Как неандертальцы породнились с неафриканским населением


В том неандертальском геноме, который мы прочитали, содержалось, к сожалению, великое множество ошибок. Откуда мы это знали? Из того факта, что, судя по прочтенным данным, в неандертальской линии накопилось в несколько раз больше мутаций, чем в линии современных людей после их отделения от общего предка. А так как скорость накопления мутаций примерно постоянная и неандертальские кости имеют солидный возраст, то есть неандертальцы ближе к общему предку, чем нынешние люди, большинство выявленных неандертальских отличий не могут быть настоящими, на самом деле мутаций должно быть меньше. По полученным оценкам, в неандертальском геноме на каждые две сотни прочтенных ДНК-букв приходилась одна ошибка. Может показаться, что это не очень много, но такое количество ошибок существенно превышает действительную мутационную разницу между неандертальцами и современными людьми, и большая часть выявленных различий порождена методическими огрехами. Как поступить в этом случае? Решено было выбрать для анализа только те позиции в геноме, в которых у людей нынешних популяций имеются отличия. И тогда ошибка в 0,5 % (1 из 200 нуклеотидов) вполне допустима, она не влияет на интерпретацию результатов. С упором на такие позиции мы разработали математический тест, измеряющий степень отличия неандертальского генома от той или иной человеческой популяции – будут ли отличия одинаковыми или разными?

Наш подход назывался “тест четырех популяций”, и он стал основным рабочим инструментом в задаче сравнения любых популяций. На входе в каждом из четырех геномов – например, два современных, неандертальский и шимпанзе – берется одна конкретная позиция, и в ней читаются буквы ДНК. Нужно обращать внимание на те позиции, где в одной из двух популяций современных людей произошла мутация (то есть один из вариантов архаический, как у шимпанзе, а другой с мутацией), а у неандертальцев в этой позиции имеется та же самая мутация; это будет означать, что мутация произошла до окончательного разделения современных людей и неандертальцев. И после выяснить, на какую из двух популяций неандертальцы больше похожи по своим мутациям. Если обе современные популяции унаследовали свои мутации от предковой группы, отделившейся до разделения линий людей и неандертальцев, то нет никаких оснований считать, что в этих двух популяциях мутации распределены неравномерно, то есть что неандертальцы должны быть больше похожи на одну из этих популяций; как раз наоборот, неандертальцы должны быть одинаково похожи на обе популяции. Но если неандертальцы и одна из двух популяций современных людей скрещивались, то потомки этой “гибридной” популяции должны иметь больше общих мутаций с неандертальцами.






Рис. 7. С помощью теста четырех популяций мы можем оценить, насколько вероятно, что две популяции являются наследницами одной предковой популяции. Возьмем, к примеру, мутацию Т, которая произошла у предка неандертальцев, и потому в ДНК шимпанзе ее нет. В геноме европейцев таких мутаций – общих с неандертальцами – на 9 % больше, чем у африканцев, что говорит о том, что в истории неандертальцев были скрещивания с предками европейцев.



И когда мы проверили нынешние популяции людей, то обнаружилось, что неандертальцы в равной мере похожи на европейцев, азиатов и новогвинейцев, но меньше похожи на африканское население к югу от Сахары (сюда входят совсем разные группы из Западной Африки и бушмены, охотники-собиратели Южной Африки), чем на все неафриканское население. Разница выглядела небольшой, но вероятность, что это различие случайно, равнялась одной квадриллионной. И каким бы образом мы ни обсчитывали данные, результат оставался именно таким. Эта разница должна была появиться, если неандертальцы скрещивались с предками неафриканского населения, но не с предками африканцев.





Как мы не верили в собственные результаты


Полученный вывод нас не устраивал, потому что он противоречил научным представлениям того времени – представлениям, которых строго придерживалось большинство членов нашей команды. Пэабо после аспирантуры работал в той лаборатории, где в 1987 году было доказано, что древнейшее разделение человеческих митохондриальных линий произошло в Африке, а это решительное свидетельство в пользу африканского происхождения современных людей. Сам Пэабо в 1997 году показал, что неандертальская мтДНК далеко отстоит от диапазона изменчивости современной человеческой мтДНК, тем самым укрепив гипотезу чисто африканского происхождения современных людей19.

И я тоже, когда вошел в проект “Геном неандертальца”, испытывал сильное предубеждение против идеи о возможном скрещивании неандертальцев и современных людей. Мой руководитель в аспирантуре Дэвид Гольдстейн учился у Луки Кавалли-Сфорца, для которого концепция “из Африки” являлась основной моделью человеческой эволюции, и я напрямую унаследовал эти взгляды. С моей точки зрения, известные генетические данные настолько однозначно говорили в пользу сюжета “из Африки”, что я с легким сердцем мог поставить на самую строгую его версию, без каких бы то ни было скрещиваний с неандертальцами.

Исходя из этих взглядов, мы все сильно сомневались в обнаруженных нами же доказательствах скрещивания с неандертальцами. Поэтому, чтобы понять, где мы ошиблись с доказательствами, мы применили серию очень жестких тестов. Мы проверили, насколько полученный результат зависит от методики секвенирования, и для этого использовали две очень разных технологии. Но разницы не обнаружили. Проверили возможность, что найденное доказательство на самом деле является следствием большого числа ошибок в древней ДНК, затрагивающих, как известно, одни буквы ДНК чаще, чем другие. Но какой бы тип мутаций мы ни брали, доказательство оставалось на месте. Потом мы посмотрели, не мог ли полученный результат быть следствием загрязнения неандертальского образца современной ДНК. Несмотря на все старания не допустить лабораторных загрязнений, с образцами в принципе такое могло случиться, хотя оценка уровня современных загрязнений, которую мы все же получили, была настолько низкой, что никак не могла стать причиной выявленной закономерности. К тому же если бы такие загрязнения все же повлияли на общую картину, то она не имела бы ничего общего с той, что мы видели. Загрязнения, случись они в образце, были бы европейскими, потому что только европейцы работали с неандертальскими костями с самого их открытия. Но неандертальская ДНК была ближе и к европейской, и к азиатской, и к новогвинейской, а это три совершенно разные популяции.





Мы все равно сомневались, гадали, о чем таком еще не вспомнили, что могло бы объяснить найденную закономерность. А потом в 2009 году я поехал на конференцию в Мичиганский университет, где встретил Расмуса Нильсена; у него в работе были геномы людей со всего мира. Известно, что у африканцев в большей части генома вариабельность выше, чем у неафриканцев, и африканские генетические линии расходятся глубже во времени, как, например, в случае с мтДНК. Но Нильсен нашел в геноме такие редкие участки, где вариабельность у неафриканцев была выше, а не ниже, потому что эти участки отделились от общего ствола современных людей раньше и прямиком отошли к неафриканцам. Эти участки могли быть унаследованы от архаичных людей, которые скрещивались с неафриканцами. Нильсен присоединился к нашей команде, он должен был сравнить те самые редкие участки с нашими данными по неандертальцам. Взяв 12 таких участков, он обнаружил, что 10 из них близки к неандертальским последовательностям. 10 из 12 – это слишком много для простой случайности. Так что большая часть нильсеновских вариабельных участков была, похоже, унаследована от неандертальцев.





Рис. 8. Когда в организме человека идет развитие яйцеклеток или спермиев, то в них в итоге оказывается только одна из каждой пары хромосом (у человека 23 пары), и именно ее он передаст следующим поколениям. Хромосомы в половых клетках индивида являются соединенной нарезкой из тех, что достались ему/ей от матери и отца (см. рис. на другой странице). Это означает, что кусочки неандертальской ДНК в геноме современных людей становились все мельче и мельче по мере удаления от времени смешения (показаны реальные данные по хромосоме 12).



Потом мы получили оценку времени, когда неандертальская ДНК оказалась в составе неафриканской ДНК. Для этого мы представили, как шла рекомбинация – процесс, происходящий в ходе созревания яйцеклеток и сперматозоидов, предполагающий взаимоперестановку крупных фрагментов родительской ДНК и создание по-новому перетасованной последовательности, которая уже и передается детям. Представим, к примеру, первое гибридное поколение: женщину, мать которой была неандерталкой, а отец – представителем современных людей. В клетках ее тела каждая пара хромосом представлена одной целой неандертальской и одной целой современной хромосомой. Но в ее яйцеклетках при этом содержится 23 перетасованных хромосомы. И каждая из этих хромосом может иметь одну половину неандертальскую, а вторую – современную. Далее предположим, что эта женщина сошлась с современным мужчиной, их потомки передали смешанные гены в следующие поколения современных людей, а те в следующие. И с каждым новым поколением фрагменты неандертальской ДНК нарезались все мельче и мельче – рекомбинация срабатывает подобно ножу в кухонном комбайне, нарезая родительскую ДНК и перемешивая ее кусочки в случайных комбинациях на хромосоме. И вот, измеряя типичную длину кусочков неандертальской ДНК у нынешних людей – а мы выбрали эти кусочки по тому критерию, что у неандертальцев и неафриканцев они одни, а у африканцев другие, – можно узнать, сколько прошло поколений с момента вхождения неандертальской ДНК в геном предков нынешних людей.

Используя такой подход, мы выяснили, что неандертальский генетический материал (по крайней мере, некоторая его часть) был получен современными людьми где-то в интервале 86–37 тысяч лет назад20. После этого мы уточнили оценки времени смешения, а для этого включили в работу образцы древней ДНК современного человека из Сибири, жившего, согласно радиоуглеродным датировкам, 45 тысяч лет назад. У этого сибиряка фрагменты неандертальского происхождения были в среднем в семь раз длиннее, чем у нынешних людей, а это подтверждает, что он жил существенно ближе ко времени гибридизации с неандертальцами. Сибирский материал позволяет сузить диапазон датировки данного события гибридизации: 54–49 тысяч лет назад21.

Но в 2012 году мы еще не доказали, что в выявленном событии гибридизации участвовали именно неандертальцы. Ведь оно могло быть и с другими архаичными людьми, не обязательно неандертальцами, как указывал Грэм Куп, и это был, пожалуй, самый серьезный для нас вопрос22. Найденные закономерности могли быть результатом встреч современных людей с неизвестными пока архаичными людьми, связанными дальним родством не только с нами, но и с неандертальцами.

А через год мы смогли вывести из игры сценарий Купа. Тут помогли данные, полученные в лаборатории Пэабо из неандертальских костей, найденных в Южной Сибири: возраст этих костей составлял по меньшей мере 50 тысяч лет (радиоуглеродное датирование дает лишь нижний предел, так что действительный возраст может быть существенно старше)23. И по этому сибирскому геному нам удалось получить в сорок раз больше данных, чем для хорватского неандертальца. А с такими данными мы смогли с помощью перекрестного сравнения фрагментов последовательности отредактировать ошибки. В результате геном прочитался даже с меньшим уровнем ошибок, чем геномы нынешних людей. По этому высококачественному прочтению мы определили, насколько родственны неандертальцы и современные люди: в расчетах мы опирались на число мутаций, произошедших со времени разделения их линий. Мы не нашли фрагментов генома (или их было совсем мало), которые бы свидетельствовали об общих предках неандертальцев с современными африканцами (из районов южнее Сахары) в интервале последнего полумиллиона лет. Но с неафриканцами такие фрагменты нашлись – и их общий с неандертальцами предок существовал в интервале последней сотни тысяч лет. Это попадает во временные рамки укоренения неандертальцев в Западной Евразии. Значит, современные люди скрещивались именно с неандертальцами, а не с какими-то отдаленно родственными группами.





Гибридизация на Ближнем Востоке


Итак, сколько же генетического наследия неандертальцев имеется у сегодняшних неафриканцев? У нас получилось, что в их геноме содержится 1,5–2,1 % ДНК неандертальского происхождения24, при этом у восточных азиатов эти цифры немного выше, чем у европейцев, и это несмотря на тот факт, что родиной неандертальцев была Европа25. Частично это объясняется, как мы теперь знаем, разбавлением. Древняя ДНК европейцев, живших ранее 9 тысяч лет назад, говорит о том, что у местного дофермерского населения количество неандертальской ДНК было таким же, как у современных восточноазиатов26. А потом в популяцию европейцев вливался генетический материал людей, отделившихся от всех неафриканцев до смешения с неандертальцами (о той ранней линии, открытой с помощью анализа древней ДНК, будет рассказано во второй части книги). Расселение фермеров, несущих наследие этой ранней ветви, разбавило неандертальскую ДНК у европейцев, но не у азиатов27.

Если брать в расчет только археологическую летопись, то кажется вполне естественным, что скрещивание неандертальцев и современных людей происходило в Европе, ведь неандертальцы появились именно там. Но так ли это? Была ли Европа тем местом, где происходила основная гибридизация, оставившая свой след в геноме современных людей? По генетическим данным можно сказать, насколько родственны люди, но люди – существа подвижные и могут в течение своей жизни мигрировать даже пешком на тысячи километров, так что генетические закономерности не обязательно говорят о месте скрещиваний носителей ДНК. И если исследования последних лет что-то и показали про локализацию скрещиваний, так это то, что географическое распределение сегодняшних носителей ДНК зачастую вводит в заблуждение относительно местожительства их предков.

Тем не менее мы имеем право строить правдоподобные предположения о географии тех событий. Следы гибридизации выявлены не только у европейцев, но и у восточноазиатов и новогвинейцев. Если брать всю Евразию, то Европа оказывается глухим тупиком, а не магистральным путем, так что волне мигрантов, катившейся на восток, незачем было туда сворачивать. Поэтому задумаемся: где неандертальцы и современные люди могли встретиться и смешаться, так что их потомки оказались и в Восточной Азии, и в Новой Гвинее, и в Европе? Археологи показали, что на Ближнем Востоке неандертальцы и современные люди попеременно заселяли одну и ту же территорию, занимая на ней доминирующую позицию, и это происходило по крайней мере дважды в промежутке от 130 до 50 тысяч лет назад. Так почему бы не предположить, что именно там они и встречались в это время? С позиций смешения на Ближнем Востоке сходное неандертальское наследие у европейцев и восточноазиатов выглядит вполне логично.

И вообще, было ли в Европе скрещивание с неандертальцами? В 2014 году Пэабо со своей группой отсеквенировали ДНК из скелета, найденного в пещере Пештера-ку-Оасе в Румынии. Этот скелет Эрик Тринкаус считал гибридом между неандертальцем и современным человеком: череп по своим признакам подходил и к одному, и к другому28. Как мы установили в ходе анализа генома этого индивида, жившего около 40 тысяч лет назад (по радиоуглеродному датированию), у него 6–9 % составляло неандертальское наследие. Что гораздо больше тех 2 %, которые характерны для нынешних неафриканцев29. Некоторые неандертальские последовательности в его ДНК тянутся на треть длины хромосомы, непрерывные, не разбитые рекомбинацией, а это так много, что мы с уверенностью можем утверждать: в генеалогическое дерево индивида из Оасе неандертальцы включились всего за шесть поколений до того. И вряд ли здесь дело в современном загрязнении – оно бы разбавило, а не увеличило неандертальское наследие. Кроме того, оно бы распределилось по геному случайным образом, так же случайно меняя все неандертальские фрагменты, а не сработало бы исключительно на их удлинение. А длинные неандертальские фрагменты прекрасно видны и просто на глаз, если наложить геном из Оасе с характерными неандертальскими мутациями (позициями, более сходными с последовательностями неандертальцев, чем современных людей) на современный геном. Тут даже статистика не нужна, все доказывает сама картинка.

Анализ генома из Оасе с его признаками недавней гибридизации указывал, что современные люди и неандертальцы смешивались в Европе, на родине неандертальцев. Но что это была за популяция, родная для того гибридного человека? От нее сегодня, вероятно, не осталось никаких потомков. Потому что геном из Оасе, как мы выяснили, к европейцам не ближе, чем к восточноазиатам. А это означает, что группа, к которой он принадлежал, была своего рода эволюционным тупиком – эти первопроходцы прибыли в Европу, пережили короткий период расцвета, во время которого скрещивались с местным неандертальским населением, а затем вымерли. Таким образом, человек из Оасе представляет серьезное доказательство гибридизации с неандертальцами на территории Европы, но при этом ничем не помогает решить, откуда родом сегодняшнее неандертальское наследие, из Европы или нет. Пока что наиболее логичным кажется предположение о ближневосточном происхождении неандертальского наследия.

Археологические данные о первых “современных” европейцах хорошо согласуются с выводом об эволюционно тупиковой ветви людей из Оасе. Каменные орудия, которые люди Оасе производили, стилистически весьма разнообразны, но, как и сама группа, представляют собой тупиковый путь, в том смысле, что эти стили быстро, через несколько тысяч лет, бесследно исчезают из археологической летописи. Однако нам известен так называемый протоориньякский технологический стиль, а он, как считается, произошел от более ранней ахмарской индустрии на Ближнем Востоке. Эта протоориньякская технология существовала и позже 39 тысяч лет назад, трансформировавшись, по всей вероятности, в ориньякскую индустрию, первую широко распространенную индустрию современных людей в Европе30. Такая картина хронологии индустрий понятна, если предположить, что производители ориньякских орудий происходили из другой волны мигрантов, чем остальные ранние переселенцы, например люди из Оасе. Этот сценарий объясняет, почему люди из Оасе скрещивались с европейскими неандертальцами, но при этом неандертальское наследие у сегодняшних европейцев – не европейского происхождения.





Две группы на границе совместимости


Невысокая доля неандертальского наследия у нынешних людей может объясняться в числе прочего и пониженной плодовитостью гибридов. Такую мысль впервые высказал Лоран Экскофье: из своих исследований он знал, что если популяция животных или растений вселяется на новую территорию, которую уже занимают их возможные партнеры для скрещиваний, то даже невысокая доля гибридных пар даст высокий уровень примеси в потомках, гораздо больший, чем те 2 %, которые выявляются для сегодняшних неафриканцев. Экскофье считал: единственное, что могло настолько понизить присутствие неандертальского материала в генофонде разрастающейся популяции современного человека, это в пятьдесят раз большее число чистокровных потомков от скрещиваний современных людей, чем полукровок от браков современных людей и живущих с ними неандертальцев31. И он полагал, что такая существенная разница объясняется пониженной плодовитостью полукровок по сравнению с чистокровными современными людьми.

Меня его аргументы не убеждали. Я предпочитал думать, что гибридные скрещивания ограничивались просто по каким-то социальным причинам. И сегодня многие группы людей стараются держаться наособицу, соблюдая культурные, религиозные и кастовые границы. Почему с современными людьми и неандертальцами дела должны были обстоять иначе?

Но в идеях Экскофье заключалась важная истина. Мы и другие исследователи это поняли, когда стали анализировать и картировать оставшиеся у современных людей фрагменты неандертальского генома. Над этой задачей работал Шрирам Санкарараман из моей лаборатории: он выполнил поиск мутаций, имевшихся в секвенированном неандертальском геноме, но отсутствующих или редких у южных африканцев. Затем с помощью выстраивания цепочек с такими мутациями нам удалось выявить неандертальские фрагменты, значительную их часть, во всех неафриканских популяциях. А после мы посмотрели, как в современных геномах распределены эти фрагменты: стало ясно, что очень и очень неравномерно. То есть влияние гибридного скрещивания затронуло разные части генома очень по-разному. Средняя доля неандертальской ДНК у неафриканцев составляет примерно 2 %, но в разных участках эта величина сильно варьирует. В более чем половине генома неандертальское наследие вообще ни у кого не выявляется. А в некоторых особых участках генома присутствует более 50 % неандертальской последовательности ДНК32.