Два новых генома неандертальцев показали сложность их популяционной истории

Секвенированы еще два ядерных генома неандертальцев, что позволило уточнить важные детали их популяционной истории. Результаты этой работы опубликовал в журнале Science Advances коллектив палеогенетиков с участием пионера прочтения неандертальского генома Сванте Пэабо (Институт эволюционной антропологии Общества Макса Планка, Германия).

Оба неандертальца из Западной Европы относятся к популяции ранних неандертальцев, живших более 120 лет назад. Первый индивид представлен бедренной костью из пещеры Холенштайн-Штадель (Hohlenstein-Stadel Cave, образец HST) в Германии с датировкой 124 тыс. лет назад. Второй представлен верхней челюстью из пещеры Складина, или Склайн (Scladina Cave, образец Scladina) в Бельгии с датировкой 127 тыс. лет назад.

Секвенирование ДНК из костных останков такого возраста – технически очень сложная задача. Несмотря на сильную фрагментацию, загрязнение современной человеческой и микробной ДНК, палеогенетикам удалось прочитать последовательности неандертальского ядерного генома длиной 168 и 78 миллионов пар оснований от индивидов HST и Scladina соответственно. По количеству фрагментов Х-хромосомы они выяснили, что неандерталец HST был мужчиной, а неандерталец Scladina — женщиной.

Прочитанные последовательности ученые сравнили с ранее секвенированными геномами неандертальца из пещеры Виндия в Хорватии (50 тыс. лет назад) и алтайского неандертальца (120 тыс. лет назад). Анализ показал, что как HST, так и Scladina по числу общих аллелей состоят в более близком родстве с поздним хорватским, чем с жившим почти одновременно с ними алтайским неандертальцем.

Рассчитав время расхождения популяций, к которым принадлежали все упомянутые индивиды, авторы пришли к выводу, что HST и Scladina могли быть членами предковой неандертальской популяции, от которой произошли все известные неандертальцы за исключением алтайского. Эта популяция возникла в Западной Европе около 120 тыс. лет назад, она дала начало поздним европейским неандертальцам, распространилась также в Южную Сибирь и заместила собой прежнюю популяцию, к которой принадлежал алтайский неандерталец.

Эта гипотеза объясняет генетические особенности неандертальцев из Денисовой пещеры, которые до сих пор не имели объяснения. Загадка появилась тогда, когда был прочитан геном девочки из Денисовой пещеры, которая оказалась метисом неандертальской женщины и денисовского мужчины: ДНК ее матери была ближе к европейским неандертальцам, но не к алтайскому неандертальцу, жившему в этой же пещере около 120 тыс. лет назад. По новой гипотезе, около 90 тыс лет назад (или раньше) на Алтае произошла генетическая смена: одна популяция неандертальцев, пришедшая из Европы, заместила другую, к которой принадлежал древний алтайский индивид.

Основной вывод, которые ученые делают из этой работы, состоит в том, что поздние европейские неандертальцы, жившие около 40 тыс. лет назад, генетически близки к неандертальцам, обитавшим в Европе на 80 тыс. лет раньше. А значит, можно говорить о генетической непрерывности в популяции европейских неандертальцев на протяжении 80 тысяч лет.

Но возникает и новая загадка, которая касается митохондриальной ДНК ранних европейских неандертальцев: мтДНК образца Scladina оказалась сходной с мтДНК алтайского неандертальца, но не поздних европейских неандертальцев. А мтДНК образца HST настолько сильно отличалась, что это говорит о существенно более давнем времени отделения от других — около 270 тыс. лет назад. Налицо несоответствие наследования по линии мтДНК и по ядерному геному. Авторы предлагают два сценария, которые могли бы объяснить этот феномен. Согласно одному сценарию, загадочная линия мтДНК, обнаруженная в образце HST, попала к неандертальцам при метисации с предками современного человека. По другому сценарию, она сохранилась в маленькой изолированной популяции неандертальцев, которая пережила ледниковый период. Как бы то ни было, это противоречие между ядерным и митохондриальным наследованием говорит о том, что популяционная история неандертальцев была еще более сложной, чем это представляется на сегодня.

 Два сценария, объясняющие глубокое по времени отделение мтДНК образца HST от мтДНК остальных неандертальцев. МтДНК HST обозначена зеленой линией, другие линии — черной. Слева — сценарий, согласно которому мтДНК HST  —  результат метисации с предками современного человека. Справа — сценарий, по которому мтДНК HST сохранилась в изолированной популяции. Источник: https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw5873