Реконструирована внешность денисовцев на основе данных о метилировании их ДНК

Палеоантропологи обнаруживали лишь небольшие фрагменты скелета денисовцев, так, например, в знаменитой Денисовой пещере на Алтае были найдены в основном зубы; первым источником денисовского генома стала фаланга пальца. Недавно на Тибетском плато обнаружили нижнюю челюсть денисовца — хорошая находка, но для полной реконструкции все еще мало.

Идея использовать метилирование ДНК с этой целью на первый взгляд кажется странной — метильные метки не могли сохраниться. Однако ученые под руководством Лирана Кармеля и Давида Гохмана из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что метилированные участки древней ДНК можно выявить, анализируя химическую деградацию ДНК. Метилированные цитозины в последовательностях древних геномов превращаются в тимины; если компьютерный анализ позволит установить, какие из тиминов ранее были цитозинами, это и будет ответом на вопрос о метилировании.

В 2014 году исследователи из Иерусалима с коллегами картировали паттерны метилирования в геномах неандертальцев и денисовцев и определили около 2000 участков генома с дифференциальным метилированием (отличным от генома современного человека); в частности, иначе метилирован у древних гоминин был ген, отвечающий за развитие конечностей.

Метилирование обычно снижает активность гена. Следовательно, можно предположить, что если некий ген (и особенно его промотор) у денисовца метилирован, фенотипически это должно проявляться так же, как инактивация гена из-за мутации.

В новом исследовании Кармель и Гохман с соавторами определили тысячи областей генома с дифференциальным метилированием в геномах денисовцев и неандертальцев. Результаты они сравнили с базами данных эпигенетических модификаций в тканях человека (где воздействие метилирования на экспрессию генов известно) и составили список из сотен генов, уровни экспрессии которых, вероятно, имели межвидовые отличия. Локусы, метилирование которых могло варьировать в зависимости от пола индивида, возраста, состояния здоровья и т.д., не рассматривались.

Чтобы перейти от экспрессии генов к внешности, исследователи обратились к другой базе данных, в которой инактивация того или иного гена человека из-за редкой мутации была соотнесена с физическими признаками.

Метод сначала проверили на неандертальцах, чья внешность известна нам достаточно хорошо. Впрочем, Кармель оговорился, что их результаты следует воспринимать как приблизительные, качественные: «Я могу сказать вам, что пальцы длиннее, но я не могу сказать, что они длиннее на два миллиметра».

Исследователи обнаружили у неандертальцев 33 признака, которые можно было предсказать из моделей метилирования. Из них 29 совпали с известными, например, более широкие лица и плоские головы, чем у современных людей. Кое-что оказалось неверным, например, предположение, что швы между сросшимися костями черепа у неандертальцев должны быть шире, чем у людей. Аналогичную проверку сделали с шимпанзе: на их отличия от людей метилирование также указывало адекватно.

Затем метод применили к денисовцам. Получилось, что они внешне напоминали неандертальцев, с такими же низкими лбами и узкими лицами, бочкообразными грудными клетками и широким тазом, но их челюсти и черепа были шире, чем у неандертальцев (см. иллюстрации в статье).

Мы точно знаем, что у денисовцев были очень крупные коренные зубы. Напрямую это проверить не удалось, мутации, связанной с укрупнением зубов, в базе данных не было. Однако зубные дуги у них должны быть более длинными, что, очевидно, коррелирует с размером зубов и соответствует данным по челюсти, найденной в Тибете. Фрагмент черепа из Денисовой пещеры, о котором рассказывал в своих докладах Бенс Виола, палеоантрополог из университета Торонто, подтверждает предположение о более плоском черепе. А вот недавно описанная фаланга пальца денисовца опровергает предположение об их толстых пальцах — эта находка скорее говорит о сходстве с руками современных людей. Но, возможно, не все денисовцы были одинаковыми?

Эксперты считают предложенный подход достаточно надежным, хотя у нас пока и нет возможности проверить, насколько точна реконструкция. Вероятно, следует ожидать других работ с использованием этой методики.