Из чаши с грязью, которая тысячелетиями была закопана на дне пещеры, только что открыт геном древнего человека. Анализ показывает следы женщины, которая жила 25 000 лет назад, во время последнего ледникового периода; и, хотя мы мало что знаем о ней, это представляет собой значительное научное достижение: возможность идентифицировать древние человеческие популяции, даже когда нет костей для извлечения.
В образце также была обнаружена ДНК видов волков и бизонов, которую международная группа ученых смогла включить в контекст истории их популяции.
«Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на генетическую историю этих трех видов в позднем плейстоцене и демонстрируют, что прямое секвенирование ДНК из осадочных отложений по методу дробовика без стратегии обогащения образцов может данные по всему геному, информативные о родословной и филогенетических отношениях», - пишут ученые в своей статье.
Восстановление древней ДНК обычно во многом зависело от множества костей и удачи. Во-первых, вам нужно, чтобы кости не просто сохранились, но и сохранились в достаточной степени неповрежденными, чтобы сохранить ДНК на многие тысячи лет.
Затем вам нужно найти их и восстановить достаточно генетического материала для секвенирования. Это кропотливая работа, но она стоит того - древняя ДНК способна заполнить множество пробелов в эволюционной истории не только людей, но и других форм жизни.
Однако многие археологические раскопки содержат больше свидетельств использования места гоминидами, чем самих костей. Пещера Сацурблия в Грузии - одно из таких мест. Артефакты, такие как каменные орудия труда, выдерживают суровое время лучше, чем кости, так что это неудивительно. Несмотря на это, пещера использовалась древними людьми в течение тысяч лет, и все же только геном одной персоны из этого места был секвенирован от человека, который жил 15000 лет назад.
ДНК из окружающей среды, которую можно найти в отложениях, все больше становится отличным способом узнать больше о прошлом. Она к примеру откладывается с фекалиями, как мы видели ранее в этом году, когда была восстановлена ДНК древнего медведя, или с фрагментами костей, которые были измельчены в пыль.
ДНК из окружающей среды (Environmental DNA, eDNA) - это ДНК, которая собирается из различных образцов окружающей среды, таких как почва, морская вода, снег или даже воздух, а не напрямую из отдельного организма. Примеры источников эДНК включают, но не ограничиваются фекалиями, слизью, гаметами, осыпавшейся кожей, тушами и волосами.
Профиль секции B пещеры, где был собран образец, этот снимок был сделан во время раскопок пещеры Сацурблия в 2017 году. Образец Sat29 был извлечен из уровня BIII секции B, который соответствует периоду до ледникового периода (25 000 лет до настоящего времени). Фото: Anna Belfer-Cohen
Поэтому группа ученых во главе с биологом-эволюционистом Пере Гелабертом и археологом Роном Пинхаси из Венского университета в Австрии отправилась на поиски ДНК окружающей среды в пещере Сацурблия. Они взяли шесть образцов почвы и тщательно проанализировали их в поисках следов генетического материала.
Они нашли их в виде митохондриальной ДНК. Фрагментарные и неполные, но один раз тщательно собранные вместе, достаточные для получения новой информации о популяциях, которые когда-то населяли этот регион.
Во-первых, женщина. Была восстановлена лишь крошечная часть ее генома, но из этого исследователи смогли сделать вывод, что она была членом ранее неизвестной группы современных людей. Эта группа в настоящее время вымерла, но она внесла свой вклад в сегодняшние популяции в Европе и Азии, как было обнаружено, когда древний геном сравнивали с нынешними геномами человека.
По словам исследователей, геном волка (Canis lupus) также представляет собой ранее неизвестную, а ныне вымершую линию. Это говорит о том, что популяции волков значительно изменились и изменились в конце последнего ледникового периода, около 11000 лет назад, при этом родословные, подобные этой, полностью исчезли.
Наконец, митохондриальная ДНК, обнаруженная в геноме бизона (Bison bonasus), также может быть найдена у живых современных бизонов. Исследователи обнаружили, что его геном был более тесно родственно связан с европейским и евразийским бизонами, чем с североамериканскими бизонами - важный вывод, поскольку он предполагает, что эти две линии разошлись до времен бизонов, связанных с пещерой Сацурблия. Согласно анализу команды исследователей, американский бизон появился первым и разделился на другие популяции.
Вход в пещеру Сацурблия изнутри пещеры. Фото: Anna Belfer-Cohen
Неизвестно, жили ли три вида в пещере вместе - на данный момент очень сложно сузить датировку с достаточной уверенностью. Кроме того, изучение ДНК окружающей среды все еще имеет некоторые существенные ограничения, такие как фрагментарный характер любого извлеченного генетического материала и высокая вероятность загрязнения.
Тем не менее, открытие демонстрирует, что благодаря дешевым и доступным технологиям копание в грязи может быть гораздо более показательным, чем мы когда-то считали возможным.
«Наши результаты демонстрируют, что беспристрастное секвенирование ДНК древних осадочных отложений по методу дробовика может дать данные по всему геному, которые информативны о происхождении некоторых таксонов», - написали исследователи в своей статье.
«Полногеномная ДНК древних отложений может открыть новые направления для изучения целых экосистем, включая взаимодействие между различными видами и аспекты человеческой практики, связанные с использованием животных или растений».
Исследование было опубликовано в Current Biology.
Источник: Science Alert
