Тоже человек

Ученые расшифровали геном неандертальца

Предположительно так могла выглядеть типичная неандертальская семья. Изображение с сайта jpl.nasa.gov

Группа молекулярных биологов сообщила о завершении черновой расшифровки генома неандертальца. На данный момент надежность полученной генетической информации не очень высока - каждая "буква" ДНК была прочитана в среднем один раз, однако можно ожидать, что в ближайшем будущем авторы улучшат этот результат.

Охотник, рыболов, говорун

Небольшой рост, низкий лоб, огромные надбровные дуги, выдающийся вперед подбородок, шерсть - приблизительно так большинство людей представляют себе неандертальцев. Тем не менее, они могли составить серьезную конкуренцию нашим предкам, и ученые так до конца и не уверены, почему именно Homo sapiens победили в гонке на выживание.

Термин "неандерталец" появился в 1856 году вскоре после того, как в ущелье Неандерталь возле Дюссельдорфа и Эркрата был обнаружен ископаемый череп. Он очевидно принадлежал человекоподобному существу, однако находка сильно отличалась от черепов современных людей. Через три года после открытия вышла книга Чарльза Дарвина "Происхождение видов", и просвещенная публика немедленно нашла для неандертальца место между обезьяной и человеком. Позже стало ясно, что это убеждение было ошибочным.

Вскоре палеонтологи нашли еще несколько черепов и скелетов других неандертальцев, и в учебниках стали появляться иллюстрации, демонстрирующие внешний вид нашего древнего соседа по планете. Обычно Homo neanderthalensis изображают приземистым, ширококостным, покрытым рыжей шерстью (хотя первые более или менее достоверные данные в пользу того, что неандертальцы были рыжими, появились только недавно). На рисованных H. neanderthalensis всегда есть одежда из звериных шкур, а в руках они держат дубинку или еще какое-нибудь орудие.

На самом деле череп из ущелья Неандерталь - не первая такая находка. В 1829 году под городом Энжис в Бельгии был обнаружен череп неизвестного гоминида. Через 19 лет сходный череп нашли на Гибралтаре. Однако оба они были признаны останками H. neanderthalensis только после открытия 1856 года.

Дальнейшие исследования останков неандертальцев показали, что эти художественные детали оказались оправданными. H. neanderthalensis были весьма сообразительными и высокоразвитыми существами. Объем их головного мозга доходил до 1900 кубических сантиметров (у современного человека он не превышает 1300 кубических сантиметров). Позже появилась теория о значительных перестройках структуры головного мозга у кроманьонцев (древние представители современных людей), которые сделали его более эффективным при меньших размерах. И тем не менее, существует множество свидетельств того, что по интеллектуальным способностям неандертальцы не сильно уступали нашим предкам, а в некоторых аспектах даже превосходили их.

В одном из исследований группа британских и американских ученых реконструировала орудия H. neanderthalensis и орудия древних людей. Ученые в точности воссоздали пластины, которые использовали неандертальцы, и лезвия, характерные для людей. Сравнив эффективность двух типов орудий, ученые убедились, что неандертальские пластины выполняют свои функции лучше человеческих лезвий. Авторы другой работы, исследовавшие найденные в графстве Суссекс наконечники копий и стрел, также убедились в том, что эти артефакты были весьма эффективными орудиями убийства.

Еще одно свидетельство в пользу высокого интеллекта неандертальцев было получено в ходе работы, авторы которой изучали меню этих гоминид (под это определение попадают наиболее продвинутые приматы, в том числе и человек). В пещерах на побережье Испании, которые около 40 тысяч лет назад облюбовали H. neanderthalensis, они обнаружили раковины моллюсков, а также кости дельфинов и тюленей. Останки морских обитателей несли следы обработки каменными орудиями. Ловля тюленей и дельфинов требует от охотника большого мастерства и ловкости, и находка показала, что неандертальцы неплохо освоили сложное ремесло.

После того как исследователям стали доступны генетические данные неандертальцев, появилась теория о том, что они были способны разговаривать. Основанием для такого предположения послужило обнаружение в ДНК H. neanderthalensis гена, который у человека связан с развитием речи. Однако внутреннее ухо неандертальца по своему строению сильно отличается от внутреннего уха Homo sapiens, что является контраргументом противников теории о "говорливости" неандертальцев.

Слияние или уничтожение

Возникает вопрос: почему такие развитые существа прекратили свою эволюцию и исчезли. Существует несколько версий произошедшего. Наиболее распространенная точка зрения предполагает, что H. neanderthalensis были истреблены нашими далекими предками - кроманьонцами. Наиболее кровожадные ученые считают, что кроманьонцы целенаправленно уничтожали своих "братьев по разуму". Их более миролюбивые коллеги придерживаются мнения, что H. neanderthalensis вымерли самостоятельно, не выдержав конкуренции за ресурсы.

Существуют и более экзотические гипотезы, объясняющие, что стало причиной исчезновения неандертальцев. Например, исследователь из Оксфордского университета Симон Андердаун предположил, что H. neanderthalensis погубила традиция поедать своих сородичей. Ученый считает, что в популяции неандертальцев могло распространиться заболевание, сходное с коровьим бешенством. "Неправильные" белки из мозга заболевших жертв попадали в организм полакомившихся ими соплеменников и начинали свое разрушительное воздействие на их нервную систему. В результате "работы" таких белков, получивших название прионы, мозг больных приобретал консистенцию губки, и в конце концов они умирали.

Другая теория предполагает, что неандертальцы постоянно скрещивались с Homo sapiens и постепенно слились с ними в один вид. Однако пока у ученых нет генетических подтверждений, эта теория остается чисто умозрительной. До недавнего времени считалось, что выделить из окаменелых костей неандертальцев ДНК, пригодную для анализа, невозможно. За годы хранения в условиях, далеких от благоприятных, немногие сохранившиеся нуклеиновые кислоты разрушились до совсем коротких (в 50-60 нуклеотидов) фрагментов, из которых нужно восстановить полный геном длиной около трех миллиардов нуклеотидов.

Надежда на то, что так необходимая антропологам последовательность ДНК неандертальцев скоро станет известной, появилась в 2007 году. Коллектив исследователей под руководством Сванте Паабо (Svante Paabo) из института Эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге заявил, что через два года сможет секвенировать (термин, которым обозначается процесс расшифровки последовательности ДНК) ДНК неандертальца.

Чуть больше чем через год ученые опубликовали статью с расшифровкой полного митохондриального генома H. neanderthalensis. Митохондриальная ДНК содержится не в ядре, а в клеточной органелле под названием митохондрия. Эта ДНК существенно более короткая, поэтому ее последовательность проще восстановить в исходном виде. Источником нуклеиновых кислот послужила костная ткань из обнаруженных в Хорватии останков неандертальца возрастом около 38 тысяч лет.

Используя специально разработанные технологии, Паабо и его коллеги смогли выделить и "прочитать" митохондриальную ДНК. В среднем каждый нуклеотид был расшифрован 35 раз. Большое число прогонов позволило свести число ошибок в секвенированной последовательности к минимуму. Но достоинства митохондриальной ДНК одновременно являются и ее недостатками - из-за своего малого размера она несет небольшое количество генов. Однако даже из имеющейся информации ученые сумели "выудить" интересные факты. Оценив число мутаций в ДНК митохондрий неандертальца и современного человека, исследователи заключили, что эти два вида никогда не смешивались друг с другом (на основании чего ученые могут делать подобные выводы, можно прочитать здесь).

Через четыре месяца группа Паабо вновь обрадовала научный мир, сообщив о черновой расшифровке половины ядерного генома неандертальца, который скрывает большую часть информации о нем. ДНК была добыта из тех же останков. Точность в этот раз была заметно ниже - каждая "буква" была "прочитана" в среднем один раз. Низкая надежность полученной последовательности не позволяет проводить сравнительный анализ ДНК неандертальца и, например, современного человека. Тем не менее, на основании имеющихся данных можно делать выводы о наличии или отсутствии в геноме H. neanderthalensis тех или иных генов. В частности, исследователи заключили, что неандертальцы страдали от непереносимости лактозы - что неудивительно, так как дающие молоко животные были одомашнены значительно позже.

Спустя еще месяц Паабо доложил о завершении расшифровки генома неандертальца. Оставшаяся половина ДНК тоже была "прочитана" один раз. Исследователи уже начали повторно секвенировать ДНК хорватского неандертальца. Кроме того, они получили генетический материал из останков еще пяти представителей вида H. neanderthalensis. Если группе Паабо удастся расшифровать все эти миллиарды нуклеотидов, ученые получат небольшую библиотеку генов неандертальцев, которая даст возможность проводить сравнительный анализ. А это при современном уровне развития математических и статистических методов позволит получить огромное количество информации о распределении генов в целом по популяции.

Зная последовательность ДНК неандертальца, ученые, возможно, смогут понять причины его высокого интеллекта, а также раз и навсегда ответить на вопрос, смешивались ли между собой H. neanderthalensis и H. sapiens.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:03 28 марта 2017

Красный — новый черный

Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Наука и техника
 — 
00:02 Сегодня

Фарту масти

Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Два года для развода
Сколько времени понадобится Британии, чтобы выйти из ЕС
Displaced people from the minority Yazidi sect, fleeing violence from forces loyal to the Islamic State in Sinjar town, walk towards the Syrian border, on the outskirts of Sinjar mountain, near the Syrian border town of Elierbeh of Al-Hasakah Governorate August 11, 2014. Islamic State militants have killed at least 500 members of Iraq's Yazidi ethnic minority during their offensive in the north, Iraq's human rights minister told Reuters on Sunday. The Islamic State, which has declared a caliphate in parts of Iraq and Syria, has prompted tens of thousands of Yazidis and Christians to flee for their lives during their push to within a 30-minute drive of the Kurdish regional capital Arbil. Picture taken August 11, 2014. REUTERS/Rodi Said (IRAQ - Tags: POLITICS CIVIL UNREST TPX IMAGES OF THE DAY) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE: GM1EA8M1B4V01Дважды отверженные
Почему от женщин, вырвавшихся из плена боевиков, отворачивается общество
Больно, но полезно
Китай готовится к реформе госкорпораций, чреватой социальным взрывом
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Цель — premium
«Дочка» Hyundai — Genesis — презентовала новую модель
Мясо по-бразильски
Чем для российского рынка обернется скандал с некачественной южноамериканской говядиной
Диалектика «Платона»
Как система взимания платы становится инструментом борьбы с поборами на дорогах
Небо Индокитая
Что принесет России LIMA 2017
Как оформлялась сталь
Какие новшества готовит Росгвардия для российских владельцев стволов
Не уберегли
Как в изоляторах погибают ключевые свидетели по антикоррупционным процессам
Срисовали
Как разоблачили банду, охотившуюся на картины знаменитых художников
Красный — новый черный
Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Фарту масти
Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Замороженная стволовая клетка человека Внутренние бомбы
Как клеточный суицид помогает против рака и старости
«Клетка»Приятного аппетита
Как балерины Большого театра убили и съели всех мужчин труппы
Глубины глубинки
Редкие картины русского авангарда на выставке «До востребования. Часть II»
Неиллюзорная красота
Как постичь тайны мироздания через женские формы
Михаил Айзенберг: Вне образа и подобия
Культура как способ существования
«Митинги обсуждают покруче, чем Диану Шурыгину»
Администратор «Двача» о нравах и протестных настроениях современных подростков
Поставщик мемов
Как психованный актер сражается с могущественной армией интернет-троллей
«Белые не хотят, чтобы мы размножались»
Почему чернокожие националисты хотят вернуть себе технологии пришельцев
Катя Клэп«Ты же девушка, сиди дома и вари борщи»
Как самые популярные женщины Рунета противостоят ненавидящим их школьникам
Первый тест премиального «корейца» Genesis
Смог ли обновленный Genesis G80 догнать «немецкую тройку»? Спойлер: нет
Тест: когда появились «поворотники» и ночное видение?
Непроходимый тест на знание истории… автомобиля!
Место, где живут мозги
Как выглядят штаб-квартиры известнейших автомобильных компаний
Невспаханная «Нива»
12 модификаций легендарного внедорожника, о которых вы не знали
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше