Более 49 тысяч лет назад семья неандертальцев поселилась в пещере высоко в Алтайских горах с видом на долину реки, где паслись зубры, олени и дикие лошади. В главной галерее этой пещеры девочка-подросток потеряла зуб — возможно, это случилось, когда она грызла мясо зубра, которого ее отец или другой ее родственник убили на обширном лугу.
Теперь ученые проанализировали геномы этой девочки, ее отца и еще 12 их родственников, многие из которых укрывались в этой же пещере на протяжении 100 лет. Благодаря этим новым геномам число имеющихся геномов неандертальцев увеличилось практически вдвое, и они дают некоторое представление о неандертальцах, живших на восточном краю их ареала в тот момент, когда они уже были близки к вымиранию.
Эти геномы также стали первыми настоящими подсказками касательно социального устройства неандертальцев. Помимо того, что анализ геномов позволил впервые выявить пару отец-дочь, этот генетический материал свидетельствует, что взрослые мужчины оставались со своими семейными группами, подобно мужчинам во многих современных сообществах, как сказал генетик Лауриц Сков (Laurits Skov) из Института эволюционной антропологии Макса Планка. Он представил свою работу в виртуальном формате на девятом Международном симпозиуме по биомолекулярной археологии в июне.
«Просто удивительно, что они сумели получить геномы семи мужчин, живших в одном месте, — сказал палеогенетик Косимо Пост (Cosimo Posth) из Тюбингенского университета. — Если судить по группе, жившей в этой пещере, все указывает на то, что неандертальцы жили маленькими группами мужчин, связанных узами близкого родства».
За последние 10 лет генетикам удалось секвенировать геномы 19 неандертальцев. Однако это были главным образом геномы женщин, которые не приходились друг другу родственниками и жили в разных местах по всей Европе и Азии в промежутке между 400 тысяч лет и 50 тысяч лет назад.
Специалист в области вычислительной биологии Бенджамин Петер (Benjamin Peter) и палеогенетик Сванте Паабо (Svante Pääbo) из Института Макса Планка возглавили это новое исследование, а Сков стал одним из членов команды. Ученые извлекли ДНК неандертальцев из фрагментов зубов и костей, а также из челюстной кости, найденной в ходе продолжающихся раскопок в Чагырской пещере и пещере Окладникова, которые ведут археологи Российской академии наук в Новосибирске. С помощью метода оптически стимулированной люминесценции ученые определили, что эти неандертальцы жили примерно 49-59 тысяч лет назад. Обе пещеры находятся недалеко — в 50-130 километрах — от знаменитой Денисовой пещеры, где обитали и неандертальцы, и их ближайшие собратья, денисовцы, во временном промежутке между 270 тысячами лет и 50 тысячами лет назад.
Исследователи проанализировали ДНК, взятые из 700 тысяч различных участков геномов семи мужчин и пяти женщин, живших в Чагырской пещере, а также у мужчины и женщины из пещеры Окладникова. И ученым удалось обнаружить семейные связи: ядерная ДНК, полученная из одного фрагмента кости, и зуб девочки-подростка позволили ученым определить, что перед ними отец и дочь. У некоторых неандертальцев были обнаружены два типа митохондриальных ДНК, наследуемых по материнской линии. Эти геномы еще не дифференцировались друг от друга — обычно это происходит спустя несколько поколений, — то есть эти неандертальцы, скорее всего, жили там в течение одного столетия.
Результаты анализа этих ДНК позволили нарисовать более полную картину жизни неандертальского общества. У нескольких мужчин из Чагырской пещеры были обнаружены длинные участки идентичной ядерной ДНК, унаследованной ими от общего недалекого предка. Их Y-хромосомы тоже были идентичными и были получены ими от современного предка, как и Y-хромосомы, найденные еще всего в трех геномах мужчин-неандертальцев. Анализ ядерной ДНК показал, что все они были более тесно связаны с неандертальцами из Испании, жившими в более позднее время, нежели с более ранними неандертальцами из Денисовой пещеры, что указывает на их миграцию.
Эти сходства между мужчинами свидетельствуют о том, что они принадлежали к популяции, насчитывавшей всего несколько сотен мужчин, которые давали потомство, — это примерно такое же число способных к размножению самцов, как и среди современных горных горилл, которые находятся на грани исчезновения. «Если бы мы рассматривали популяцию неандертальцев с современных позиций, они считались бы исчезающей популяцией», — сказал Сков.
В противовес Y-хромосоме и ядерной ДНК митохондриальные ДНК и мужчин, и женщин оказались относительно разнообразными — свидетельство того, что женщины-предки внесли в популяцию больший вклад, нежели предки-мужчины. Возможно, здесь имеет место эффект основателя, суть которого сводится к тому, что в первоначальной группе фертильных мужчин было меньше, чем женщин. Или это может быть отражением особенностей неандертальского общества, как сказала Цяомэй Фу (Qiaomei Fu) из Китайской академии наук, которая слушала доклад ученых. По ее словам, «либо в появлении следующего поколения участвовало меньше мужчин, чем женщин, либо женщины чаще перемещались между различными группами».
По мнению Скова, данные анализа указывают на второе. Как он объяснил, инструменты моделирования показывают, что вряд ли небольшая группа мигрантов, растянувшаяся на территории от Европы до Сибири, могла включать в себя в основном женщин и лишь несколько мужчин. Сков считает, что эти неандертальцы жили очень маленькими группами — от 30 до 110 взрослых особей, способных к размножению, — и что девушки покидали свои родные семьи, чтобы жить с семьями своих партнеров. Большинство современных человеческих сообществ тоже являются патрилокальными — это еще один признак, по которому неандертальцы и современные люди схожи.
Косимо Пост предупреждает, что 14 геномов не позволяют составить полную картину общественного устройства неандертальцев. Однако он усматривает зловещий знак в низкой степени генетического разнообразия у мужчин: наши ближайшие древние родственники стремительно приближались к своему концу, и всего через 5-10 тысяч лет они полностью исчезли.
