Систематические и невероятно тщательные раскопки, много лет ведущиеся в Денисовой пещере под руководством академика Анатолия Деревянко, дали бесценный материал для палеогенетических исследований. И это несмотря на то, что с точки зрения классической археологии материал выглядит более чем скромно – в лучшем случае отдельные зубы или фаланги пальцев. Но как показала практика, даже одна фаланга, а уж тем более две – это для палеогенетиков целый новый мир. Из одной такой фаланги (Denisova 3) был выделен геном денисовского человека, из другой (Denisova 5) – алтайского неандертальца, причем оба генома удалось прочесть очень качественно. Также пригодились палеогенетикам и три зуба (Denisova 2, 4 и 8), из которых извлекли фрагменты ядерных геномов еще трех денисовцев (Slon et al., 2017). Судя по всему, условия в Денисовой пещере исключительно благоприятны для сохранения древней ДНК.

Впрочем, даже такие находки, как узнаваемый человеческий зуб или фаланга пальца, – большая редкость. Основная масса собранного в Денисовой пещере костного материала – это мелкие неопределимые фрагменты, неизвестно каким видам животных принадлежащие. Но это не останавливает палеогенетиков. Они смело взялись и за крошечные невнятные обломки.

Главное тут – понять, какие из костных фрагментов принадлежали людям. А для этой задачи недавно нашлось красивое решение. Как выяснилось, даже самый ничтожный обломок кости можно определить если не до вида, то хотя бы до отряда, если в нем сохранился коллаген – весьма стойкий белок, который обычно сохраняется лучше, чем ДНК. Фрагменты древнего коллагена, выделенные из кости, анализируют при помощи масс-спектрометрии (Buckley, 2018). По результатам анализа можно понять, принадлежала ли кость кому-то из хищных, грызунов, парнокопытных или, скажем, приматов. Для нужд палеогенетики такой точности вполне достаточно, потому что другие приматы, помимо людей, вряд ли жили на Алтае в плейстоцене.

Проанализировав более двух тысяч обломков, ученые обнаружили одну-единственную человеческую косточку, получившую название Denisova 11. Первым делом из нее выделили митохондриальную ДНК, которая оказалась неандертальской (Brown et al., 2016). Прикидочный радиоуглеродный анализ показал, что возраст кости превышает 50 тыс. лет, а по уточненным данным он получился от 79 до 118 тыс. лет (см. раздел “Уточнены датировки археологических находок в Денисовой пещере” в главе 4). Ее обладателю на момент смерти было не менее 13 лет – об этом можно судить по толщине внешнего (кортикального) слоя кости. Между прочим, судя по изъеденности наружной поверхности обломка, он с большой вероятностью побывал в пищеварительном тракте хищного зверя.

Усилия палеогенетиков не пропали даром, и в августе 2018 года в журнале Nature появилась статья, сообщившая о черновом (со средним покрытием 2,6) прочтении ядерного генома индивида Denisova 11. Кто же это – еще один денисовец или алтайский неандерталец? Все еще интереснее: Denisova 11 оказался (точнее, оказалась) неандертальско-денисовским метисом первого поколения (Slon et al., 2018).

Denisova 11 – женщина, потому что следов Y-хромосомы среди прочтенных фрагментов ДНК не обнаружено, а плотность покрытия для X-хромосомы получилась такая же, как и для остальных хромосом. В популярных источниках за ней закрепилось имя Денни. Тремя разными методами удалось показать, что загрязненность генома фрагментами ДНК современных людей не превышает 1,7 %.

Чтобы выяснить, к какому виду людей принадлежит Денни, ученые сравнили ее геном с тремя другими: денисовским (Denisova 3), алтайского неандертальца (Denisova 5) и современного африканца. Сравнение проводилось, как обычно, по “продвинутым” (то есть не таким, как у шимпанзе) аллелям. Оказалось, что Денни имеет в точности одинаковую степень родства с неандертальцами и денисовцами. Как такое может быть? Неужели ошибка?

Для проверки вместо генома Denisova 5 подставили в сравнение другой качественно прочтенный неандертальский геном из Хорватии (Виндия-33.19). И результат получился такой же – геном Денни равно похож на денисовский и неандертальский. Значит, не ошибка. Уровень гетерозиготности у Денни оказался намного выше, чем у Denisova 3 и обоих неандертальцев. Как раз такой уровень гетерозиготности (сравнимый с тем, что наблюдается у современных африканцев) должен быть у потомка от смешанного неандертальско-денисовского брака.

Отсюда следовало одно из двух: либо Денни является метиской первого-второго поколения, либо она представитель гибридной популяции, в которой гены денисовцев и неандертальцев когда-то смешались в равной пропорции. Чтобы выбрать более вероятный из этих вариантов, ученые проанализировали нуклеотидные позиции, по которым геном алтайского неандертальца наиболее четко отличается от генома денисовца, а именно позиции, в которых неандерталец Denisova 5 гомозиготен по одному аллелю, а денисовец Denisova 3 – по другому. При этом учитывались только самые “надежные” нуклеотидные различия, а именно трансверсии, которые с наименьшей вероятностью могут возникнуть посмертно. То есть если у алтайского неандертальца в данной позиции, например, генотип АА, а у денисовца – ТТ, то такая позиция подходит для анализа.

Исследователи случайным образом выбирали из множества прочтенных мелких кусочков генома Денни два фрагмента, включающих данную позицию (мы ведь помним, что каждая позиция была прочтена в среднем 2,6 раза), и смотрели, какие нуклеотиды там стоят. При этом возможны три варианта: 1) оба фрагмента как у неандертальца, 2) один как у неандертальца, другой как у денисовца, 3) оба как у денисовца.

Нужно учитывать, что два выбранных фрагмента могут с равной вероятностью либо происходить от двух разных гомологичных хромосом (одну из них Денни получила от папы, другую от мамы), либо оказаться двумя прочтениями одного и того же кусочка одной и той же хромосомы (например, той, что получена от мамы). Поэтому если Denisova 11 является гибридом первого поколения и, следовательно, гетерозиготна по всем рассматриваемым позициям, то ожидаемое соотношение трех названных вариантов будет 25:50:25. Вот если бы геном Денни был прочтен с абсолютной точностью, фрагменты собраны в целые хромосомы и можно было с уверенностью брать по одному фрагменту от каждой из двух гомологичных хромосом, то ожидаемое соотношение для гибрида первого поколения было бы 0:100:0. Ну а поскольку мы не знаем, от какой из двух хромосом какой фрагмент происходит, и берем их наугад, то должно получиться 25:50:25.

Подсчитанное соотношение оказалось очень близким к 25:50:25. Таким образом, можно считать доказанным, что Денни – гибрид первого поколения. Ее мать была неандерталкой, поскольку митохондриальная ДНК, передаваемая по материнской линии, у нее неандертальская, а отец – денисовцем.

Более детальный анализ показал, что в геноме Денни есть пять небольших участков, в которых не одна, а обе хромосомы несут характерные неандертальские аллели, а денисовских почти нет. Это значит, что в денисовской популяции, к которой принадлежал отец Денни, была небольшая примесь неандертальских генов – по-видимому, след более древнего эпизода гибридизации. По оценке исследователей, этот эпизод мог произойти за 300–600 поколений до рождения отца Денни. Любопытно, что его неандертальская супруга и те древние неандертальцы, что оставили свой след в его геноме, скорее всего, происходили из разных неандертальских популяций.

Что касается неандертальской матери Денни, то она, как ни странно, оказалась более близкой родственницей хорватского неандертальца Виндия-33.19, чем своей более древней соплеменницы из той же самой Денисовой пещеры, от которой осталась косточка пальца ноги (Denisova 5). Возможно, это говорит о каких-то масштабных миграциях неандертальских племен. Например, можно предположить, что после 120 тыс. лет назад – это примерное время жизни Denisova 5 – европейские неандертальцы пришли на Алтай и вытеснили местную популяцию. Кстати, данные по геномам поздних европейских неандертальцев тоже указывают на дальние миграции (см. ниже).

Таким образом, исследование показало, что эпизодов скрещивания неандертальцев с денисовцами было как минимум два.

Немного забегая вперед, отметим, что и сапиенсы скрещивались с денисовцами несколько раз (три эпизода реконструируются достаточно надежно). Гибридизация сапиенсов с неандертальцами тоже происходила неоднократно (Vernot et al., 2016). Кроме того, предки пигмеев и некоторых других африканцев скрещивались с какими-то неведомыми, ныне вымершими популяциями в Африке (Hsieh et al., 2016; Durvasula, Sankararaman, 2020). У денисовцев, как мы уже знаем, есть примесь другой неизвестной популяции – возможно, азиатских эректусов. Но самым наглядным доказательством частой метисации является тот факт, что среди немногочисленных древних индивидов с отсеквенированными ядерными геномами уже нашлось целых два случая совсем недавней гибридизации: кроманьонец из румынской пещеры Оасе, имевший предка-неандертальца в четвертом-шестом колене (Fu et al., 2015), и Денни – гибрид первого поколения (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Местонахождения древних Homo, живших не позднее 40 тыс. лет назад, чью принадлежность к денисовцам (обозначены белым цветом), неандертальцам (черным) или сапиенсам (серым) удалось определить по ядерной ДНК (по данным на август 2018 года). Звездочками помечены четыре индивида, чьи геномы удалось прочесть с высоким покрытием (то есть очень качественно): неандертальцы Виндия-33.19 и Denisova 5, денисовец Denisova 3 и сапиенс Усть-Ишим-1. Наполовину белая, а наполовину черная фигурка – Denisova 11 (Денни), гибрид первого поколения: отец этой женщины был денисовцем, а мать неандерталкой. Черная точка на фигурке сапиенса отражает тот факт, что у этого кроманьонца, Оасе-1, был предок-неандерталец в четвертом-шестом колене. Черная точка на фигурке денисовца означает небольшую примесь неандертальских генов, полученных предками девочки Denisova 3 задолго до ее рождения. По рисунку из Slon et al., 2018.

Получается, что сапиенсы, денисовцы и неандертальцы, встречаясь на просторах Евразии, то и дело скрещивались друг с другом. Почему же тогда три популяции не слились, а сохранили (вероятно, до самого конца, то есть до вымирания неандертальцев и денисовцев) свою генетическую идентичность и обособленность? Ту самую обособленность, благодаря которой мы можем уверенно говорить, глядя на последовательность древней ДНК, что вот это – неандерталец, а то – денисовец?

Видимо, что-то все же мешало им слиться, причем это “что-то” не имело отношения к их готовности скрещиваться друг с другом. Скрещивались-то они вполне охотно. Скорее всего, причина была в пониженной жизнеспособности или пониженной плодовитости гибридов (это называют частичной постзиготической репродуктивной изоляцией; подробнее см. в нашей книге “Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий”). За время раздельного существования три популяции успели накопить в своих генофондах несовместимые (конфликтующие) аллели, и поэтому их все-таки правильнее считать разными видами людей. К такому выводу ученые пришли и на основе других методов. Мы к этой теме еще вернемся.