Ученые извлекли ДНК древней женщины из подвески возрастом 20 000 лет

Артефакты из камня, костей или зубов дают важную информацию о стратегиях существования древних людей, их поведении и культуре. Однако до сих пор было трудно отнести эти артефакты к конкретным лицам, так как погребения и погребальный инвентарь в палеолите были очень редки. Это ограничило возможности делать выводы, например, о разделении труда или социальных ролях людей в этот период.

Чтобы напрямую связать культурные объекты с конкретными людьми и, таким образом, получить более глубокое представление о палеолитических обществах, международная междисциплинарная исследовательская группа под руководством Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге разработала новый неразрушающий метод выделения ДНК. из костей и зубов. Хотя они, как правило, встречаются реже, чем каменные орудия, ученые сосредоточились именно на артефактах, сделанных из элементов скелета, потому что они более пористые и, следовательно, с большей вероятностью сохранят ДНК, присутствующую в клетках кожи, поте и других жидкостях организма. Выводы опубликованы в журнале Nature.

Прежде чем команда смогла работать с настоящими артефактами, им нужно было убедиться, что драгоценные предметы не будут повреждены. 

«Структура поверхности палеолитических костных и зубных артефактов дает важную информацию об их производстве и использовании. Поэтому сохранение целостности артефактов, включая микроструктуры на их поверхности, было главным приоритетом», — говорит археолог Мари Соресси из Университета Лейден.

Команда проверила влияние различных химических веществ на структуру поверхности археологических фрагментов костей и зубов и разработала неразрушающий метод извлечения ДНК на основе фосфатов.

«Можно сказать, что мы создали стиральную машину для древних артефактов в нашей чистой лаборатории», — объясняет Елена Эссель, ведущий автор исследования, разработавшая метод. «Промывая артефакты при температуре до 90°C, мы можем извлекать ДНК из промывных вод, сохраняя при этом артефакты неповрежденными».

Команда впервые применила этот метод к набору артефактов из французской пещеры Quinçay, раскопанной еще в 1970–1990-х годах. Хотя в некоторых случаях удалось идентифицировать ДНК животных, из которых были сделаны артефакты, подавляющее большинство полученной ДНК было получено от людей, которые обращались с артефактами во время или после раскопок. Это затруднило идентификацию ДНК древнего человека.

Чтобы решить проблему современного человеческого загрязнения, исследователи затем сосредоточились на материале, который был недавно выкопан с использованием перчаток и масок для лица и помещен в чистые пластиковые пакеты с еще прикрепленным осадком. Три подвески с зубами из пещеры Бачо Киро в Болгарии, где проживает самый старый надежно датированный современный человек в Европе, показали значительно более низкие уровни загрязнения современной ДНК; однако в этих образцах не удалось идентифицировать древнюю человеческую ДНК.

Прорыв, наконец, был сделан Максимом Козликиным и Михаилом Шунковым, археологами, проводившими раскопки знаменитой Денисовой пещеры в России. В 2019 году, не зная о новом методе, разрабатываемом в Лейпциге, они аккуратно раскопали и отложили подвеску из верхнепалеолитического оленьего зуба. Из него генетики в Лейпциге выделили не только ДНК самого животного, оленя изюбря, но и большое количество ДНК древнего человека. «Количество ДНК человека, которое мы извлекли из кулона, было экстраординарным, — говорит Елена Эссель, — почти как если бы мы взяли образец человеческого зуба». 

Основываясь на анализе митохондриальной ДНК, небольшой части генома, которая передается исключительно от матери их детям, исследователи пришли к выводу, что большая часть ДНК, вероятно, произошла от одного человека. Используя митохондриальные геномы изюбря и человека, они смогли оценить возраст кулона в 19 000–25 000 лет без отбора проб драгоценного объекта для датирования C14.

В дополнение к митохондриальной ДНК исследователи также восстановили значительную часть ядерного генома ее владельца-человека. По количеству Х-хромосом они определили, что кулон был изготовлен, использовался или носила женщина. Они также обнаружили, что эта женщина была генетически тесно связана с современными древними людьми с востока Сибири, так называемыми «древними северными евразийцами», скелетные останки которых ранее были проанализированы. «Судебно-медицинские эксперты не удивятся тому, что человеческая ДНК может быть выделена из объекта, с которым много раз обращались, — говорит Маттиас Мейер, — но удивительно, что это все еще возможно спустя 20 000 лет».

Теперь ученые надеются применить свой метод ко многим другим предметам, сделанным из кости и зубов в каменном веке, чтобы узнать больше о генетическом происхождении и поле людей, которые их изготавливали, использовали или носили.