Древняя ДНК убитых неандертальцами лошадей проливает свет на их эволюцию 

Фото из открытых источников

Более 200 000 лет назад неандертальцы загоняли лошадей вдоль берега древнего озера и убивали их деревянными копьями, а затем разделывали каменными орудиями. Скелеты лошадей были оставлены на берегу и утонули в грязи.

Там они пролежали до 1990-х годов, пока их не обнаружили исследователи, проводившие раскопки в местечке Шёнинген на севере Германии. Как сообщают сегодня учёные в журнале Nature Ecology & Evolution, их кости содержат самую древнюю ДНК, -либо найденную на открытом воздухе, раскрывая новые подробности эволюции лошадей.

«Это действительно проявление мастерства — получить такие высококачественные данные из чего-то столь изношенного и старого», — говорит Людовик Орландо, молекулярный археолог из Тулузского университета, который не входил в исследовательскую группу.

Лошади Шёнингена, которые, как показывают результаты, были вымершими родственниками современных лошадей, не являются самыми древними организмами, генетически секвенированными. Ранее ДНК извлекалась из вечной мерзлоты и ледников, сохраняя её до 2,4 миллионов лет. Пещеры также могут сохранять ДНК в неприкосновенности сотни тысяч лет благодаря прохладным и стабильным температурам.

Но Шёнинген — это место под открытым небом в умеренном поясе, где летние и зимние условия могут сильно различаться, что делает сохранение ДНК редкостью. «Это самые древние генетические данные, полученные в таком контексте», — говорит Клаудио Оттони, палеогенетик из Римского университета Тор Вергата, не принимавший участия в новом исследовании.

Извлечение этой ДНК и её интерпретация потребовали колоссальных усилий. Чтобы максимально эффективно использовать данные лошадиных черепов, команда использовала 3D-рентгеновские сканеры, чтобы найти «лучший участок» — место, где кость была особенно плотной, — а затем высверлила небольшое количество костного порошка. Они исследовали митохондриальную ДНК, которая встречается гораздо чаще, и обнаружили генетический материал в твёрдых костях внутреннего уха лошадей, которые были сильно фрагментированы с возрастом.

Прошедшие бесчисленные тысячелетия также изменили сам генетический материал посредством процесса, называемого дезаминированием, который постепенно заменил некоторые пары оснований ДНК с цитозина на тимин, что ещё больше усложнило усилия исследователей по восстановлению древних геномов. «Это была действительно пограничная сохранность древнего образца», — говорит палеогенетик из Тюбингенского университета Козимо Пост, возглавлявший новое исследование. «Нам нужно было понять: как отличить биологические вариации от более поздних повреждений?»

Обычно генетики используют геномы современных животных в качестве ориентира при сборе фрагментов древней ДНК. Но лошади Шёнингена принадлежали к вымершей линии; использование современной генетики лошадей в качестве ориентира могло бы сбить их с толку.

Вместо этого команда Поста разработала статистические инструменты для выявления и исправления каждой отдельной пары оснований, которая могла быть перепутана из-за молекулярных повреждений. «Они действительно использовали одни из лучших молекулярных инструментов для извлечения той небольшой сохранившейся ДНК, — говорит Орландо, — а также применили статистические методы для устранения шума, возникающего, когда ДНК старая и повреждённая».

Результатом стал взгляд в далёкое прошлое. Анализ ДНК подтвердил, что лошади Шёнингена были близкими родственниками современных лошадей, частью генеалогической линии, проникшей в Евразию более миллиона лет назад. «Наличие генетических данных с точной датировкой, — говорит Оттони, — очень помогает понять эволюцию вида и миграцию непарнокопытных из Северной Америки в Европу».

Хотя лошади Шёнингена показались бы современному человеку знакомыми, они принадлежали к другой, тупиковой ветви генеалогического древа лошадей, называемой Equus mosbachensis. «Это как найти неандертальца среди современных лошадей», — отмечает Пост. Как и неандертальцы, E. mosbachensis был крупнее и крепче своих современных сородичей.

Пост надеется, что те же статистические подходы можно будет применить к другим повреждённым материалам из Шёнингена или к десяткам мест в умеренном поясе, относящихся к периоду до появления на Земле людей современного анатомического типа. «Это можно применить к другим видам, чтобы понять средний плейстоцен, период между 770 000 и 130 000 лет назад», — говорит он. «Мы знаем, что существовали огромные различия в размерах и форме, но у нас нет никаких сведений о генетическом разнообразии».

Следующий шаг — применение этих методов к ядерной ДНК, которая содержит на порядок больше генетического материала. Она предоставляет больше информации, но представляет собой гораздо более сложную загадку и присутствует в гораздо меньших количествах в каждой клетке. В случае лошади ядерный геном может включать гены, кодирующие всё: от окраса шерсти до походки. «Ядерные данные дают возможность получить индивидуальную информацию, которую не видят наши глаза», — говорит Орландо.

Между тем, митохондриальная ДНК – это первый интимный взгляд на лошадей, которых неандертальцы видели в последний раз сотни тысяч лет назад. Копьё лежало всего в нескольких сантиметрах от черепа одного из животных, в данном случае молодого самца. «Это поразительно: одна из особей, вероятно, стала жертвой охоты людей», – говорит Пост. «Несмотря на все повреждения, с помощью этого инструмента мы можем увидеть изображение лошади возрастом 300 000 лет во всей её красе».