Хотя в течение долгого времени археологи полагались почти исключительно на относительно неповрежденные человеческие (или животные) кости и останки для извлечения и анализа ДНК, они также обнаружили, что существуют и другие способы ее получения. Недавно группе исследователей удалось извлечь ДНК возрастом более 20 000 лет, заложенную в отложениях пещеры. Анализы выявили присутствие женщины из неизвестной человеческой популяции, волка и бизона.
Анализ обнаруживает следы женщины, жившей 25 000 лет назад, во время последнего ледникового периода; и, хотя мы мало что об этом знаем, это представляет собой важное научное достижение: способность идентифицировать древние человеческие популяции, даже когда нет костей, которые можно было бы восстановить.
В образце также была представлена ДНК волков и бизонов, которую международная группа ученых смогла сопоставить с историей их популяции. «Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на позднеплейстоценовую генетическую историю этих трех видов и демонстрируют, что прямое секвенирование ДНК в отложениях без целевых методов обогащения может предоставить данные по всему геному, информативные о происхождении и филогенетических отношениях», - пишут авторы.
Извлечение ДНК из окружающей среды
Восстановление древней ДНК обычно во многом зависит от костей и удачи. Во-первых, кости должны были остаться достаточно неповрежденными, чтобы сохранить ДНК на несколько тысяч лет. Тогда вы должны найти их уже, а затем восстановить достаточное количество генетического материала для секвенирования. Это кропотливая, но благодарная работа - древняя ДНК способна заполнить многие пробелы в эволюционной истории не только человека, но и других форм жизни.
Однако многие археологические раскопки содержат больше свидетельств достижений гоминидов, чем костей. Пещера Сацурблиа в Грузии - одно из таких мест. Артефакты, такие как каменные орудия, лучше сохраняются с течением времени, чем кости, так что это неудивительно. Несмотря на это, пещера использовалась древними людьми на протяжении тысячелетий, и все же был секвенирован геном только одного человека из этого места, человека, жившего 15 000 лет назад.
ДНК окружающей среды, сохранившаяся в отложениях, все чаще рассматривается как отличный способ узнать больше о прошлом. Он оседает в фекалиях, как показано на примере извлечения древней ДНК медведя в начале этого года, или в фрагментах костей, которые были измельчены в пыль.
Итак, группа ученых во главе с биологом-эволюционистом Пере Гелабертом и археологом Роном Пинхази из Венского университета в Австрии отправилась на поиски ДНК окружающей среды в пещере Сацурблиа. Они получили шесть образцов почвы и тщательно просеяли их в поисках следов генетического материала. Они нашли их в виде митохондриальной ДНК. Фрагментарно и неполно, но при кропотливом сборе информации достаточно, чтобы предоставить новую информацию о людях, которые когда-то населяли этот район.
ДНК человека, волка и бизона
Во-первых, женщина. Была восстановлена лишь крошечная часть ее генома, но из этого исследователи смогли сделать вывод, что она была членом ранее неизвестной группы современных людей. Эта группа в настоящее время вымерла, но она внесла свой вклад в нынешнее население Европы и Азии, что было обнаружено при сравнении древнего генома с нынешними геномами человека.
Геном волка также представляет собой ранее неизвестную родословную, которая в настоящее время вымерла, объясняют исследователи. Это говорит о том, что популяции волков изменились и значительно реконструировались в конце последнего ледникового периода, около 11 000 лет назад, и подобные линии полностью исчезли.
Наконец, митохондриальная ДНК, обнаруженная в геноме бизона, может быть обнаружена и у современного бизона. Исследователи обнаружили, что его геном был более тесно связан с европейским бизоном и евразийским бизоном, чем с геномом североамериканского - важное открытие, поскольку оно предполагает, что две линии разошлись еще до появления пещерного бизона Сацурблии. Согласно анализу группы, американские бизоны появились первыми и разошлись по другим популяциям.
Интересность изучения осадочной ДНК
Неизвестно, жили ли эти три вида вместе в пещере - на данный момент очень сложно уточнить датировку с достаточной точностью. Более того, изучение ДНК окружающей среды по-прежнему имеет серьезные ограничения, такие как фрагментарность любого восстановленного генетического материала и высокая вероятность загрязнения. Тем не менее открытие демонстрирует, что при наличии дешевых и доступных технологий копание в земле может принести гораздо больше открытий, чем мы когда-либо считали возможным.
«Наши результаты показывают, что секвенирование древней ДНК в отложениях может предоставить данные по всему геному, которые содержат информацию о происхождении нескольких таксонов. Древняя осадочная ДНК в масштабе генома может открыть новые возможности для изучения целых экосистем, включая взаимодействия между различными видами и аспекты человеческой практики, связанные с использованием животных или растений», - заключают исследователи.