2 августа 2022
Ученые Университета «Сириус» впервые секвенировали ДНК неандертальца на территории России
Найденные в Мезмайской пещере Северного Кавказа останки неандертальца исследовали генетики Университета «Сириус». Это первое исследование ДНК неандертальца, которое было проведено российскими учеными на территории Российской Федерации. Исследования древних образцов в отечественных лабораториях имеют принципиальное значение для генетики и помогут исключить вывоз ценных и уникальных отечественных исторических, антропологических и палеонтологических объектов за рубеж. Работа велась в рамках проекта «Генетическая история древнего населения Русской равнины» при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Руководит исследованиями академик РАН Евгений Рогаев. Полученные результаты опубликованы в авторитетном журнале Scientific Reports издательства Nature.
Мезмайская пещера расположена на Северном Кавказе недалеко от границы, разделяющей Европу и Азию. Ранее в ней были обнаружены и описаны ископаемые останки двух неандертальцев. Недавно, археологи извлекли зуб третьего древнего обитателя пещеры – именно этот образец был секвенирован учеными Университета «Сириус». Анализ последовательности ядерного генома показал, что исследуемый молочный зуб принадлежит неандертальской девочке. Генетики провели анализ митохондриального генома с привлечением большого числа других неандертальцев. Такая обширная база для исследования позволила четко продемонстрировать тесные генетические связи между ранними неандертальцами, которые затем были вытеснены генетически отдаленной, более поздней группой неандертальцев. По мнению, ученых, исследуемый индивид была одним из последних представителей ранних неандертальских ветвей.
Исследователи разработали и применили собственный метод подготовки библиотек для полногеномного секвенирования, который хорошо работает для коротких фрагментов менее 50 нуклеотидов, типичных для древней ДНК. Шотган-секвенирование таких библиотек позволяет быстро определять видовую принадлежность древних останков.
«В своей работе мы использовали все имеющиеся в настоящее время в открытом доступе последовательности ДНК неандертальцев, как полногеномные, так и короткие участки Д-петли митохондриальной ДНК. Всего в анализ были включены 54 неандертальца, что позволило нам не только построить полное филогенетическое дерево всех известных митохондриальных последовательностей неандертальцев, но и выделить отдельные митохондриальные гаплогруппы, а также предложить их классификацию и обозначения», – пояснила Татьяна Андреева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус».
Митохондриальные гаплогруппы современного человека давно и успешно используются как для научных целей, так и, например, для определения происхождения отдельного человека. Общепринятая в мире классификация неандертальцев до сих пор отсутствует. Российские ученые рассчитывают, что предложенная ими номенклатура митохондриальных гаплогрупп будет широко востребована в мировой палеогенетике.
Полученные учеными данные также убедительно говорят о том, что митохондрии исследованного неандертальца содержали два типа митохондриальной ДНК – это явление известно ученым, как гетероплазмия мтДНК. Это довольно распространенное явление для животного мира и человека, однако оно было впервые описано для неандертальцев.
Специалисты также обнаружили наследственные мутации мтДНК. Интересно, что одна из мутаций, которая зафиксировалась в процессе эволюции у всех неандертальцев, у современных людей ассоциирована с нарушениями слуха, возникающими при приеме аминогликозидных антибиотиков. Можно предположить, что возможные изменения в рационе питания неандертальцев, а именно включение в него грибов, содержащих аминогликозиды, могли привести к увеличению числа глухих неандертальцев в популяции.
«Уникальный археологический материал, найденный на территории России, имеет мировую культурную и научную ценность, однако все открытия мирового уровня с использованием этого материала до настоящего времени были сделаны за рубежом. Генетические исследования российских древних образцов в российских лабораториях имеют принципиальное значение. Это позволит предотвратить дальнейший вывоз ценных и, как правило, уникальных отечественных исторических, антропологических и палеонтологических объектов за рубеж», – отметил Евгений Рогаев, академик РАН, научный руководитель проекта.
В рамках проекта ученые «Сириуса» исследуют все древнее население Русской равнины, начиная от палеолита до средних веков. Особый интерес для исследователей представляет генетическая структура древних народов, которые внесли свой вклад в формирование древнерусской этнокультурной общности и возникновение Древней Руси. В настоящее время ученые также ведут работы по изучению древних славянских племен и других народов Русской равнины, на основе которых в первом тысячелетии нашей эры формировалось Российское государство.