Od czasu odkrycia w 1990 roku La Sima de los Huesos, podziemna jaskinia w górach Atapuerca w północnej Hiszpanii, wydobyła ponad 6000 skamielin od 28 pojedynczych starożytnych ludzkich przodków, co czyni ją najważniejszym miejscem w Europie do badań nad starożytnymi ludźmi. Jednak pomimo lat analizy dokładny wiek, a nawet gatunek, do którego należały te osoby, był wątpliwy.
Teraz jednak międzynarodowa grupa naukowców po raz pierwszy wyodrębniła i zsekwencjonowała DNA ze skamieniałej kości udowej jednego z tych osobników. Uzyskane dane - które reprezentują najstarszy materiał genetyczny, jaki kiedykolwiek sekwencjonowano od hominina lub starożytnego ludzkiego przodka - w końcu dają nam wyobrażenie o wieku i pochodzeniu tych tajemniczych osobników i nie jest to oczekiwanie wielu naukowców.
Testowana skamieniała kość udowa ma około 400 000 lat. Ale wielką niespodzianką jest to, że chociaż naukowcy wcześniej uważali, że skamieliny należały do neandertalczyków z powodu ich anatomicznego wyglądu, analiza DNA faktycznie pokazuje, że są ściślej spokrewnieni z Denisovans, niedawno odkrytą trzecią linią ludzkich przodków znanych tylko z DNA izolowane od kilku skamielin znalezionych na Syberii w 2010 r. Odkrycia, opublikowane dzisiaj w Nature, zmusią antropologów do dalszego przemyślenia, w jaki sposób Denisovanie, Neandertalczycy i bezpośredni przodkowie współczesnych ludzi pasują do siebie w skomplikowanym drzewie genealogicznym.
Kość udowa, z której pobrano DNA do analizy. Zdjęcie Javier Trueba, Madrid Scientific Films
Analizę umożliwiły ostatnie postępy w metodach odzyskiwania starożytnych fragmentów DNA opracowanych w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka w Niemczech, które wcześniej były wykorzystywane do analizy DNA skamieniałości niedźwiedzia jaskiniowego znalezionego w tej samej jaskini. „Nie byłoby to możliwe zaledwie dwa lata temu” - mówi Juan Luis Arsuaga, paleontolog z Uniwersytetu w Madrycie, który prowadził wstępne wykopaliska jaskini i współpracował przy nowym badaniu. „I nawet biorąc pod uwagę te nowe metody, nadal nie spodziewaliśmy się, że kości zachowają DNA, ponieważ są one tak stare - dziesięć razy starsze niż niektórzy z najstarszych neandertalczyków, od których pobraliśmy DNA”.
Po wyciągnięciu dwóch gramów pokruszonej kości z kości udowej grupa naukowców pod przewodnictwem Matthiasa Meyera wyizolowała mitochondrialne DNA (mtDNA), pulę materiału genetycznego, który różni się od DNA w chromosomach znajdujących się w jądrach naszych komórek. Zamiast tego ten mtDNA żyje w mitochondriach naszych komórek - mikroskopijnych organellach odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe - i ma znacznie krótszą długość niż jądro DNA.
Jest jeszcze jedno dziwactwo mtDNA, które czyni go szczególnie cennym jako środek do badania ewolucji starożytnych ludzi: W przeciwieństwie do twojego jądrowego DNA, które jest mieszanką DNA obojga rodziców, twoje mtDNA pochodzi wyłącznie od matki, ponieważ większość plemników mitochondria znajdują się w ogonie, który zrzuca po zapłodnieniu. W rezultacie mtDNA jest prawie identyczny z pokolenia na pokolenie, i zaobserwowano ograniczoną liczbę odrębnych sekwencji mtDNA (zwanych haplogrupami) zarówno u współczesnych ludzi, jak i starożytnych ludzkich przodków. W przeciwieństwie do cech anatomicznych i DNA jądrowego, które mogą się różnić w obrębie grupy i utrudniają pewne rozróżnienie między sobą, mtDNA jest ogólnie spójny, co ułatwia powiązanie określonej próbki z linią.
Właśnie dlatego, gdy naukowcy porównali mtDNA kości udowej z poprzednimi sekwencjonowanymi próbkami neandertalczyków, kości denisovana i kości palca znalezionej na Syberii oraz od wielu współczesnych ludzi, stwierdzili, że jest to tak zaskakujące, że bardziej przypomina Denisovans. „To było naprawdę nieoczekiwane”, mówi Arsuaga. „Musieliśmy naprawdę ciężko wymyślić kilka scenariuszy, które mogłyby potencjalnie to wyjaśnić”.
Antropologowie już wiedzieli, że wszystkie trzy linie (ludzie, neandertalczycy i Denisowowie) mają wspólnego przodka, ale nie jest jasne, jak wszystkie trzy grupy pasują do siebie, a obraz jest jeszcze bardziej zaciemniony przez fakt, że krzyżowanie mogło nastąpić między nimi po ich rozbieżne. Pomocne jest porównanie mtDNA kości udowej z próbkami neandertalczyka, Denisovana i współczesnych ludzi, co pozwoliło naukowcom oszacować ich wiek - na podstawie znanych częstości mutacji mtDNA, wcześniej ustalonego wieku innych próbek i stopnia różnicy między nimi - prowadząc do liczba 400 000 lat.
Aby wyjaśnić, w jaki sposób neandertalska osoba może dostać Denisovan mtDNA w tym czasie, naukowcy przedstawili kilka różnych hipotetycznych scenariuszy. Możliwe jest na przykład, że skamielina, o której mowa, należy do linii, która służyła jako przodkowie zarówno neandertalczyków, jak i Denisovanów, lub bardziej prawdopodobne, która pojawiła się po podziale między dwiema grupami (szacuje się na około 1 milion lat temu) i był ściśle związany z tym drugim, ale nie pierwszym. Istnieje również możliwość, że kość udowa należy do trzeciej, innej grupy i że jej podobieństwo do mtDNA Denisovana można wyjaśnić przez krzyżowanie z Denisovanami lub istnienie jeszcze innej linii homininów, która wyhodowała się zarówno z Denisovanami, jak i La Sima de los Huesos populacji i wprowadził ten sam mtDNA do obu grup.
Jeśli brzmi to jak skomplikowane drzewo genealogiczne, nie jesteś sam. Ta analiza, wraz z wcześniejszymi pracami, dodaje tajemnicy i tak już zagadkowej sytuacji. Na przykład wstępne testy kości palca Denisovana znalezione na Syberii wykazały, że dzieli ona mtDNA ze współczesnymi ludźmi mieszkającymi w Nowej Gwinei, ale nigdzie indziej. Tymczasem wcześniej sądzono, że neandertalczycy osiedlili się w Europie, a Denisovans dalej na wschód, po drugiej stronie Uralu. Nowa analiza komplikuje ten pomysł.
Na razie naukowcy uważają, że najbardziej prawdopodobnym scenariuszem (zilustrowanym poniżej) jest to, że kość udowa należy do linii, która oddzieliła się od Denisovansa po tym, jak odeszli od wspólnego przodka zarówno neandertalczyków, jak i współczesnych ludzi. Być może jednak najbardziej ekscytującym wnioskiem, jaki można wyciągnąć z tej pracy, jest to, że dowodzi ona, że materiał genetyczny może przetrwać przez co najmniej 400 000 lat i może być analizowany nawet po takiej degradacji. Uzbrojeni w tę wiedzę i nowe techniki antropologowie mogą teraz próbować genetycznie zbadać wiele innych starożytnych okazów w nadziei lepszego zrozumienia naszego drzewa genealogicznego.
Zdjęcie przez Nature / Meyer i in. glin.
