ЧЕЛОВЕК УСТЬ-ИШИМСКИЙ

Международная группа ученых расшифровала геном человека, жившего около 45 тысяч лет назад в Западной Сибири. ДНК была выделена из кости, найденной на берегу Иртыша в одном из сел Омской области. Свой вклад в общее дело внесли и уральские ученые: они дополнили данные генетиков информацией о среде обитания человека того времени. Итоги масштабного исследования были опубликованы в конце октября на страницах журнала «Nature». Подробнее о находке и ее изучении корреспонденту «НУ» рассказал исполняющий обязанности заведующего лаборатории палеоэкологии Института экологии растений и животных УрО РАН кандидат биологических наук Павел Андреевич Косинцев.
— Фрагмент бедренной кости древнего человека был найден вместе с останками других млекопитающих на берегу реки Иртыш в 150 километрах от Тобольска, в селе Усть-Ишим Омской области. Берега рек — традиционный объект полевых исследований как у профессиональных палеонтологов, так и у любителей. Крупные водные артерии, такие как Иртыш и Обь, каждую весну выносят на берег множество костей, вымывая их из отложений. Благодаря этому без существенных затрат времени и сил можно получить большие коллекции ископаемых.
История находки весьма примечательна и показывает, что в «полевых» науках роль случая до сих пор имеет крайне большое значение. Кость обнаружил омский художник-косторез Николай Перистов, который регулярно собирает в районе Иртыша материал для своих работ. При изучении запасников художника палеонтолог и эксперт-криминалист омской полиции Алексей Бондарев обратил особое внимание на найденную кость. Она напоминала человеческую и обладала высокой степенью окаменелости, такой же, как и у найденных вместе с ней останков мамонтов и носорогов. Тогда к изучению уникальной находки были привлечены ученые из Сибирского и Уральского отделений РАН.
Надо признать, что публикация в журнале «Nature» — заслуга в первую очередь генетиков. Кость хорошо сохранилась, и это позволило выделить из нее ДНК. В России до недавнего времени никто всерьез не занимался палеогенетическими исследованиями. И только сейчас такие работы начали проводить в Новосибирске. А тогда нам пришлось обращаться за помощью к коллегам из-за рубежа. К счастью, к тому времени у нас уже было налажено сотрудничество с Институтом эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге, сотрудники которого накопили огромный опыт в анализе древних ДНК. Им и предложили взять образцы для изучения.
Первым делом был проведен радиоуглеродный анализ, который после дополнительной калибровки показал, что возраст кости порядка 45 тысяч лет. То есть речь идет о человеке, жившем в плейстоценовую эпоху. Ранее в Западной Сибири еще ни разу не находили человеческих остатков такого возраста.
Затем была выделена ДНК, которая, повторюсь, благодаря холодным условиям севера очень хорошо сохранилась. В южных регионах, таких как Африка или Ближний Восток, это невозможно. Для анализа оказались доступныпочти полный ядерный геном и митохондриальная ДНК, что большая редкость. До настоящего времени такой полный геном был изучен у гораздо более «молодых» находок. Полученные данные были сопоставлены с ДНК других ископаемых современных людей разных рас.
Наиболее важным открытием стало то, что найденная нами кость принадлежит человеку современного физического облика. Это не неандерталец. Исходя из установленного возраста, можно сказать, что это один из первых представителей Homo sapiens на территории Западной Сибири. Как известно, современный человек покинул Африку и начал расселяться по Евразии около 70 тысяч лет назад. Соответственно, 45 тысяч лет назад он достиг этой части Сибири. Эта находка получила условное название — «Усть-ишимский человек».
— Какой вклад в исследование внесли ученые из Института экологии растений и животных?
— Наша задача заключалась в том, чтобы произвести реконструкцию тех древних экосистем, в которых обитал усть-ишимский человек. Поэтому последние три года мы проводили на берегах Иртыша сборы из отложений ископаемых остатков млекопитающих, растений, насекомых, птиц и рыб.
Работы потребовали существенных финансовых затрат, потому что нужно было не только провести экспедиции по сбору коллекций, но и выполнить все необходимые анализы, прежде всего радиоуглеродное датирование. А так как многие кости были небольшого размера, более или менее удовлетворительный результат можно было получить только при использовании ускорительной масс-спектрометрии. Дело в том, что для традиционного метода проведения радиоуглеродной датировки нужен образец массой не менее 100 грамм. Масс-спектрометр позволяет анализировать образцы весом менее 1 грамма, но это очень дорого. У нас в России таких ускорителей нет, поэтому все анализы пришлось делать за рубежом. В целом затраты на эти исследования покрыл грант от Уральского отделения РАН.
В итоге мы собрали очень большие коллекции ископаемых по млекопитающим, растениям и насекомым. Наши сотрудники изучили эти остатки, и в результате удалось определить в общем виде характеристику той среды, в которой обитал человек из Усть-Ишима.
— Что она из себя представляла?
— Во многом подтвердились те предположения, которые раньше основывались на косвенных данных. Период, когда современный человек заселил Западную Сибирь — от 60 до 25 тысяч лет назад, — отличался относительно благоприятными условиями для жизни. Климат тогда был теплым, несмотря на то что этот промежуток относится к так называемому позднему плейстоценовому ледниковому периоду. Но именно в этот конкретный отрезок времени климат был более мягким, чем в периоды похолоданий.
На территории Западной Сибири тогда была распространена отнюдь не тундра. Даже сложно подобрать какой-то современный аналог тому, какая там тогда была природная среда. Это было нечто среднее между нынешними саваннами Африки и лесотундрой Якутии. Это был некий гибрид, который не найти в современной природе. Экосистемы обладали высокой биологической продуктивностью. Деревьев было немного. Они составляли отдельные островки древесной растительности. В основном же преобладала травянистая растительность, близкая к современной степной, с большим количеством злаков.
В этих саванно-тундро-подобных ландшафтах благодаря высокой продуктивности обитало большое количество различных животных. Например, там жили разнообразные грызуны. Это одна из групп животных, изучение которых позволяет проводить достаточно полную реконструкцию древних экосистем. Остатки грызунов этого времени нами были найдены здесь впервые. Но, к сожалению, мы не смогли использовать их в полной мере для реконструкций, так как материала для исследования оказалось слишком мало.
Также мы нашли множество костей более крупных млекопитающих. В Западной Сибири того времени обитали лошади, бизоны, носороги, мамонты, сайгаки, северные олени, овцебыки, зайцы. Впервые так далеко на севере были найдены остатки носорога-эласмотерия. Фауна копытных, на которых, видимо, охотился древний человек, была очень разнообразной. Присутствовали там и хищники: пещерный лев, бурый медведь, волк, росомаха и песец. Доминирующими видами, судя по всему, были лошадь и северный олень. Их костей было обнаружено больше всего. Третьим по численности, вероятно, был первобытный бизон. Довольно многочисленной была популяция и шерстистого носорога.
Таким образом, сейчас мы имеем представление о природной среде, которая окружала первого Homo Sapiens в Западной Сибири. К сожалению, другие его следы обнаружить не удалось. Но мы вместе с тем получили самую крупную в России палеонтологическую коллекцию остатков животных, состоящую из около десяти тысяч костей. Причем, что важно, эти кости собраны с небольшого локального участка, и это позволило узнать, какой была природная обстановка именно в этом конкретном месте. При таких условиях нам не потребовалось прибегать к компиляции разрозненных данных.
— Есть ли планы как-то продолжить исследования?
— Конечно, хотелось бы. Следующая задача, которую хорошо было бы решить, это изучить ДНК у древних животных, что позволит определить эффективную численность популяции и то, как она меняется во времени и пространстве. На основании этих данных можно будет дать прогноз о дальнейшем существовании, например, северного оленя. Сейчас эти копытные рассредоточены на огромной территории, и их численность подвержена серьезным колебаниям.
Можно восстановить не только популяционные характеристики видов, но и на основе изотопного анализа костей узнать структуру их питания, проследить по радиоуглеродной датировке ее изменения во времени. И таким образом перейти к реконструкции функционирования этих популяций и экосистем в целом.
Как раз сейчас мы готовим образцы костей из этого района для отправки на изотопный анализ. То есть мы уже начали работу в этом направлении, но ее дальнейшая судьба пока остается под вопросом. Чтобы получить хорошую выборку, тем самым повысив обоснованность наших выводов, нужно проанализировать десятки образцов по каждому виду. А это потребует существенных финансовых вложений.
— Если оценивать проведенное исследование в целом, то какие результаты вы считаете наиболее важным?
— Как я уже отмечал, основные результаты лежат в области генетики. Я не специалист в этой области и не могу в деталях объяснить важность полученных выводов. Но на общебиологическом уровне можно выделить несколько важных аспектов. Изучение этой кости позволило оценить скорость спонтанных мутаций, которые естественным образом происходят в геноме человека. Уточнено время и масштабы скрещивания современного человека с неандертальцем. Также проясняется картина формирования современного населения Северной Евразии. Усть-ишимский человек не принадлежал ни к европеоидам, ни к монголоидам. Разделение на эти расы произошло позднее или в историческом масштабе одновременно с его приходом в Западную Сибирь. Дальнейший сравнительный анализ его ДНК позволит определить время формирования этих рас. Но необходимо подчеркнуть, что для восстановления целостной картины истории становления современного человечества необходимы новые «счастливые» находки. И территория Западной Сибири и Урала относятся к районам, где такие находки возможны.

Беседу вел Павел КИЕВ