Внешность денисовского человека восстановили по ДНК

Денисовцы – загадочный человеческий вид, оставивший свой след в наших генах. До сих пор никто не имел представления, как они выглядели, ведь пока найдено лишь несколько разрозненных костей этих древних представителей рода Homo. Однако восстановить облик денисовцев помогла генетика.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Cell группой во главе с Лираном Кармелом (Liran Carmel) из Еврейского университета в Иерусалиме.

Напомним, что денисовцы были современниками неандертальцев и Homo sapiens и, как показал анализ ДНК, скрещивались как с одними, так и с другими. Но об анатомии этого человеческого вида известно очень мало. От денисовцев сохранились зубы, фрагменты костей пальцев, небольшие кусочки черепа и часть нижней челюсти. Антропологи не в силах восстановить облик по столь обрывочным сведениям.

На помощь анатомам пришли специалисты по анализу ДНК.

"Мы выполнили первую реконструкцию анатомии скелета денисовцев", – констатирует Кармел.

Задача, впрочем, оказалась непростой и для генетиков. Напомним, что ДНК абсолютно одинакова в каждой клетке человеческого тела, будь она нервной, мышечной или ещё какой-нибудь. Откуда же берётся специализация клеток, сложные ткани, органы, строение организма в целом? Дело в том, что клетки различаются тем, какие гены в них работают (экспрессируются), а какие бездействуют.

Поэтому, чтобы восстановить внешность денисовца, мало было изучить его гены. Требовалось ещё понять, какие из них были активны.

Классический способ построить карту активности генов – анализ РНК. Ведь задача ДНК в том и состоит, чтобы быть прообразом для создания РНК (по которой, в свою очередь, синтезируется белок).

Увы, РНК – вещество нестойкое. Рекордный срок её сохранности – 14 тысяч лет, да и тот был достигнут благодаря уникальным условиям вечной мерзлоты. Между тем возраст самых молодых известных останков денисовца составляет не менее 30 тысяч лет.

Авторы нового исследования нашли другой способ. Они определили участки ДНК, к которым когда-то были прикреплены метил-группы (-CH₃).

Напомним, что такая группа меняет активность гена. Для живых организмов это один из важных способов регулировать работу собственных генов и передавать эти изменения по наследству, не меняя генома (такие модификации называются эпигенетическими).

Правда, сами метил-группы так долго тоже не сохраняются. Но учёные разработали метод, позволяющий выяснить, где они располагались. Для этого специалисты проанализировали повреждения, которые время нанесло молекуле ДНК.

Биологи определили тысячи областей генома, которые отличались по признаку "метилирован или нет" у денисовцев, неандертальцев и современных людей. Затем они обратились к базам данных, в которых указано, на работу каких генов влияют метил-группы, размещённые в той или иной точке ДНК. Это помогло исследователям составить список из сотен генов, уровень экспрессии которых, вероятно, отличался у современного человека и у денисовца.

Как эти различия повлияли на внешний облик? Чтобы выяснить это, учёные использовали сведения об анатомических признаках редких генетических заболеваний. По мысли авторов, снижение активности гена действует на организм примерно одинаково, произошло ли оно в результате наследственного недуга или эпигенетической модификации.

Таким путём учёные установили, чем денисовцы отличались от современных людей. Правда, этот метод не позволяет назвать конкретные антропометрические цифры.

"Мы можем сказать, что пальцы [денисовца] были длиннее [наших], но не можем сказать, что они были длиннее на два миллиметра", – объясняет Кармел на страницах журнала Nature.

Насколько надёжен такой изощрённый метод восстановления внешности? Авторы проверили это, применив его к неандертальцам, анатомия которых известна благодаря сотням найденных останков.

Проанализировав ДНК неандертальцев, эксперты определили 33 черты, которыми они должны были отличаться от современных людей. 29 из этих прогнозов (то есть почти 88%) вполне оправдались. Например, методика правильно подсказала исследователям, что у неандертальцев были более широкие лица и плоские головы, чем у Homo sapiens.

Убедившись в надёжности своего подхода, специалисты применили его к ДНК денисовцев. Авторы выявили 56 анатомических особенностей, которыми представители этого вида отличались от современных людей и/или неандертальцев, и 34 из них относились к строению черепа.

"Во многих отношениях денисовцы были похожи на неандертальцев, но по некоторым признакам они были похожи на нас, а по другим были уникальны", – рассказывает Кармел.

Так, денисовцы, как и неандертальцы, отличались от нас более широкими грудной клеткой и тазом, удлинённым лицом, низким лбом. В то же время денисовский человек, похоже, были чемпионом в лиге трёх видов по величине зубной дуги и черепной коробки.

Между прочим, коренные зубы денисовца (одни из немногих сохранившихся окаменелостей) отличаются внушительными размерами, так что вывод об увеличенной зубной дуге звучит вполне правдоподобно.

Более того, как отмечают исследователи, их статья находилась уже в печати, когда вышло упомянутое выше исследование нижней челюсти денисовца. Оно подтвердило, что эти люди имели широкие черепа, как и показал анализ ДНК.

В то же время исследование, опубликованное в 2019 году, показало, что пальцы денисовца были тонкими, как у современных людей. Между тем, согласно результатам Кармела и коллег, они были толстыми, как у неандертальцев. Впрочем, авторы и не претендуют на абсолютную точность своей реконструкции.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, какую особенность современные люди унаследовали от денисовцев, и о новых открытиях в прославленной "вотчине" этого вида – Денисовой пещере.