601
Уявіть собі зуб антилопи, що пролежав у африканській печері десятки тисяч років під палючим кліматом, який мав би знищити будь-які сліди ДНК. А тепер уявіть, що з цього зуба все ж вдається витягти генетичний матеріал віком близько 50 тисяч років. Саме це й описує нове дослідження, про яке розповідає Live Science.
Що відомо коротко
- Дослідники витягли ДНК із зуба африканської антилопи віком близько 50 000 років — це рекорд для субсахарської Африки.
- Раніше найстаріша відома ДНК тварин із цього регіону мала вік лише 9 300 років, а людська — близько 18 000 років.
- Команда проаналізувала понад 300 зубів тварин віком до 110 000 років і знайшла сліди ДНК навіть у зразках пізнього плейстоцену.
- Найстаріша ДНК належала гірській рідбаку (Redunca fulvorufula) з печери Бумплаас на півдні ПАР.
- Додатково вдалося отримати ДНК від трьох вимерлих довгорогих буйволів (Syncerus antiquus) віком 21 000 і 12 000 років.
Чому ДНК взагалі має зникати так швидко
ДНК — це не камінь і не метал, а радше дуже складний «нитковий» полімер, який легко рветься. Уявіть довгу мотузку, що лежить на сонці, у вологому повітрі та під дією мікроорганізмів: з часом вона розсиплеться на короткі шматочки. З ДНК відбувається щось подібне.
Вчені оцінюють, що ДНК має період напіврозпаду близько 521 року. Це означає, що приблизно кожні пів тисячоліття половина молекул у зразку руйнується. Через десятки тисяч років від початкової «мотузки» лишаються лише крихітні фрагменти, які дуже важко виявити й прочитати.
У холодних регіонах, наприклад у вічній мерзлоті або глибоких печерах із низькою стабільною температурою, цей процес сповільнюється. Тому там вдається знаходити дуже давню ДНК, як-от у знаменитій іспанській печері Сіма-де-лос-Уесос, де збереглася ДНК родича сучасної людини віком близько 400 тисяч років.
Субсахарська Африка, навпаки, вважається «ворогом» для ДНК: спека, коливання температур і волога прискорюють розпад молекул. Довгий час це здавалося майже вироком для спроб відтворити давню еволюційну історію людей і тварин на цьому континенті.
Як вчені шукали ДНК у стародавніх зубах
У новому дослідженні команда вирішила перевірити, наскільки далеко в минуле все ж можна «зазирнути» за допомогою ДНК в Африці. Для цього вони зібрали й проаналізували понад 300 зубів копитних тварин, що жили протягом останніх 110 000 років.
Зразки походили як із голоцену (період молодший за 11 700 років), так і з пізнього плейстоцену (від 12 000 до 50 000 років тому, тобто останньої льодовикової епохи). Більшість зубів не дали придатної ДНК — очікуваний результат для гарячого клімату.
Однак частина зразків все ж «заговорила». Найстарішим став частковий корінний зуб гірської рідбаки (Redunca fulvorufula), знайдений у печері Бумплаас на півдні Південної Африки. З нього вдалося витягти ДНК, яку дослідники датують віком близько 50 тисяч років.
Крім того, команда отримала давню ДНК від трьох вимерлих довгорогих буйволів (Syncerus antiquus): двоє з них жили приблизно 21 тисячу років тому, а один — близько 12 тисяч років тому. Усі ці зразки належать до родини бикових (bovidae), до якої входять антилопи, буйволи та корови.
Чому 50-тисячолітня ДНК викликає і захоплення, і скепсис
Перший автор роботи, палеогеномік Деон де Ягер (Deon de Jager) з Копенгагенського університету, називає 50-тисячолітню ДНК «захопливою», але водночас сам ставиться до неї обережно. Причин дві.
По-перше, цей зразок значно старший за наступний за віком — ДНК довгорогого буйвола. Такий «стрибок» у віці змушує перевіряти результати особливо ретельно. По-друге, зуб рідбаки був забруднений людською ДНК, яку довелося відфільтровувати, що також ускладнює інтерпретацію.
Тому дослідники не називають цей результат абсолютно беззаперечним. Вони визнають, що потрібні додаткові підтвердження й нові зразки. Водночас після публікації роботи команді вдалося секвенувати геном ще однієї давньої тварини — гну віком близько 42 000 років з Ефіопії. Це додатково натякає, що ДНК в Африці може зберігатися набагато довше, ніж вважали раніше.
Що це змінює для вивчення еволюції в Африці
Навіть невеликі фрагменти ДНК, які вчені отримали з пізньоплейстоценових зубів, виявилися корисними. За словами де Ягера, їх достатньо, щоб визначати еволюційні лінії — тобто з’ясувати, до яких гілок родовідного дерева належать ті чи інші види.
Якщо вдасться зібрати більше таких даних, дослідники зможуть порівнювати потоки генів між популяціями, відстежувати схрещування видів і зміни ареалів у часі. Це відкриває шлях до детальнішої реконструкції того, як змінювалися тварини й, потенційно, люди в Африці за останні 40–50 тисяч років.
Однак є й межі. Автори роботи вважають, що отримати ДНК від дуже давніх родичів людини, таких як Homo naledi (який вимер близько 240 тисяч років тому) чи Paranthropus robustus (приблизно 1 мільйон років тому), майже нереально. Для цього потрібен був би винятково добре збережений череп із кам’янистою частиною скроневої кістки (petrous bone), яка найкраще зберігає ДНК.
За оцінкою де Ягера, шанс знайти ДНК Homo naledi «дуже, дуже низький», а для решток віком близько мільйона років в африканських умовах це, ймовірно, взагалі неможливо. Клімат занадто суворий для настільки тривалого збереження молекул.
Попри це, дослідники припускають, що в Африці є місця, де ДНК може зберігатися краще, ніж у вже вивчених локаціях. Це можуть бути глибокі печери зі стабільно низькою температурою або високогірні райони, де довгий час було холодно.
FAQ
Ці результати вже можна вважати остаточно підтвердженими?
Ні. Самі автори дослідження наголошують, що до 50-тисячолітньої ДНК рідбаки слід ставитися з обережністю через вік зразка та початкове забруднення людською ДНК. Потрібні додаткові знахідки й незалежні підтвердження, але вже зараз видно, що межа збереження ДНК в Африці вища, ніж вважали.
Чи означає це, що ми скоро отримаємо ДНК усіх давніх людей Африки?
Ні. Дослідження показує, що ДНК тварин може зберігатися десятки тисяч років, але для видів, які жили сотні тисяч або мільйони років тому, шанси дуже малі. Для Homo naledi й Paranthropus robustus автори оцінюють імовірність отримання ДНК як вкрай низьку.
Навіщо вивчати такі мізерні залишки ДНК, якщо їх так мало?
Навіть невеликі фрагменти дозволяють з’ясувати, до яких еволюційних ліній належали тварини, як вони були пов’язані між собою та як змінювалися популяції. Це допомагає відновити картину минулих екосистем і зрозуміти, як клімат і середовище впливали на еволюцію.
Де в Африці найкраще шукати давню ДНК?
За словами дослідників, перспективними є глибокі печери зі стабільно низькою температурою, а також високогірні райони, де довго було холодно. У таких місцях ДНК руйнується повільніше, тож шанси знайти давніші зразки зростають.
Історія Африки довгий час здавалася «німою» для генетиків через спеку, що руйнує ДНК, але тепер виявляється, що навіть у таких умовах молекула пам’яті може пережити десятки тисяч років — і це відкриває шанс нарешті почути давні голоси континенту, які досі губилися в пилу часу.
ДНК в Африці зберігається до 50 тисяч років всупереч спеці з’явилася спочатку на Цікавості.
