Артефакты из камня, костей или зубов дают важную информацию о стратегиях выживания древних людей, их поведении и культуре. Однако до сих пор было трудно отнести эти артефакты к конкретным лицам, так как захоронения и погребальный инвентарь были очень редки во времена палеолита. Это ограничило возможности делать выводы, например, о разделении труда или социальных ролях людей в этот период.

Чтобы напрямую связать культурные объекты с конкретными людьми и, таким образом, получить более глубокое представление о сообществах палеолита, международная междисциплинарная исследовательская группа под руководством Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге разработала новый метод выделения ДНК из костей и зубов, позволяющий сохранить предмет, из которого берется образец. Хотя артефакты, сделанные из элементов скелета, как правило, встречаются реже, чем каменные орудия, ученые сосредоточились именно на них, потому что кости более пористые и, следовательно, с большей вероятностью сохранят ДНК, присутствующую в клетках кожи, поте и других жидкостях организма.

Новый метод выделения ДНК

Прежде чем команда смогла работать с настоящими артефактами, им нужно было убедиться, что бесценные предметы не будут повреждены. "Артефакты из кости и зубов времен палеолита дают важную информацию об их производстве и использовании. Поэтому сохранение целостности этих предметов, включая микроструктуры на их поверхности, было приоритетом", — говорит Мари Соресси, археолог из Лейденского университета, который руководил работой вместе с Матиасом Мейером, генетиком из института Макса Планка.

Команда проверила влияние различных химических веществ на структуру поверхности археологических фрагментов костей и зубов и разработала новый метод извлечения ДНК на основе фосфатов. "Можно сказать, что мы создали стиральную машину для древних артефактов в нашей чистой лаборатории, — объясняет Елена Эссель, ведущий автор исследования. — Промывая артефакты при температуре до 90°C, мы можем извлекать ДНК из воды, сохраняя при этом древние предметы неповрежденными".

Ранние неудачи

Команда впервые применила этот метод к набору артефактов из французской пещеры Кинсе, раскопанной еще в 1970–1990-х годах. Хотя в некоторых случаях удалось идентифицировать ДНК животных, из которых были сделаны артефакты, подавляющее большинство образцов принадлежало людям, которые взаимодействовали с артефактами во время или после раскопок. Это затруднило идентификацию ДНК древнего человека.

Чтобы решить проблему загрязнения образцов современными людьми, исследователи сосредоточились на материале, выкопанном недавно с использованием перчаток и масок для лица и помещенном в чистые пластиковые пакеты вместе с осадочными породами, в которых покоилась находка. Три ожерелья с зубами из пещеры Бачо Киро в Болгарии показали значительно более низкие уровни загрязнения современной ДНК. Однако идентифицировать генетический код древнего человека в этих образцах не удалось.

Украшение из Денисовой пещеры

Прорыв, наконец, был сделан Максимом Козликиным и Михаилом Шунковым, археологами, проводившими раскопки знаменитой Денисовой пещеры в России. В 2019 году, не зная о новом методе, разрабатываемом в Лейпциге, они аккуратно раскопали и отложили подвеску из оленьего зуба времен верхнего палеолита. Из него генетики в Лейпциге выделили ДНК не только самого животного, но и древнего человека. 

"Количество человеческой ДНК, которое мы извлекли из украшения, было экстраординарным, — говорит Елена Эссель, — почти как если бы мы взяли образец человеческого зуба".

Основываясь на анализе митохондриальной ДНК, небольшой части генома, которая передается исключительно от матери к детям, исследователи пришли к выводу, что большая часть образца, вероятно, произошла от одного человека. Также они смогли оценить возраст артефакта в 19 000–25 000 лет и для этого не пришлось брать пробы драгоценного объекта для радиоуглеродного датирования.

В дополнение к митохондриальной ДНК исследователи также восстановили значительную часть ядерного генома ее владельца-человека. По количеству Х-хромосом они определили, что украшение было изготовлено, использовалось или носилось женщиной. Ученые также обнаружили, что она была генетически тесно связана с древними людьми с востока Сибири, так называемыми "древними северными евразийцами", скелетные останки которых ранее были проанализированы. "Судебно-медицинские эксперты не удивятся тому, что человеческая ДНК может быть выделена из объекта, с которым много раз взаимодейтсовали, — говорит Матиас Мейер, — но удивительно, что это все еще возможно спустя 20 000 лет".

Теперь ученые надеются применить свой метод ко многим другим предметам, сделанным в каменном веке из кости и зубов. Так они надеются узнать больше о генетическом происхождении и поле людей, которые их изготавливали, использовали или носили.

Исследование опубликовано в журнале Nature.