Если два человека биологически связаны, у них есть общие длинные участки ДНК, которые наследуются от недавнего общего предка. Эти почти одинаковые части генома называются сегментами IBD (Identity by Descent или "Идентичность по происхождению"). Вплоть до шестой степени родства — например, двоюродных братьев и сестер или пра-пра-прадеда — люди даже имеют несколько общих участков ДНК. Компании, занимающиеся персональной геномикой, такие как 23andme или Ancestry, обнаруживают эти сегменты у своих клиентов и используют их для выявления биологических родственников в своих базах данных.

В новом исследовании ученые из Института эволюционной антропологии Макса Планка и Гарвардского университета разработали новый мощный инструмент под названием ancIBD для извлечения этих сегментов IBD также из геномов людей, которые жили сотни, тысячи или даже десятки тысяч лет назад. До этого проблема заключалась в том, что такие древние геномы часто сильно деградировали. Авторам пришлось придумать инновационный трюк, чтобы заполнить пробелы с помощью современных эталонных панелей ДНК. Это открыло совершенно новые способы анализа. 

"Благодаря точному измерению областей общего генома мы теперь можем обнаруживать пары родственников вплоть до шестой степени родства даже в древних геномах. Ранее имевшиеся методы секвенирования древней ДНК, использующие среднее геномное сходство, ограничивались обнаружением только родственников до третьей степени родства", — объясняет Илей Хуан, первый автор исследования и научный сотрудник Института эволюционной антропологии Макса Планка.

Сотни новых пар родственников

Авторы применили свой новый инструмент к набору данных из 4248 ранее опубликованных древних геномов со всей Евразии за последние 50 000 лет и смогли идентифицировать сотни ранее не обнаруженных пар родственников. В некоторых интересных случаях двух родственников хоронили на большом расстоянии друг от друга, что прямо свидетельствует о мобильности людей. 

Например, авторы обнаружили пару из двух кочевников раннего бронзового века из Центральной Азии, живших около 5000 лет назад. Эти родственники пятой степени родства были похоронены на расстоянии примерно в 1500 километров друг от друга. Эти люди или их непосредственные предки, должно быть, переселились на сотни километров от места своего рождения.

Новый инструмент позволил авторам исследовать еще более дальних родственников с беспрецедентной точностью. После десятой степени наследования сегменты IBD сохраняются не у всех. Тем не менее, авторы смогли оценить среднюю долю сохранения частей ДНК между группами древних людей. Это позволило выявить ранее неизвестные данные. 

"Сигнал о длинных общих сегментах позволил нам впервые конкретно продемонстрировать тесные связи между важными древними культурами, иногда на огромных пространствах в промежутке всего лишь нескольких сотен лет", — говорит ведущий автор исследования Харальд Рингбауэр из Института эволюционной антропологии Макса Планка.

Поток генов из евразийских степей

Например, ученые раскрыли новые интересные подробности массового потока генов, связанного с людьми из евразийских степей, который начался около 5000 лет назад. Оказалось, что первые европейцы, имеющие большое количество степных предков, связанных с археологической культурой шнуровой керамики, имеют много общих длинных IBD с пастухами ямной группы Понтийско-Каспийской степи. Это указывает на недавнюю биологическую связь, возникшую в промежутке всего лишь нескольких сотен лет.

Авторы также обнаружили повышенное совпадение длинных сегментов IBD у людей культур шнуровой керамики и восточноевропейских народов, связанных с культурой шаровидных амфор из Польши и Украины, которые еще не имели степного происхождения. 

"Связи IBD наблюдаются у всех групп шнуровой керамики от Центральной Европы до России. Это указывает на то, что люди, связанные с культурой шаровидных амфор, должны были оказать серьезное демографическое влияние на ранних этапах генетических примесей, давших начало различным группам шнуровой керамики", — говорит Рингбауэр.

Новый метод проверки древней ДНК дает исследователям новый вычислительный инструмент. Выявляя близких и дальних биологических родственников, он позволит пролить свет на жизнь наших предков. При этом, как в малом масштабе, имеющем отношение к пониманию жизненных историй людей и их родственников, так и в более крупном, затрагивающим культурно-исторические события.

Исследование опубликовано в Nature Genetics.