Древние геномы из Камеруна и африканская история человечества

Представления ученых о раннем (африканском) этапе истории современного человека опираются на ограниченное количество генетических данных, поскольку ДНК в экваториальном климате обычно плохо сохраняется. Вот почему новые работы в этой области привлекают много внимания. Статья в журнале Nature посвящена первому анализу древней ДНК человека из западной части Центральной Африки, с территории современного Камеруна.

Команда генетиков под руководством авторитетного специалиста по древней ДНК Дэвида Райха (Медицинская школа Гарварда) работала с останками из захоронения в пещере Шум Лака на северо-западе Камеруна. Это один из самых известных археологических сайтов эпохи позднего плейстоцена и голоцена в Западной Африке; возраст наиболее древних следов обитания человека в Шум Лака — 30 тысяч лет назад. Там обнаружены 18 костных останков; ДНК была извлечена из шести, а образцы четырех индивидов периода позднего палеолита — железного века оказались пригодными для анализа. Два более древних индивида (2/SE I и 2/SE II) с датировкой около 8000 лет назад — мальчики 4 и 15 лет; два более молодых (4/A и 5/A) с датировкой 3000 лет назад — мальчик 8 лет и девочка 4 лет.

ДНК секвенировали методом Illumina, проанализировав около 1,2 млн SNP на геном. Итоговое покрытие составило от 0,7х до 7,7х. Для двух индивидов, 2/SE II и 4/A, выполнили также полногеномное шотган-секвенирование с покрытием 18,5х и 3,9х соответственно. Для сравнения использовали геномные данные 63 современных индивидов из пяти популяций Камеруна.

Гаплогруппы как митохондриальной ДНК, так и Y-хромосом мальчиков оказались характерными для современного населения Африки южнее Сахары. По мтДНК два более древних индивида несли гаплогруппу L0a, широко распространенную в Африке, а два более молодых — L1c, которая характерна как для земледельцев, так и для охотников-собирателей Центральной и Западной Африки.

Что касается Y-хромосомы, то индивиды 2/SE I и 4/A несли гаплогруппу В (часто встречающуюся у современных охотников-собирателей Центральной Африки), а Y-хромосома 2/SE II принадлежала к гаплогруппе A00. Это древнейшая ветвь на дереве Y-хромосомы, она возникла от 300 до 200 тысяч лет назад, и из ее деления впоследствии образовались все ныне существующие ветви. Сегодня A00 встречается только в Камеруне, особенно на западе страны. Значит, на данной территории эта ветвь просуществовала как минимум 8000 лет.

Проанализировав геномы по сегментам общего происхождения (identical by descent , IBD), ученые вычислили степень родства детей. Более древние 2/SE I и 2/SE II оказались связаны родством четвертой степени, а более молодые 4/A и 5/B — родством второй степени (то есть имеют 25% общих генов и могли быть дядей и племянницей, тетей и племянником, единокровными или единоутробными братом и сестрой). Этот факт согласуется с мнением археологов, что захоронения в Шум Лаке были семейными.

Использовав метод анализа главных компонент, авторы показали, что индивиды из Шум Лаки генетически ближе всего к современным охотникам-собирателям из Центральной Африки. В то же время современные охотники-собиратели из Камеруна не являются их прямыми потомками. Не подтвердилась гипотеза, что индивиды из Шум Лаки принадлежали к предковой популяции для носителей языков банту, генетически они ближе к носителям языковой ветви грассфилдс, сестринской по отношению к банту.

Анализируя древние геномы из Камеруна, авторы по-новому взглянули на африканский период истории современного человека. Они выделяют в этом периоде четыре основных линии. На построенном ими филогенетическом дереве расположены три основных узла ветвлений. В первом узле разделяются охотники-собиратели Южной Африки и Центральной Африки; последние затем делятся на восточную и западную ветви; западная дала начало индивидам из Шум Лаки. Ранее самой древней группой, отделившейся от общего ствола, считались южноафриканские охотники-собиратели (250–200 тысяч лет назад). Новые данные показали, что центральноафриканские охотники-собиратели отделились в то же время или даже раньше (300–200 тысяч лет назад).

Второй крупный узел ветвления разделил популяции Западной Африки, Восточной Африки и дал начало ветви, вышедшей из Африки, то есть всему неафриканскому человечеству. Авторы подтвердили гипотезу, согласно которой отделение данной ветви произошло в Восточной Африке; датировка этого события — от 80 до 60 тысяч лет назад. На митохондриальном дереве оно маркируется появлением гаплогруппы L3 (в Восточной Африке около 70 тысяч лет назад), а на Y-хромосомном дереве – появлением гаплогруппы СТ. Третий узел ветвления связан с выделением популяций языков банту.

Генетики также нашли, что как древние, так и современные африканские популяции имеют примеси неизвестных пока генетических компонентов (авторы обозначают их как ghost — «призрачные»). Они надеются исследовать больше древних геномов, чтобы прояснить эту и другие детали нашего африканского прошлого.