Специалисты считают, что генная инженерия сельскохозяйственных культур, позволяющая придавать им яркие цвета, может значительно упростить процесс выращивания продуктов без использования пестицидов, так как это сделает обнаружение сорняков более эффективным. Они утверждают, что это станет все более актуальным по мере того, как выносливые и климатически устойчивые "сорняки" будут в будущем использоваться в качестве продуктов питания. Об этом говорится в отчете, опубликованном в журнале Trends in Plant Science.
Майкл Палмгрен, ведущий автор исследования и ученый-растениевод из Копенгагенского университета, объяснил журналу The Guardian: "Мы можем изменять характеристики растений, такие как форма листьев, цвет волосков и даже спектр света, который они испускают, но который не виден человеческому глазу. В больших масштабах возможно все". Он отметил, что необходимость различать сорняки и культурные растения становится все более важной при селекции сорняков.
В статье предлагается изменять геномы культур таким образом, чтобы они экспрессировали пигменты, как антоцианы (придающие чернике цвет) или каротиноиды (ответственные за оранжевый цвет моркови).
"Например, толстянка (Chenopodium album), которая ранее использовалась в Европе в качестве пищевого источника в железном веке, теперь является агрессивным сорняком на полях Европы", — добавил Палмгрен. "Почему бы не улучшить толстянку, чтобы сделать ее более устойчивой и не требующей особого ухода? Но как отличить ее от дикой толстянки? Изменения происходят только после формирования семян".
Сегодня наука позволяет нам находить гены, отвечающие за желаемые характеристики, которые наши предки выбирали у культурных растений, что позволяет гораздо быстрее создавать новые культуры с этими характеристиками с помощью генной инженерии. Многие дикие растения более устойчивы к экстремальным погодным условиям, чем современные культурные растения, поэтому их селекция может помочь предотвратить нехватку продовольствия при изменении климата.
Однако новые культуры, скорее всего, будут напоминать сорняки, из которых они были выведены. Поэтому для упрощения процесса их удаления без применения пестицидов ученые предлагают создавать визуально отличимые растения, которые роботы-пропольщики смогут легко различить среди сорняков.
"Отличие новых культур от диких растений, которые похожи на них, может стать серьезной проблемой при борьбе с сорняками", — пишут исследователи. "Редактирование генов для улучшения визуального распознавания растениями-роботами может эффективно решить эту проблему".
Кроме того, новый метод борьбы с вредителями, основанный на нанотехнологиях, позволяет доставлять пестициды глубоко в почву, обеспечивая эффективное решение для борьбы с заражением нематодами на корневом уровне и одновременно уменьшая вред для окружающей среды. Это может стать новым методом борьбы с сельскохозяйственными вредителями, который целенаправленно лечит посевы, зараженные глубоко под землей, с меньшим количеством пестицидов.
Распространено мнение, что «королевская болезнь» поражает только мужчин, а женщины могут быть лишь её носителями. Мы решили проверить, корректно ли такое убеждение.
Спойлер для ЛЛ:неправда
О том, что гемофилия — болезнь исключительно мужская, пишут в некоторых медицинских справочниках и на сайтах учреждений здравоохранения. В памятке к официальному протоколу лечения этого заболевания, подготовленной Минздравом РФ, также не говорится о распространении гемофилии среди женщин. Во многих русскоязычных публикациях об этой болезни в СМИ и блогах упоминают страдавшего от неё цесаревича Алексея, который, как считается, унаследовал гемофилию от матери, а та — от своей бабушки, британской королевы Виктории. Впрочем, о проявлениях гемофилии у женщин в таких текстах зачастую ничего не сказано. О редких случаях гемофилии у женщин вскользь рассказывают авторы научно-популярных статей.
Гемофилия — это наследственное нарушение свёртываемости крови. В зависимости от того, каких групп веществ (факторов свёртываемости) не хватает организму, выделяют гемофилию А (вызвана недостатком фактора VIII) и гемофилию B (вызвана недостатком фактора IX). Также гемофилией иногда называют дефицит фактора свёртываемости крови XI, чаще всего встречающийся у евреев-ашкеназов, однако её тип наследования и клинические проявления значительно отличаются от более распространённых типов А и В, поэтому в современной научной литературе её к гемофилии не относят. Гемофилия характеризуется повышенной кровоточивостью с первых дней жизни — подкожными, межмышечными, субфасциальными, забрюшинными гематомами, кровотечениями из дёсен и носа, кровоизлияниями во внутренние органы, глаза, суставы. Возникать они могут как из-за травм или операций, так и без них — из-за уязвимости стенок сосудов. Выделяют три степени гемофилии: лёгкую (уровень фактора свёртываемости VIII или IX от 5% до 40% от нормы), среднюю (от 1% до 5% от нормы) и тяжёлую (менее 1% от нормы).
Представление о гемофилии как о болезни, проявляющейся исключительно у мужчин, вероятно, возникло именно из-за её распространённости среди членов правящих домов Европы рубежа XIX–XX веков. Проявления недуга были заметны у сына Николая II цесаревича Алексея, немецких, испанских и других принцев, но не у их сестёр или матерей. Общим предком наследников была британская королева Виктория.
Этот феномен позднее изучили генетики. Выяснилось, что производство фактора свёртываемости VIII и IX закодировано на Х-хромосоме. Так как у мужчин Х-хромосома всего одна (хромосомный набор XY), им достаточно унаследовать одну повреждённую Х-хромосому от матери, чтобы фактор свёртываемости не производился в нормальном количестве, то есть проявилась гемофилия. Хромосомный набор женщины — ХХ, одна хромосома наследуется от матери, вторая — от отца, то есть, чтобы женщина заболела гемофилией, она должна получить по одной повреждённой хромосоме от обоих родителей. Однако до середины прошлого века продолжительность жизни мужчин, страдающих этим недугом, была очень невысокой — юноши с гемофилией в среднем доживали лишь до 20 лет и в подавляющем большинстве не успевали оставить потомство.
Ситуация изменилась благодаря разработке методов заместительной терапии. Сейчас продолжительность жизни мужчин с гемофилией лишь на десять лет ниже средней, поэтому и вероятность рождения у них дочерей, унаследовавших заболевание, выросла. В 2023 году в мире гемофилией болели примерно 400 000 мужчин, женщин-носительниц же было в 1,6 раза больше, то есть примерно 640 000. Если один из этих 400 000 мужчин встретит одну из этих 640 000 женщин, их дочь точно получит повреждённую Х-хромосому отца и с вероятностью 50% такую же от матери. Вероятность этого события представляется невысокой, однако в сообществах, практикующих родственные браки, она выше.
Вместе с тем только 70% случаев гемофилии связаны с наследованием мутации от родителей. Остальные 30% — так называемая спорадическая гемофилия, когда мутация в гене возникает сама по себе. Такое изменение может произойти с равной вероятностью и у мужчин, и у женщин, а их дети уже могут унаследовать повреждённую копию гена. Вполне вероятно, что у королевы Виктории возникла именно спорадическая гемофилия — по крайней мере, нет данных, свидетельствующих, что у её родителей были проблемы со свёртываемостью крови. Однако такая мутация, произошедшая у женщины, обычно делает её не больной, а лишь носительницей, как это было с Викторией, а затем и с теми её дочерьми, которые унаследовали повреждённую хромосому.
Впрочем, носительниц нельзя автоматически относить к людям без проблем со свёртываемостью крови. Всё дело в лайонизации Х-хромосом — процессе, названном в честь учёной Мэри Лайон. Чтобы две копии X-хромосом в организме самки не образовывали вдвое больше соответствующих генов, чем у самцов, одна хромосома в каждой клетке «выключается». Как происходит выбор, учёным до конца непонятно — скорее всего, организм делает его случайно. Однако распределение почти равномерно, то есть примерно в половине клеток женского организма «выключена» материнская X-хромосома, а в половине — отцовская. Если равенство нарушено «в пользу» мутировавших хромосом, у женщины проявляются проблемы со свёртываемостью крови. По данным Европейского консорциума по вопросам гемофилии, из-за лайонизации в среднем у женщин-носительниц примерно 50% от нормального уровня фактора свёртываемости. Более того, если у мужчин, находящихся на терапии, гемофилия проявляется, когда уровень фактора свёртываемости падает ниже 40% от нормы, у женщин аномальные кровотечения могут проявляться, когда этот показатель находится между 40% и 60% (в таком случае обычно говорят о симптоматическом носителе).
Получается, что женщина может болеть гемофилией, то есть страдать от дефицита фактора свёртываемости, в трёх случаях:
если она дочь отца, больного гемофилией, и матери-носительницы;
если она унаследовала повреждённый ген от одного из родителей, а в результате лайонизации в её организме «выключено» больше здоровых Х-хромосом;
если она рождена от здоровых родителей, но в её геноме произошла спонтанная мутация и в результате лайонизации в её организме также «выключено» больше здоровых Х-хромосом.
По оценке Всемирной федерации гемофилии, в 2012 году в мире жили около 364 000 мужчин с гемофилией типа A, 97 000 мужчин с гемофилией типа B и чуть больше 359 000 женщин, которые страдали от аномальных кровотечений, связанных с одним из трёх описанных выше путей появления этого заболевания. То есть мужчин, больных гемофилией, ненамного больше, чем страдающих от неё женщин (примерно 56% и 44% соответственно).
Гемофилия у женщин в сравнении с мужчинами осложняется целым рядом дополнительных проблем. Во-первых, они испытывают более обильную и затяжную менструацию — меноррагию, которая из-за значительных кровопотерь может приводить к железодефицитной анемии. Обильные менструации могут подталкивать женщин к сокращению социальной активности. Помимо этого, они подвержены кровотечениям во время овуляции и в период перед наступлением менопаузы, а также кровотечениям в простые кисты яичников, что требует неотложного оперативного вмешательства. В некоторых случаях женщинам с гемофилией даже проводят гистерэктомию. Во-вторых, беременность у женщин с гемофилией сопряжена с повышенным риском жизнеугрожающих кровотечений, как во время родов, так и в последующие недели. Впрочем, обычно женщины страдают от лёгкой и средней формы гемофилии, тяжёлая же проявляется преимущественно у мужчин.
При этом получение адекватной медицинской помощи для женщин, страдающих от этого заболевания, затруднено. Швейцарская фармакологическая компания Roche отмечает, что их обычно исключают из важных клинических исследований — из-за ежемесячных колебаний уровня гормонов тестировать препараты на женщинах сложно. Поэтому многие инновационные методы лечения разработаны с участием исключительно добровольцев-мужчин и одобрены регуляторами только для них.
Таким образом, считать, что гемофилия — исключительно мужское заболевание, а женщины могут быть только её носительницами, абсолютно неверно. Во-первых, женщина будет болеть гемофилией, если унаследует по одной повреждённой X-хромосоме от отца и от матери. Во-вторых, примерно каждый третий случай гемофилии получен в результате спонтанной мутации, а не вместе с генами родителей. В-третьих, даже с одной повреждённой хромосомой женщина-носительница может страдать от аномальных кровотечений, так как из-за процесса лайонизации примерно половина здоровых Х-хромосом будет в «выключенном» состоянии. Как показывают исследования, женщин с гемофилией совсем немногим меньше, чем мужчин.
В общем смысле, гены «предрасполагают» человека реагировать на окружающую его среду определённым образом, однако именно от окружающей среды зависит какие гены у человека будут работать активнее, а какие и вовсе не проявятся.
Следовательно, если у вас в роду есть предрасположенность к заболеванию депрессией это ещё не даёт никаких гарантий, что у вас обязательно рано или поздно будет депрессия. Наличие «депрессивных» генов делает вас более уязвимым к стрессовым факторам, но не провоцирует у вас возникновение депрессии. Даже можно сказать, что само осознание, что у вас есть предрасположенность к депрессии (мысли об этом) провоцирует у вас развитие депрессии больше, чем ваша генетическая склонность к депрессии :)
Гены влияют на то, как вы реагируете на среду вокруг, а среда определяет какие из ваших генов проявятся с наибольшей вероятностью. Неприятные генетические склонности можно успешно нивелировать (сгладить) благодаря созданию благоприятной среды для развития человека!
Как и когда работать генам зачастую решают факторы окружающей среды. Например, если мне тяжело искать воду, мои гены мобилизуются и активируют все свои биологические возможности, которые помогут мне начать лучше искать воду.
Исследования влияния генов на особенности поведения человека продолжаются до сих пор, но уже можно утверждать, что факторы окружающей среды оказывают значительное влияние на то какие именно гены проявятся у человека и как он будет исходя из этого себя вести.
В наших силах обернуть наш геном себе во благо – создать для себя и своих детей среду, в которой наши гены (наша биология) будут раскрываться наилучшим образом.
Их есть у нас! Красивая карта, целых три уровня и много жителей, которых надо осчастливить быстрым интернетом. Для этого придется немножко подумать, но оно того стоит: ведь тем, кто дойдет до конца, выдадим красивую награду в профиль!
Вставка с кукурузой опечатка. Речь идёт о пшенице однозернянки, Эйнкорн. Уточнение в комментариях.
Введение
Сегодня окунемся в загадочное прошлое и перенесемся на 5500 лет назад в Центральные Альпы, чтобы обсудить мумию Эци, которого прозвали «ледяным человеком». В своё время находка этой мумии произвела настоящий фурор и привлекла к себе внимание археологов и историков, поскольку она предоставила редкую возможность исследовать останки древнего человека, практически не подвергшегося разложению за тысячи лет. Кроме того, научные исследования Эци позволяют ученым расширить наши знания о древних людях: их физиологии, образе жизни, адаптации к окружающей среде и даже медицинские аспекты их жизни. Анализ образцов тканей, ДНК и других артефактов, найденных с Эци, предоставляет ценную информацию о генетическом наследии и эволюции человека.
То самое место, где нашли обледеневшее тело возрастом 5500 лет.
И памятная доска.
Открытие мумии
19 сентября 1991 года два немецких альпиниста Хельмут и Эрика Симон обходили альпийскую вершину Зимилаун, что находится на границе Италии и Австрии. Однако их прогулка была омрачена находкой человеческого тела в подтаявшем леднике, и туристы, увидев останки, подумали, что нашли останки недавно умершего альпиниста. Они тут же сообщили в правоохранительные органы, и уже на следующий день на место находки были отправлены жандармы.
Горный жандарм попытался вытащить тело, которое вмерзло в лёд, однако даже ледорубы и дрель не позволили ему этого сделать. В столь скрупулезное дело вмешалась и отвратительная погода, поэтому все работы были приостановлены. Тело было извлечено только через три дня, 22-го числа, и останки сразу же передали судмедэкспертам в Инсбрук вместе с другими предметами, которые были найдены поблизости.
Хельмут Симон воспользовался фотогеничностью героя нашей статьи и сфотографировал тело, которое нашли они с женой.
Уже 24 числа на месте находку исследовал археолог Конрад Шпиндлер, и на основе типологии топора он датировал находку с примерным возрастом «не менее четырех тысяч лет». Шпиндлер оказался прав, образцы тканей с останков были проанализированы, и смерть человека Эци была датирована приблизительно между 3239 и 3105 годами до н. э.
Внешний вид и скелет.
Теперь приступим к самому интересному – внешнему виду красавца Эци. На момент смерти сорокапятилетний кареглазый бородатый мужчина, ростом в 160 см весил всего лишь 50 кг. Видимо для своих лет он выглядел совсем как старик, его глаза были глубоко посажены, а лицо с впалыми щеками изборождено морщинами. Было бы справедливым указать, что для эпохи медного века 45 лет было довольно солидным прожитым возрастом.
Реконструкция лица Эци. Но, судя по последним данным, он был намного смуглее.
Волнистые волосы Эци были темного цвета, и при их анализе было выявлено довольно большое содержание частиц меди и мышьяка. Исследовав топор Эци, который состоял на 99,7% из чистой меди, некоторые из ученых пришли к выводу, что Эци занимался выплавкой меди. Но я не могу согласиться с этой точкой зрения, потому что эти выводы, как мне кажется, слишком натянуты. Достаточно вспомнить знаменитое расследование с мышьяком в волосах южноамериканских мумий доколумбовых цивилизаций. Инки и чинчорро страдали от хронического отравления из-за употребления загрязненной воды или добавления в пищу растений, которые были орошены этой водой. Возможно, что это всё-таки было связано непосредственно с производством мышьяковой бронзы, где вместо олова с медью соединяется вредный мышьяк.
Так, первой профессией, которой наделили учёные Эци, был металлург. Но затем, исследовав пропорции бедренной кости, таза и большой берцовой кости Эци, высказали предположение, что этот человек часто передвигался по холмистой и гористой местности, что совсем не характерно для других европейских культур медного века. Поэтому некоторые сразу же определили Эци в пастуха, который совершал выпас животных на холмистой местности.
Зубы и желудок. Пожалуй, для нас это самые интересные части тела Эци, которые могут нам поведать намного больше, чем его волосы или кости.
Ну, во-первых, у Эци совсем отсутствовали зубы мудрости, другие же зубы его челюсти не были совершенно здоровыми, как бы не говорили адепты настоящей, не магазинной пищи... У зубов найденного тела был значительный износ, который был вызван углеводной диетой и постоянным пережевыванием жесткой клетчатки, например злаковых. Верхняя челюсть слева была сильно изношена, что свидетельствует о том, что эту часть челюсти Эци использовал в качестве инструмента для обработки дерева, кожи, костей и других материалов. Вполне возможно, что, если ваш скелет найдут спустя несколько тысяч лет, учёные смогут установить, какими зубами вы открывал пиво.
Место находки ледяного человека выделено красным.
Во-вторых, анализ пыльцы, оставшейся на зубной эмали Эци говорит нам о том, что он не мог провести своё детство на содержащей известь земле и видимо родился и провёл свою юность неподалеку от южно-тирольской деревни Фельдтурнс, к северу от Больцано. Во взрослом возрасте он эмигрировал на 50 километров севернее.
Перейдем к содержимому живота, где было припасено немало интересного для ученых. Анализ содержимого показал частично переваренное мясо горного козла, то есть, судя по всему, Эци поел не менее чем за два часа до смерти. В желудке «ледяного человека» были найдены и зерна пшеницы. Анализ же кишечника предоставил ученым еще одну интересную картину. Эци кушал два раза за сутки в день своей смерти. Первый приём пищи состоял из мяса серны, козлоногой антилопы, обитающей на территории южных Альп. В качестве приправы, вкусовой добавки или, возможно, гарнира использовались различные коренья и фрукты. Второй приём пищи Эци состоял из мяса благородного оленя с травяным хлебом. В качестве зерна использовались кукурузные отруби, которые, судя по всему, потреблялись в виде хлеба.
В это сложно поверить, но анализ волос Эци не остановился на одном только составе мышьяка и меди. Волосы «ледяного человека» позволили изучить рацион Эци за несколько месяцев до его смерти. Пыльца указывала на присутствие пшеницы и бобовых, что представляет особый интерес для учёных. Возможно, в дальнейшем анализ продвинется дальше, и мы сможем понять, принимал ли Эци в пищу дикорастущую пшеницу или уже одомашненную. Другим интересным моментом является присутствие прекрасно сохранившихся пыльцевых зёрен хмелеграба обыкновенного, клетки внутри остались нетронутыми. Это значило, что на момент смерти Эци она была свежей. Это позволило нам составить приблизительную хронологическую карту смерти Эци, так как хмелеграб начинает цвести в апреле, а значит, герой нашей статьи умер или был убит весной.
Но самой настоящей загадкой является наличие в желудке Эци шести видов мха, что весьма и весьма странно. Дело в том, что мох совершенно не имеет никакой питательной ценности. Некоторые учёные полагают, что мох мог использоваться в качестве обёртки для еды или, возможно, в качестве повязки для ран на руке и плече.
При исследовании останков было обнаружено, что Эци делил свой кишечник с паразитом, круглым червём власоглавом. Это может говорить о том, что «ледяной человек» страдал от частых болей в животе и голове, власоглав мог привести своего носителя и к частым головокружениям.
Яйцо власоглава.
Самец власоглава.
К сожалению, от Эци уцелело только два ногтя, однако на одном из найденных были обнаружены три линии Бо. Линии Бо представляют из себя поперечные линии на ногтях с характерным углублением, возникают в результате каких-либо нарушений обменных процессов веществ и тяжелых заболеваний, например, при шоке, лихорадке или инфаркте миокарда. Количество таких линий можно напрямую отождествить с количеством заболеваний, то есть получается, что наш «ледяной человек» как минимум трижды болел серьёзными заболеваниями.
Линии Бо. Посмотрите внимательно на свои ногти
Также исследователям благодаря мультиспектральной съемке удалось обнаружить 61 татуировку на теле. Судя по всему, они создавались таким нехитрым образом. Пигмент из каменной золы (или сажи) втирался в небольшие надрезы или же проколы. Мы знаем несколько причин нанесения татуировок в древности. В Китае и Японии их использовали как клеймо для преступников, в Египте они представляли собой магическую защиту, однако, как оказалось, для Эци был совершенно другой случай.
Учёные провели рентгеновское облучение костей погребенного и заметили такую особенность, что большинство татуировок совпадает с наиболее деградировавшими со временем частями тела — поясница, колени и голени. Это навело исследователей на размышления о том, что подобные татуировки делались в качестве лечебной профилактики. Однако сложно понять, предназначалось ли это в ритуально-магической обёртке или подобные надрезы были подобны точечному массажу. Одна из татуировок Эци была нанесена на живот Эци, что могло свидетельствовать о том, что «ледяной человек» желал избавиться от боли в животе, вызванной паразитом власоглавом.
Татуировки Эци
Генетический анализ
В 2000 году учёные впервые разморозили Эци, чтобы взять из кишечника образцы ДНК, которые содержатся в митохондриях. Анализ показал, что Эци принадлежал к митохондриальной гаплогруппе К1, к которой сейчас принадлежит около 8 процентов европейцев. Но оказалось, что геном «ледяного человека» не принадлежит ни к одному из трёх известных кластеров, поэтому выделили особый кластер и назвали его K1ö, где ö — первая буква имени Эци.
В 2012 году впервые был проведен анализ полного генома Эци, а в 2023 году была опубликована более полная версия генома с меньшим загрязнением современными генами. Оказалось, что Эци имел высокий генетический риск атеросклероза и непереносимости лактозы, а также обнаружены последовательности ДНК Borrelia burgdorferi, связанные с болезнью Лайма. Кстати говоря, это говорит о том, что во времена уже развивающегося сельского хозяйства и животноводства еще была распространена непереносимость лактозы.
Недавние исследования генома Ледяного человека, или Эци, раскрывают новые аспекты его происхождения и физических особенностей. Исследование, проведенное в 2023 году, привело к нескольким важным выводам.
По данным исследования, геном Эци содержит высокую долю анатолийско-фермерской родословной, достигающую 90%. Это является самым высоким процентом среди европейских популяций того времени и указывает на тесные связи с древним населением из Анатолии. Отмечается также отсутствие значительного вклада европейской родословной, связанной с охотниками-собирателями, что противоречит предыдущим результатам. Это объясняется загрязнением генома современными генами, что затрудняло его анализ в предыдущих исследованиях.
Распространение земледелия из Юго-Западной Азии в Европу и Северо-Западную Африку между 9600 и 4000 годами до нашей эры
В 2023 году решили провести более тщательный анализ, и взятые с тазовой кости образцы ДНК были отправлены на секвенирование в Германию. Результат подтвердил, что Эци имел поразительное сходство с анатолийскими фермерами. Удивительно, что у Ледяного человека было лишь небольшое количество ДНК европейских охотников-собирателей, что указывает на его генетическую изоляцию в то время.
Анализ маркеров пигментации кожи подтвердил, что кожа Ледяного человека была гораздо темнее, чем у современных европейцев, а также обнаружил генетические маркеры облысения. Эти результаты позволяют сделать предположения о его внешности и состоянии здоровья.
Одежда и инструменты
Гардероб Эци включал в себя плащ из сплетённой соломы, пояс, штаны, кожаное пальто, шапку из медвежьей шкуры с кожаным ремнём. К поясу был пришит мешок с полезными для выживания вещами: кремень, скребок, сверло, шило и высушенный гриб, использовавшийся в качестве трута.
Привлекла внимание и обувь, низ которой был из медвежьей шкуры, а верхняя часть была сделана из оленьей кожи — водонепроницаемая и широкая, она предположительно предназначалась для снега. Вместо носков Эци использовал траву, которую обвязывал вокруг ног. Штаны были сшиты из кожи овцы, причем, если верить митохондриальному анализу, козы эти уже были одомашнены в Центральной Европе.
Реконструкция одежды.
Одним из наиболее примечательных находок является медный топор с тисовой рукоятью, а также кремневый нож с ручкой из ясеня. Был найден колчан с 14 стрелами, причем большинство из них были без наконечников. Две сломанные стрелы (причина неясна до сих пор) имели наконечники из кремня и даже оперение. Эти предметы вместе с другими многочисленными другими артефактами представляют собой не только инструменты, но и отражение технологического уровня и культурных практик древних обществ.
Реплика топора Эци
Реконструкция обуви Эци
Интерес вызывают также связки грибов-трутовиков, использованных, вероятно, для медицинских или технологических целей. Детальное изучение состава огнива, изготовленного из трутовика настоящего, раскрывает его многофункциональное назначение в древних обществах. Например, найденный гриб чага обладает противоглистными свойствами, а трутовик мог использоваться в качестве разжигания огня, потому что вместе с этим был найден и пирит, который применялся для добычи искры.
Наиболее крупный предмет, найденный рядом с телом Эци, был тисовый лук длиной 182 сантиметра, то есть был на голову выше своего хозяина. Созданные археологами реплики подобного лука говорят о том, что по своим техническим характеристикам они напоминают современные.
Смерть Ледяного человека.
Ну что ж, теперь приступим к другой загадке. А именно ответим на вопрос о том, как погиб герой нашей статьи.
Первоначальной причиной смерти считалось переохлаждение человека медного века во время снежной бури. Однако со временем открылось всё больше различных деталей, которые опровергли эту теорию.
В 2001 году над останками потрудились рентген и компьютерная томография. Оказалось, что во время смерти у Эци застрял в левом плече наконечник стрелы, что, впрочем, подтвердила и небольшое отверстие на его так называемом «пальто». Если верить медикам, то эта рана была бы смертельна даже при нынешней развитой медицине. Но позже оказалось, что древко стрелы было извлечено перед смертью, судя по всему, самим убийцей. При дальнейшем исследовании были обнаружены ушибы и порезы на руках и груди.
Также была найдена черепно-мозговая травма, которая свидетельствовала об ударе по голове. Проанализировав все полученные «ледяным человеком» травмы, учёные пришли к выводу, что Эци умер от потери крови после того, как стрела раздробила лопатку, повредив при этом нервы и кровеносные сосуды.
Учёные не остановились ни перед чем, чтобы ответить на вопрос, кто же убил Эци. Анализ ДНК на снаряжении Эци выявил как минимум кровь четверых людей. На его ноже была ДНК одного человека, двое — на наконечниках его стрелы, и четвертых — на его пальто. По всей видимости, Эци убил двух людей одной и той же стрелой, а кровь, найденная на его пальто, возможно, принадлежала его соплеменнику, которого он тащил на своей спине.
Стоит вспомнить ту позу, в которой нашли нашего «ледяного человека». Тело лежало лицом вниз, левая рука была согнута поперек груди. Судя по всему, его раненый товарищ, которого Эци тащил на спине, перевернул своего спасителя на живот, пытаясь извлечь из его лопатки древко стрелы.
Такова печальная и даже можно сказать эпическая история Эци — ледяного человека, который так много дал современным исследователям для понимания жизни людей в эпоху медного века.
Примечание: текста много, тема сложная и состоит из двух постов. Разделы – "Социокультурные изменения" и "Итоги" (Появление и сокращение генетического разрыва), во второй части.
Вступление
Генетическое разнообразие человеческих популяций Западной Евразии в значительной степени сформировалось в результате трех основных доисторических миграций:
1. Миграции охотников-собирателей, а именно анатомически современных людей, находящихся на ранней стадии социально-экономического развития, которые занимали территорию, примерно, с 45 тыс. лет назад. При этом вклад в последующие популяции внесли выжившие их линии после последнего ледникового максимума около 25-19 тыс. лет назад.
2. Далее, гораздо ещё более существенный вклад, внесли ранние неолитические земледельцы, пришедшие с Ближнего Востока примерно с 11 тыс. лет назад.
3. Степные скотоводы, распространившиеся из Причерноморско-Каспийской степи около 5000 лет назад, привнесли третью основную генетическую компоненту в популяции Западной Евразии.
Аутосомный генофонд практически всех европейских популяций по большей части состоит из различных пропорций этих предковых компонент, при этом независимо какие у них гаплогруппы.
Европейский континент заселялся людьми современной анатомии в несколько волн, при этом не все линии этих людей были предками современных. Первые «сапиенсы» Европы (более 40 тыс. лет назад) пересекались и скрещивались с неандертальцами, пока те совсем не вымерли. Об этой примеси свидетельствуют геномы людей из пещеры Бачо Киро в Болгарии, связанных с археологической культурой начального верхнего палеолита, и со стоянки Пештера-ку-Оасе в Румынии. Другие люди того периода, такие как женщина из пещеры Златый кунь Чехии и человек из Усть-Ишима России, не несут в своих геномах значительного количества неандертальского вклада, чем другие неафриканские группы. При этом люди, жившие в Европе более 40 тыс. лет назад, не оставили существенных следов в генетическом составе современных евразийских популяций, что говорит о том, что они в значительной степени вымерли или были ассимилированы последующими группами людей современной анатомии.
В те времена, на демографию древних людей влияли различные факторы, в том числе и климатические. Пик похолодания во время последнего ледникового максимума (LGM) был около 21 тыс. лет назад, когда Северная Европа была в значительной степени покрыта льдом, а южная граница ледниковых щитов проходила через Германию и Польшу. Многие участки Европы стали холодными пустынями с тундростепями и лесостепями на побережье Средиземного моря. А люди и животные переместились в южные широты, о чем свидетельствует, например, солютрейская культура на Пиренейском полуострове и на юге Франции. Другими предложенными рефугиумами или климатическими убежищами в тот период были Апеннинский полуостров, Балканы и юго-восточная часть Европейской равнины.
А в результате послеледниковой колонизации, палеогенетический анализ выявил разделение популяций охотников-собирателей на западных и восточных. Источники родословной западных охотников-собирателей (WHG) связаны с носителями эпиграветтской, азилийской и других эпипалеолитических культур генетического кластера Виллабруна, появление которого обусловлено миграциями в конце ледникового периода и появлением новой генетической компоненты, связанной с Ближним Востоком того времени, начиная с бёллинг-аллерёдского потепления около 14 тыс. лет назад, что археологически коррелирует с культурными переходами.
А родословная восточных охотников-собирателей (EHG) демонстрирует дальнейшую примесь с верхнепалеолитическими популяциями Сибири - древними северными евразийцами (ANE).
Предковый состав западных охотников-собирателей (WHG) был регионально изменчивым в мезолитических популяциях. Если охотники и собиратели из Британии и северо-западной континентальной Европы продемонстрировали однородный состав от палеолита и мезолита, а также вплоть до неолитической экспансии около 6000 лет назад, то их коллеги из Испании, представляли собой смесь людей из двух рефугиумов, когда к генетическому профилю кластера Виллабруна, добавляется примесь от более ранних местных пиренейских охотников-собирателей, связанных с солютрейской и мадленской культурами верхнего палеолита.
Этот генетический профиль сохранился во время последнего ледникового максимума в Юго-Западной Европе около 25-19 тыс. лет назад.
А время появления примеси сформировавшей восточных охотников-собирателей (EHG), оценивается в 15–13 тыс. лет назад, однако её пропорции в популяциях, по-видимому, соответствуют клине, которая в целом коррелирует с географией, так охотники-собиратели Прибалтики и Украины демонстрируют большее сходство с предками кластера Виллабруна, чем охотники и собиратели западной части современной России, у которых было больше вклада от древних северных евразийцев (ANE).
В свою очередь скандинавские охотники и собиратели продемонстрировали различные пропорции смеси западных и восточных охотников и собирателей (WHG и EHG) в позднем мезолите.
Стоит отметить, что охотники и собиратели мезолита и тем более палеолита, были очень разнообразны и неоднородны, но из-за ограниченного количества данных, наши знания о мезолитической структуре населения и процессах демографического смешения долгое время были скудны и содержали существенные хронологические и географические пробелы в информации. Отчасти это объясняется малым количеством хорошо сохранившихся мезолитических человеческих останков возрастом более 8000 лет, а отчасти и потому, что большинство исследований древней ДНК, посвященных периодам мезолита и неолита, были ограничены преимущественно находками из Европы.
1/3
Хотя давно напрашивается более детальная классификация охотников и собирателей по их характерным отличиям. Так, археологические данные указывают на условную границу от восточной Балтики до Черного моря, к востоку от которой сообщества охотников и собирателей существовали гораздо дольше, чем в Западной Европе, несмотря на аналогичное расстояние до центра распространения раннего земледелия на Ближнем Востоке.
Компоненты восточного и западного происхождения у охотников-собирателей в этом пограничном регионе сильно различаются, но более точные представления о демографических процессах, связанных с разделением на восток и запад и о динамике численности населения к востоку от Европы, включая Северную и Центральную Азию за тот же период времени, весьма ограничены. В этих регионах термин «неолит» характеризуется культурными, экономическими и социальными изменениями, а также использованием керамики. К примеру, неолитические культуры степей Центральной Азии и таежного пояса России уже изготавливали керамику, однако продолжали вести прежний образ жизни с присваивающей экономикой, как у предшествующих мезолитических культур охотников-собирателей, с различными инновациями в зависимости от условий среды обитания. Однако пока недостаточно данных для понимания того, как неолитизация отличалась по своим срокам, механизмам и последствиям в разных уголках Евразии.
В Европе, кроме восточной её части, переход от охоты и собирательства к земледелию сопровождался прибытием мигрантов ближневосточного происхождения, практикующим производящее хозяйство на основе одомашненных растений и животных. С последующим значительным ростом населения. В Юго-Восточной, Центральной и Западной Европе анатолийские земледельцы впоследствии в некоторой степени смешались с местными охотниками и собирателями, а на территории Британии, прибывшие с континентальной Европы ранние европейские земледельцы полностью заменили местных охотников и собирателей.
А вот в восточно-балтийском регионе наблюдается заметно иная модель неолитизации, с появлением одомашненных животных только при появлении культуры шнуровой керамики (CWC) около 4800 лет назад. Аналогичным образом в Северном Причерноморье люди с генетическим профилем мезолитических охотников и собирателей тысячелетиями сосуществовали с земледельческими группами, расположенными дальше на запад.
И третий крупнейший генетический пласт в истории европейских популяций связан со степными скотоводами раннего бронзового века, как представители ямной культуры около 5 тыс. лет назад. Этот генетический профиль, быстро распространился по Европе посредством экспансии как носителей культуры шнуровой керамики (CWC), так и родственных ей культур.
Хотя предыдущие исследования выявили эти крупномасштабные миграции в Европу и Центральную Азию, основные аспекты, касающиеся демографических процессов, не решены. Ямная или степная родословная в общих чертах охарактеризована как смесь восточноевропейских (EHG) и кавказских охотников-собирателей (CHG), образовавшаяся в результате гипотетической смеси «северного» степного и «южного» кавказского источников. Однако точное происхождение этих предковых источников не было установлено. Более того, за некоторым исключением, известные гаплогруппы Y-хромосомы представителей ямной культуры не соответствуют гаплогруппам, обнаруженным у европейцев после 5000 тыс. лет назад и происхождение этой отцовской линии также не установлено. К тому же "степная" родословная в Европе до сих пор была выявлена только в смешанной форме, а детали и механизмы, с помощью которых эта родословная впоследствии распространилась вместе культурой шнуровой керамики (CWC), оставались неясными.
В новой работе учёные под руководством Эске Виллерслева из образцов, датированных радиоуглеродным методом при помощи ускорительной масс-спектрометрии, секвенировали геномы 317 человек, 309 из них датируются периодом от 11 до 3 тысяч лет назад.
А совместно с ранее опубликованными данными получилась выборка из 1600 древних геномов, секвенированных с помощью метода дробовика.
Географически 317 отобранных образцов охватывают обширную территорию Евразии, по долготе от Атлантического океана до озера Байкал, а по широте от Скандинавии до Ближнего Востока, и происходят из контекстов, которые включают курганы, пещеры, болота и дно водоёмов.
Географически образцы можно разделить на три региона:
1. Центральная, Западная и Северная Европа.
2. Восточная Европа, включая западную часть России, Беларусь и Украину.
3. Урал и Западная Сибирь.
Образцы включают представителей многих ключевых культур Западной Евразии мезолита, неолита и последующих периодов, такие как маглемозе, эртебёлле, воронковидных кубков (TRB) и шнуровой керамики или одиночных погребений в Скандинавии; импрессо или кардиумной керамики в Средиземноморье; кёрёш и линейно-ленточной керамики (LBK) в Юго-Восточной и Центральной Европе; и многие археологические культуры Украины, западной части России и Зауралья (как веретьё, льяловская, волосовская, китойская и др.). Выборка была особенно плотной в Дании, где сотня геномов, охватывала период от раннего мезолита до бронзового века. Обширная выборка была также получена из Украины, Западной России и Зауралья, охватывая период от раннего мезолита до неолита, примерно до 5000 лет назад.
Результаты
Полученный набор генетических данных позволил при анализе главных компонент использовать за основу древние геномы, и уже на них спроецировать положение современных популяций, а не наоборот, как это было во многих предыдущих исследованиях.
И хотя результаты согласуются с тем, что древние люди сильнее друг от друга генетически отличались, чем современные, такой подход позволил выявить ещё более значительные генетические различия между древними людьми, которые ранее не наблюдались, что отражает меньший эффективный размер их популяции и большую генетическую изоляцию.
Чтобы получить более точную генетическую характеристику в пространстве и времени, авторы использовали попарную идентификацию сегментов ДНК идентичных по происхождению, чтобы сгруппировать анализируемых людей в связанные кластеры сходного генетического происхождения, а не по культурным или территориальным признакам.
В более крупном масштабе они отражали ранее описанные группы западных и восточных охотников-собирателей, а вот в более мелком масштабе они сгруппировались не только в пределах ограниченных пространственно-временных диапазонов и/или археологических контекстов, но также продемонстрировали ранее неизвестные связи в более широких географических диапазонах.
Полученные кластеры далее использовались для моделирования состава предков последующих популяций.
Популяционная структура охотников и собирателей после максимума последнего оледенения (LGM)
До последнего ледникового максимума, популяции Евразии довольно сильно отличались и в разной степени смешивались с неандертальцами. Некоторые популяции пока остаются гипотетическими, как к примеру, так называемые, «базальные евразийцы» с незначительной или нулевой примесью от неандертальцев, их прямых образцов, подтвержденных генетикой, на данный момент нет, но генетические следы этой популяции были обнаружены у охотников-собирателей Кавказа и Западной Азии верхнего палеолита, а также у более поздних западноевропейских охотников и собирателей.
В данной работе авторы сообщают о генетических данных полученных из зуба женщины верхнего палеолита, жившей около 26-25 тыс. лет назад в окрестностях карстового грота Котиас Клде в современной Грузии, не путать с более молодыми образцами кавказских охотников-собирателей из этого археологического комплекса, у которых было менее 20% этой кавказской родословной верхнего палеолита. А сам геном этой представительницы Кавказа верхнего палеолита представляет собой смесь 76% западноевразийских охотников-собирателей верхнего палеолита (т.е. до максимума последнего оледенения) и 24% «базальных евразийцев». Кстати популяции Ближнего Востока верхнего палеолита, почти наполовину произошли от «базальных евразийцев», которые, практически не имели примеси неандертальцев и отделились от других неафриканских линий ещё до их разделения между собой. При этом западноевропейские охотники-собиратели, жившие после последнего ледникового максимума, моделируются как итоговая, за несколько событий, смесь 46% популяций, связанных с Кавказом верхнего палеолита, 22% европейцев, живших около 33-37 тыс. лет назад, связанных со стоянками Сунгирь и Костёнки и 32% древних популяций, связанных с Сибирью верхнего палеолита, как представитель стоянки Мальта, возрастом 24 тыс. лет, т.е. древних северных евразийцев.
В свою очередь восточноевропейские охотники-собиратели моделируются как смесь 58% популяций, связанных с обитателями стоянки Мальта в Прибайкалье, 28% популяций, связанных с Кавказом верхнего палеолита, как женщина из Котиас Клде (но в разные периоды, сначала 24%, а потом 4%) и 14% представителей Западной Азии верхнего палеолита. Эта смесь также проходила в несколько этапов. Тем самым новые данные подтверждают генетическое разделение охотников и собирателей в Восточной и Западной Европе после максимума последнего оледенения, когда люди снова расселялись по Евразии, при этом эти различия сохранялись на протяжении всего мезолита.
В анализе примесей, эти сложносоставные генофонды представлены отдельными компонентами. А различия между ними, а именно между западноевропейскими и восточноевропейскими охотниками-собирателями мезолита максимально выражены у представителей Италии, возрастом от 15 до 9 тыс. лет и Северо-Запада современной России возрастом от 11 до 8 тыс. лет.
Обратите внимание, что генетический состав одинаков даже у людей с разными гаплогруппами и наоборот, по всему геному люди с одинаковыми линиями гаплогрупп отличаются.
Кстати, в представлении сложных процессов, не стоит забывать о временных промежутках, о которых идёт речь.
Что касается североевропейских охотников и собирателей, то они отличались по пропорциям смеси компонент как у западноевропейских и восточноевропейских охотников-собирателей, за исключением Дании, где популяции продемонстрировали южноевропейское происхождение и были генетически схожи с охотниками-собирателями из Италии, возрастом от 15 до 9 тыс. лет. При чём эта родословная сохранялась в регионе на протяжении 5 тыс. лет.
В целом результаты указывают на то, что существовало по меньшей мере три отчетливые волны миграций охотников и собирателей в Скандинавию:
1. Первая волна связана с миграцией людей южноевропейского происхождения на территорию Дании и прибрежной части Юго-Западной Швеции.
2. Вторая волна в Прибалтику и Юго-восточную Швецию связана с популяциями из Юго-Восточной Европы.
И 3. Третья волна миграций на крайний север Скандинавии, а затем на юг вдоль атлантического побережья Норвегии связана с охотниками и собирателями с северо-запада современной России.
Эти миграции, вероятно, представляют собой послеледниковую экспансию из рефугиумов или районов-убежищ, общих как для людей, так и для многих видов растений и животных.
Стоит отметить, что генофонд европейских охотников-собирателей верхнего палеолита, живших до максимума последнего оледенения был в значительной степени заменён генофондом, происходящим из рефугиума в Южной Италии. На Пиренейском полуострове самые древние образцы из этого исследования, в том числе охотника-собирателя, возрастом около 9500 лет (NEO694) из бухты Санта-Майра на востоке Испании, показали преимущественно южноевропейское происхождение с незначительным вкладом охотников и собирателей верхнего палеолита, который, вероятно, отражает генофонд, связанный с мадленским периодом до максимума последнего оледенения.
А более поздние жители севера Пиренейского полуострова, были ближе к охотникам и собирателям Юго-Восточной Европы, демонстрируя около 40–30% вклада балканских охотников-собирателей.
Поток генов, связанных с охотниками-собирателям Юго-Восточной Европы был направлен и в Восточную Европу после мезолита, на территорию современной Украины и далее. А у двух человек из могильника мариупольского типа раннего энеолита (NEO212, NEO113 ) близ хутора Голубая Криница на юге Воронежской области, возрастом около 7300 лет, генетический профиль состоял уже из смеси более ранних охотников-собирателей с территории Украины с вкладом от 18 до 24% из источника, связанного с охотниками-собирателями Кавказа.
1/2
Поэтому на графике анализа главных компонент они отклонены в сторону Ирана и Кавказа. По расчётам эта примесь произошла примерно 8300 лет назад. Результаты указывают на более ранний генетический контакт между популяциями Кавказа и степи ещё до появления культур кочевников в Причерноморско-Каспийской степи. Помимо этого, этот контакт задокументирован западнее, чем предполагалось ранее.
Основные генетические изменения в Европе
Предыдущие исследования древней геномики задокументировали несколько эпизодов крупномасштабной смены населения в Европе за последние 10 тыс. лет, но 317 новых геномов из данной работы, заполняют важные пробелы в наших знаниях.
Анализ выявил глубокие различия в пространственно-временной динамике неолитизации между восточной и западной частями Европы вдоль пограничной зоны, простирающейся от Черного моря до Балтийского. К западу от этой пограничной зоны, переход к неолиту сопровождался крупномасштабными сдвигами в генетической родословной, от местных охотников-собирателей к земледельцам анатолийского происхождения (Boncuklu_10000BP). Этот переход в зависимости от региона охватывал обширный период времени, более 3 тыс. лет, от самых ранних свидетельств на Балканах около 8700 лет назад до 5900 лет назад в Дании.
В последующие периоды смешение между ранними европейскими земледельцами и местными охотниками-собирателями привело к частичному увеличению родословной охотников и собирателей во многих регионах Европы, но этот вклад редко превышал 10%, помимо заметных исключений, наблюдаемых у людей из района Железных ворот на границе современных Сербии и Румынии, а также у носителей культур ямочной керамики из Швеции и кардиумной керамики раннего неолита из Португалии, которые, по оценкам, содержат от 27 до 43% вклада от охотников и собирателей, как представители Пиренейского полуострова, возрастом от 9 до 7 тыс. лет (Iberia_9000BP_7000BP).
Обитатели эпохи неолита с территории современной Дании продемонстрировали до 25% генофонда охотников-собирателей (EuropeW_13500BP_8000BP), но преимущественно не местных.
Также обнаружены региональные различия в происхождении последующих неолитических групп. Так последующие неолитические популяции Западной Европы происходят от ранних земледельцев Южной Европы. А в последующие неолитические группы Восточной Европы и Скандинавии внесли свой вклад преимущественно ранние земледельцы Центральной Европы.
А вот с восточной стороны упомянутой пограничной зоны, на территории Прибалтики, Украины и западной части России, не наблюдается существенных генетических изменений, а предковые линии местных охотников и собирателей, без заметного вклада от анатолийских земледельцев,сохраняются примерно до 5 тыс. лет назад. Эта генетическая преемственность согласуется с археологическими данными, которые свидетельствуют о сохранении в этом обширном регионе групп охотников, рыболовов и собирателей, которые использовали керамику, но не практиковали земледелие и животноводство ещё на несколько тысяч лет.
Но несмотря на то, что влияние степной родословной на популяции Евразии хорошо известно, вопросы о её происхождении оставались не решенными. В данной работе авторы показывают, что состав степной родословной (Steppe_5000BP_4300BP) может быть смоделирован как смесь примерно 65% компонент, связанных с охотниками-собирателями, использующими керамику, из района Среднего Дона, как люди из могильника мариупольского типа Голубая Криница раннего энеолита на юге Воронежской области, возрастом около 7300 лет (MiddleDon_7500BP) и 35% компонент, связанных с охотниками и собирателями Кавказа, возрастом от 13 до 10 тыс. лет (Caucasus_13000BP_10000BP).
Таким образом, охотники-собиратели Среднего Дона, которые уже имели родословную, связанную с кавказскими охотниками-собирателями, являются неизвестным до сих пор ближайшим так называемым северным источником большей части родословной у людей, связанных с ямной культурой. При этом генетический состав людей из могильника Голубая Криница, отличается от такового у других древних людей из могильников мариупольского типа Приднепровья. Однако распространение степной родословной в Европе связно с культурой шнуровой керамики, носители которой представляют собой смесь предковых линий, связанных со степью и неолитическими земледельцами, происхождение которых может быть связано исключительно с культурой шаровидных амфор.
Это наблюдение имеет большое значение для понимания возникновения культуры шнуровой керамики. Хотя уже давно высказывались предположения о стилистической связи между керамикой культур шаровидных амфор и шнуровой керамики, включая использование сосудов в форме амфор и узоры, выполненные шнуром. При этом незадолго до появления самых ранних групп культуры шнуровой керамики восточные группы культуры шаровидных амфор и западные группы ямной культуры обменялись культурными элементами в лесостепной переходной зоне к северо-западу от Черного моря, где керамические амфоры и кремневые топоры культуры шаровидных амфор были включены в погребения ямной, а типичное для ямной использование охры встречалось в погребениях культуры шаровидных амфор, что указывает на тесное взаимодействие между этими группами. Предыдущие генетические анализы нескольких людей из зоны контакта предполагали, что эти контакты были ограничены культурным влиянием, а не примесью. Однако, в свете новых генетических данных, похоже, что эта зона — и, возможно, другие подобные зоны контакта между культурой шаровидных амфор и группами из степи (как из ямной культуры) — были ключевыми в формировании культуры шнуровой керамики, благодаря которой генетические компоненты, связанные со степью, и культурой шаровидных амфор, распространились далеко на запад и север, что привело к регионально разнообразным ситуациям взаимодействия и смешения.
При этом распространение культуры шнуровой керамики происходило преимущественно благодаря связям, которые были выстроены культурой шаровидных амфор в предшествующий период. Но несмотря на сходство по аутосомным данным, различные линии гаплогрупп Y-хромосомы у представителей культур шнуровой керамики и ямной предполагают, что известные на данный момент образцы представителей ямной культуры не подходят в качестве непосредственного источника степной родословной у носителей культуры шнуровой керамики.
Это предположение было подтверждено моделированием предковых компонент у европейцев со степным происхождением возрастом от 3 тыс. лет назад с участием представителей родственных ямной и афанасьевской культур, потому как модели показывают, что представители афанасьевской культуры, хоть и незначительно, но оказались более лучшим источником степной родословной у европейцев, несмотря на разное географическое распространение.
Стабильность популяций охотников-собирателей к востоку от Урала
В отличие от значительного числа геномов древних охотников-собирателей из Западной Евразии, которые были изучены до настоящего времени, геномные данные охотников-собирателей к востоку от Урала были скудны. Эти регионы характеризуются ранним появлением керамики из районов, расположенных дальше к востоку, они были населены сложными обществами охотников-собирателей с постоянными, а иногда и укрепленными поселениями. В данной работе сообщается о 38 новых образцах, 28 из которых от охотников-собирателей, использующих керамику 8300-5000 лет назад. Большинство этих геномов попадает на неолитическую степную клину, которая охватывает сибирские лесостепные зоны бассейнов рек Иртыш, Ишим, Обь, Енисей, а также озера Байкал.
Эти охотники и собиратели могут быть смоделированы как смесь компонент из трёх генетических кластеров:
1. Компонента западносибирских охотников-собирателей возрастом от 8300 до 7000 лет (SteppeC_8300BP_7000BP), доминировала в западной части лесостепной зоны.
2. Компонента охотников-собирателей Северо-Восточной Азии возрастом около 7500 лет (Amur_7500BP) или древних северо-восточных азиатов из пещеры Чёртовы ворота в Приморье, была максимально выражена у популяций Байкала.
И 3. Компонента представлена палеосибирской родословной возрастом 9800 лет (Siberian_9800BP) как у обитателя Дуванного Яра в низовьях реки Колымы, она снижались по мере удаления от озера Байкал на запад.
1/5
Авторы использовали кластеры также и для исследования пространственно-временной динамики генетического состава в степи и районе озера Байкал после неолита. Результаты подтверждают увеличение компоненты охотников-собирателей лесостепи возрастом от 7000 до 3600 лет (SteppeCE_7000BP_3600BP) у жителей Байкала позднего неолит-ранней бронзы (кластеры Baikal_5600BP_5400BP и Baikal_4800BP_4200BP). Однако родословная, относящаяся к этому кластеру, уже наблюдалась у вновь описанных неолитических охотников-собирателей как у озера Байкал (NEO199 и NEO200), так и вдоль Ангары на севере (NEO843) около 7000 лет назад. У двух мужчин Байкала была определена гаплогруппа Y-хромосомы Q1b1, характерная для последующих групп позднего неолита-ранней бронзы из того же региона. Что совместно с расчётной датой примеси около 7300 лет назад, позволяет предположить, что поток генов между охотниками-собирателями Байкала и лесостепей Южной Сибири уже был во времена раннего неолита, что согласуется и с археологическими данными.
Новые образцы также проливают свет на генетическое происхождение носителей окуневской культуры раннего бронзового века в Минусинской котловине на юге Сибири. Её представителей можно смоделировать как смесь сибирских охотников-собирателей лесостепной зоны из кластеров возрастом 6700-4600 и 7000-3600 лет (Steppe_6700BP_4600BP и SteppeCE_7000BP_3600BP) со степными скотоводами возрастом от 5000 до 4300 лет (Steppe_5000BP_4300BP), связанными исключительно с афанасьевской культурой, время этой примеси датировано около 4600 лет назад.
1/2
А примерно 3700 лет назад жители в степном регионе и у озера Байкал демонстрируют уже заметно отличающиеся генетические профили. Ранние стадии этого перехода характеризуются притоком предков, связанных со степью, количество которых снижается со временем, от 70% на начальном этапе.
Аналогично динамике в Западной Евразии, происхождение, связанное со степью, здесь соотносится с таковым как у представителей культуры шаровидных амфор с территории современной Польши, возрастом 5000-4700 лет, подтверждая ранее задокументированный поток генов от групп из культуры шаровидных амфор в соседние группы степи и лесостепи, а также поток этой уже смешанной с европейскими земледельцами родословной дальше на восток уже с синташтинской и андроновской культурами в бронзовом веке. Однако у людей из окуневской культуры отсутствует вклад от людей культуры шаровидных амфор, а люди со степным происхождением начиная от 3700 лет назад демонстрируют чуть большую близость к ямной, чем к афанасьевской культуре, что указывает на две волны миграций западных степных скотоводов на восток. Первая волна в раннем бронзовом веке была связана с ямной культурой, а вторая, позже, была связана с синташтинской и андроновской культурами. Более поздние этапы переходного периода характеризуются увеличением родословной, связанной с иранскими земледельцами Центральной Азией (Turkmenistan_7000BP_5000BP) и древними северо-восточными азиатами Приморья (Amur_7500BP).
Суммарно, эти результаты показывают, что на востоке Евразийской степи родословная охотников и собирателей со сложной генетической структурой сохранялась и преобладала значительно дольше, чем в западной Евразии. Пока менее чем 4 тыс. лет назад по степи не прокатились волны миграций, которые привнесли в регион одомашненные породы лошадей с последующим появлением нового снаряжения для верховой езды и колесницы со спицами. Также эти миграции способствовали распространению проса в качестве сельскохозяйственной культуры.
Источник: Allentoft, M.E., Sikora, M., Refoyo-Martínez, A. et al. Population genomics of post-glacial western Eurasia. Nature 625, 301–311 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06865-0
Уверен, вы хотя бы раз натыкались на совет как похудеть: «в Освенциме толстых не было – меньше ешь и больше двигайся».
Пробовали, работает?
Если да – примите мои поздравления. Если нет – пост для вас.
Чем обусловлены генетические различия
Абзац для тех, кто хочет освежить знания о генетике. Если хорошо помните, что такое гены, аллели и фенотип, можете переходить к следующему (в этом много терминов).
Программы развития и работы организма находятся в ДНК – длинной молекуле, которая состоит из повторяющихся блоков – нуклеотидов.
Ген – это последовательность нуклеотидов в определенном участке ДНК, которая содержит информацию о строении одной молекулы белка или РНК.
Каждый из нас имеет собственный генотип или набор генов. Считывая с них информацию организм строит новые молекулы.
Нуклеотиды имеют свой код, всего их четыре: A, G, C, T.
Последовательность ДНК можно представить в виде буквенного кода:
AAGCCTA…
AAGCTTA…
Заметили, что они отличаются на одну букву?
Когда две последовательности отличаются, говорят о существовании двух аллелей. В нашем примере C и T.
Аллели — различные формы одного и того же гена, определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.
Цепочка ДНК и нуклеотиды
Существование разных форм генов называется полиморфизмом. А когда различие всего в одном нуклеотиде – однонуклеотидным полиморфизмом.
Например, ген CYP1A2 кодирует фермент, который отвечает за скорость метаболизма кофеина:
Носители генотипа AA CYP1A2 – быстро его метаболизируют и могут литрами пить кофе.
Носители генотипа AС/СС CYP1A2 – медленно и чувствуют приход уже с первой чашки.
Набор генов не изменяется на протяжении жизни.
Кроме генотипа у вас есть фенотип — это внешние проявления генов, которые формируются под влиянием условий среды.
Фенотип изменится может – однояйцевые близнецы с одинаковыми генами вырастают в двух разных людей.
Возвращаемся к похудению – есть ли влияние генетики?
В зависимости от генотипа люди могут по-разному отреагировать на одну и ту же программу тренировок или диету. Одни сбрасывают больше веса, другие меньше.
211 женщин придерживались диеты с ограничением калорий на протяжении 24 недель. Результат: носители аллеля T имели значительно сниженную жировую массу тела по сравнению с носителями генотипа CC.
2. Ген ADRB3, полиморфизм rs4994 A/G
24 женщины придерживались диеты с ограничением калорий на протяжении 13 месяцев. Результат: у носителей аллеля А масса висцерального жира была достоверно снижена на 43% по сравнению с носителями генотипа GG.
3. Ген ACSL1, полиморфизм rs116143768 C/T
126 женщин в течении 12 недель выполняли аэробные тренировки. Результат: носители аллеля Т по сравнению с носителями генотипа СС имели значительно меньшую относительную жировую массу.
В сумме нашлось 54 генетических фактора, а конкретнее, 54 однонуклеотидных полиморфизмов, связанных с эффективностью сжигания жира в ответ на диету или тренировки.
Расточительные в ответ на голодание "замедляются" на 98 калорий, а бережливые – на 245. Разница в 2.5 раза
В ответ на снижение калорий, у бережливых сильнее падает скорость метаболизма. Возникает компенсация энергобаланса, и вес уходит медленнее.
А расточительные почти не замедляются, и худеют без проблем.
Да, в экстремальных условиях эта разница не будет заметна – физиология победит. Но мы не в концлагере – мы ведем спокойную жизнь, к которой не применима логика военного времени.
Вспомните девушку на скриншоте из начала поста, которая шутит о том, что имеет гены средневекового крестьянина. Она буквально своими словами описывает феномен "бережливого" фенотипа.
Если считаете, что вы – «бережливый» и хотите похудеть.
Возможно, не стоит сильно ограничивать калораж. На большой минус по энергии ваш организм отреагирует ленью, желанием поспать (и еще сильнее замедлиться – см. картинку выше), понизит активность физиологических функций.
Уверен, у кого-то снизится либидо 😐
Да, без дефицита энергии ничего не получится, но его можно организовать разными методами, и в разных величинах.
Меньше ограничений в еде, больше активности. Особенность "бережливых" – повышенный расход энергии в нормальных условиях.
Вы больше тратите, когда находитесь ближе к энергобалансу.
Если совсем не любите тренировки, подойдет увеличение шагов, велосипед, ролики, плавание – для всех найдется занятие по душе.
В любом случае, помните – стандартный дефицит калорий тоже сработает, но лично вам придется дольше ждать результатов. Учитывайте это в своих планах.
Распространено мнение, что в геноме каждого современного человека присутствует до 4% генов, унаследованных от неандертальцев. Мы решили проверить, подтверждается ли такая точка зрения научными данными.
Спойлер для ЛЛ:неправда
О том, что 4% генов современные люди получили от неандертальцев, специалисты по биоинформатике рассказывают в интервью, а авторы научно-популярных статей уверяют, что именно эти гены сделали часть сапиенсов светлокожими. Используется эта информация и в рекламе генетических тестов. Многие уверяют, что неандертальские гены влияют на внешность человека и его предрасположенность к болезням, а некоторые изучают, у кого этих генов больше — у азиатов или европейцев.
Геном современного человека на 99% совпадает с шимпанзе, а на 60% — с бананом, поэтому было бы странно, если с таким близким родственником, как неандертальцы, Homo sapiens имел всего 4% общих генов. В таком случае получалось бы, что человек больше похож на банан, чем на неандертальца. Однако простые наблюдения показывают, что это не так.
ДНК — это макромолекула, обеспечивающая реализацию, передачу из поколения в поколение и хранение генома организма. ДНК можно сравнить с кулинарной книгой — в ней закодирована информация, какие «ингредиенты» взять, в какой последовательности расположить и что получится в итоге. Все живые существа на планете — это белковые организмы, и состоят они из примерно одного и того же набора белков, которые при этом могут располагаться в разной последовательности и выполнять разные функции. Всё живое на планете имеет общего предка, который жил более 3,8 млрд лет назад и представлял собой примитивный одноклеточный организм. Учёные называют его последним универсальным общим предком (last universal common ancestor, LUCA). Поскольку растения, животные и другие организмы получили основу своей ДНК именно от него, неудивительно, что все белковые существа в какой-то мере схожи.
И если последний универсальный общий предок жил почти 4 млрд лет назад, то неандертальцы (Homo neanderthalensis) исчезли лишь 30 000 лет назад. От современного человека их отличало почти полное отсутствие подбородочного выступа, массивные надбровные дуги, которые образовывали надглазничный валик, более крупная черепная коробка, невысокий рост и более массивное телосложение. Неандертальцы применяли простые орудия труда, пользовались огнём, ели преимущественно мясную пищу и, вероятно, даже имели свой язык.
У учёных нет единого мнения о том, как исчезли неандертальцы. Одни утверждают, что они вымерли, другие же считают, что ассимилировались, то есть буквально растворились в другой популяции — Homo sapiens. Неандерталец точно не прямой предок современного человека, скорее всего, они в каком-то смысле «братья» — их общим прародителем мог быть или Homo antecessor (человек-предшественник), или Homo heidelbergensis (гейдельбергский человек, который получил своё название от грота Гейдельберг в Германии, где в 1907 году была обнаружена челюсть представителя такого вида). Археологические находки свидетельствуют, что неандертальцы могли делить зону обитания и с Homo sapiens, и с другими подвидами людей — денисовцами и кроманьонцами. Обнаружены также останки гибридов — например, женщины, которая умерла около 90 000 лет назад и была дочерью неандерталки и денисовца. Существуют также останки гибридов неандертальцев и Homo sapiens.
Homo heidelbergensis. Реконструкция выполнена Олегом Осиповым в соавторстве со Светланой Шнейтор для портала «Антропогенез.ру»
Исследование, которое легло в основу убеждения об 4% неандертальских генов у современного человека, провела группа из нескольких десятков учёных, которые опубликовали результаты своей работы в 2010 году. Важную роль в этом исследовании сыграл шведский биолог, один из основателей палеогенетики Сванте Пэбу. Именно он обосновал, почему денисовцы — новый подвид людей, а не представители уже известных, а также первым полностью расшифровал геном неандертальца. За исследования в области эволюции человека в 2022 году Пэбу получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Ключевое для этого исследования понятие — снип (SNP), он же однонуклеотидный полиморфизм. ДНК состоит из примерно 3 млрд пар нуклеотидов, расположенных в определённом порядке. В свою очередь, снип — это участок ДНК, на котором у двух организмов последовательность нуклеотидов различается. Например, у человека в гене Х в позиции Y стоят нуклеиновые основания аденин (A) и тимин (T), а могут быть комбинации с гуанином (G) и цитозином (C). Соответственно, всего в этой позиции возможны три варианта, или снипа: А-Т, А-G, A-C.
В теории у человека количество снипов равно 36 млрд (на каждой позиции может стоять одна из 12 пар нуклеиновых оснований), однако количество описанных пока ниже. Например, международный проект «Тысяча геномов», каталогизирующий генетические вариации человека, описал 84,7 млн снипов. А Национальная медицинская библиотека правительства США оценивает число снипов в человеческой популяции в более чем 600 млн. Так как в среднем такие замены происходят примерно в одном из 1000 нуклеотидов, можно предполагать, что в геноме каждого случайно выбранного человека от 4 до 5 млн снипов.
Эти однонуклеотидные полиморфизмы определяют не только внешние различия между людьми, но и влияют на другие генетические параметры — например, наследственные заболевания или, наоборот, генетическую устойчивость к некоторым патологиям.
Учёные взяли для сравнения снипов три неандертальские ДНК: от двух особей из пещеры Виндья в Хорватии и от одной — из Мезмайской пещеры в Краснодарском крае РФ, а также пять современных человеческих — бушмена из Южной Африки, йоруба из Западной Африки, папуаса из Папуа — Новой Гвинеи, ханьца из Китая и француза. Выбор именно таких человеческих ДНК был неслучаен: неандертальцы населяли Европу, некоторые районы Азии (останки были обнаружены на Алтае и в Узбекистане) и Ближнего Востока. Из Азии в дальнейшем уже Homo sapiens мигрировал в Америку и Океанию, неся с собой те самые неандертальские мутации. Население Субсахарской Африки не пересекалось с неандертальцами и могло получить их гены только через скрещивание с потомками неандертальцев и людей из других регионов.
На схеме видно, как происходила эволюция: неизвестный общий предок разделяется на современного человека и неандертальца, позже часть людей мигрируют из Африки в Европу и скрещиваются там с неандертальцами, а также заселяют Азию, Америку и Океанию. Источник
Для анализа снипов учёным понадобился и дополнительный образец. Поскольку последний общий предок человека и неандертальца неизвестен, в этом качестве использовали шимпанзе, с которым геномы современного человека и неандертальца схожи на 99%.
В результате сравнения ДНК учёные вычислили снипы, которые у одних образцов совпадали с шимпанзе, то есть были предковыми и не менялись с тех пор, а у других отличались, то есть были производными и возникли где-то на линии эволюции после того, как оба вида отделились от шимпанзе. Наличие одинакового производного снипа и у неандертальца, и современного человека свидетельствовало о том, что эту мутацию приобрёл кто-то из них и передал в результате скрещивания другому. Вероятность того, что мутация, то есть замена нуклеотида на одной из 3 млрд позиций в ДНК, произошла одновременно и независимо и у неандертальца, и у Homo sapiens, настолько невелика, что исследователи ею пренебрегли. Так как неандертальцы жили и скрещивались с теми представителями Homo sapiens, которые жили в Европе, а затем расселились по Азии, Америке и Океании, но не контактировали с африканцами, то учёные ввели дополнительное разделение всех людских ДНК на африканские и неафриканские. Получилось идентифицировать все производные снипы в геномах неандертальцев и Homo sapiens — их оказалось чуть больше 200 000, то есть 0,007% от всего генома. Из них 95 000 были производными у неандертальцев и африканцев, но предковыми у неафриканцев, а 105 000 — производными у неандертальцев и неафриканцев, но предковыми у африканцев. То есть 105 мутаций человек и неандерталец приобрели в ходе скрещивания друг с другом, а ещё 95 000 возникли где-то на линии эволюции после отделения от шимпанзе, но до разделения на Homo sapiens и Homo neanderthalensis, поскольку напрямую африканцы и неандертальцы, судя по имеющимся археологическим данным, не контактировали и скрещиваться не могли. Разница между этими группами составляет 10 000, или как раз 4% от 200 000 проанализированных снипов. Если же вспомнить, что эти 200 000 снипов — лишь 0,007% от всего генома, то станет понятно, что речь идёт не о 4% неандертальских генах, а о 0,0001% генома — участках, которые одинаково отличаются от шимпанзе и у сапиенсов, и у неандертальцев. На 99,7% ДНК современных людей и неандертальцев совпадает, так как была унаследована от общего, но пока неизвестного науке предка.
Сейчас Пэбу, один из ключевых авторов этого исследования, изучает, как эти мутации, отличающих людей от неандертальцев, влияют на функционирование человеческого организма. Ранее в работе 2014 года «Состояние человека — молекулярный подход», палеогенетик пришёл к выводу, что бо́льшая часть таких снипов связана с развитием мозга.
Таким образом, утверждение, что современный человек имеет до 4% генов неандертальца, возникло из неправильного прочтения научной статьи. Homo sapiens куда ближе к этому исчезнувшему виду, ДНК которого совпадает с человеческой примерно на 99,7%. В ошибочно интерпретированном исследовании речь шла исключительно о тех мутациях, которые произошли после того, как пока неизвестный науке общий предок неандертальца и человека эволюционно отделился от шимпанзе. Их как раз 4% от проанализированных мутаций, или 0,0001% от всего генома.
Изображение на обложке: athree23, CC0, via Wikimedia Commons