Геном древнего жителя Аляски проливает свет на происхождение коренных американцев

Анализ генома новорожденной девочки из позднепалеолитического погребения на Аляске дал новые сведения о происхождении коренных американцев. Девочка, как выяснилось, принадлежала к популяции, близкой к общим предкам всех современных индейцев (но не эскимосов).

Исследование подтвердило, что северо- и южноамериканские индейцы произошли от одной предковой популяции, которая была изолирована от остального человечества во время последнего ледникового максимума (начиная с 24 000 лет назад). Скорее всего, эта популяция жила в Восточной Берингии. Около 15 000 лет назад начали открываться проходы в североамериканском ледниковом щите, и тогда древние берингийцы быстро заселили обе Америки. Впоследствии группы североамериканских индейцев мигрировали обратно на север, вытеснив или ассимилировав остававшихся там берингийцев — родичей исследованной девочки.

В последние годы генетики и археологи совместными усилиями довольно детально реконструировали историю заселения Америки предками современных индейцев. Сначала люди обосновались в Берингии. Во время последнего ледникового максимума 22–18 тысяч лет назад Берингия не покрывалась ледником, и там предки индейцев могли на какое-то время оказаться в изоляции от других человеческих групп. Затем в ледниковом щите, покрывавшем современную Канаду, стали открываться проходы. Берингийцы воспользовались ими примерно 15 тысяч лет назад, быстро расселившись вдоль тихоокеанского побережья обеих Америк, что сопровождалось бурным ростом популяции. «Элементы» не раз рассказывали об исследованиях, позволивших реконструировать эти события (см. ссылки в конце новости).

Хотя в общих чертах картина, можно сказать, уже понятна, многие детали остаются спорными. Например, точно не известно, действительно ли предки индейцев, жившие в Берингии, были изолированы от азиатских популяций и как долго это продолжалось. Неясно, сложилась ли эта предковая группа в результате одной или нескольких волн миграции из Азии (палеоэскимосы и современные инуиты не в счет — они представляют собой отдельные, гораздо более поздние миграционные волны). Кроме того, нуждается в уточнении датировка разделения северной и южной ветвей американских индейцев. Есть и другие спорные вопросы, например, о причинах обнаруженного недавно генетического сходства некоторых групп коренных южноамериканцев с населением Австралазии (P. Skoglund et al., 2015. Genetic evidence for two founding populations of the Americas).

Важным ключом к выяснению этих любопытных подробностей могут стать палеогенетические данные по предполагаемым предкам индейцев — населению плейстоценовой Берингии.

В статье, опубликованной 3 января на сайте журнала Nature, большой международный коллектив генетиков сообщил об успешном прочтении ядерного генома новорожденного ребенка с позднепалеолитической стоянки Upward Sun River (USR) в центральной Аляске (рис. 1). Этот ребенок был похоронен в одной яме с поздним эмбрионом. Непосредственно над двойной могилой были найдены обгорелые кости третьего ребенка, трехлетнего, которого сородичи кремировали, тем самым оставив палеогенетиков не у дел.

Возраст детского кладбища — 11,5 тысяч лет, то есть оно всего на 3–4 тысячелетия моложе эпохи великого расселения берингийцев по Северной и Южной Америке (B. A. Potter et al., 2014. New insights into Eastern Beringian mortuary behavior: A terminal Pleistocene double infant burial at Upward Sun River). Главное, что это самые древние человеческие останки, обнаруженные на Аляске.

Ранее уже были опубликованы митохондриальные геномы двух несожженных детей, USR1 и USR2, относящиеся, как выяснилось, к гаплогруппам C1b и B2 (J. C. Tackney et al., 2015. Two contemporaneous mitogenomes from terminal Pleistocene burials in eastern Beringia). Как морфология, так и генетика свидетельствуют о том, что оба ребенка были женского пола.

Авторам удалось весьма качественно (со средним покрытием 17) отсеквенировать ядерный геном девочки USR1. В костях эмбриона USR2 сохранность ДНК оказалась намного хуже. Впрочем, и этих крох хватило, чтобы определить, что дети были родственниками — возможно, кузенами или даже единоутробными сестрами.

Сравнение генома USR1 с геномами современных людей из американских и евразийских популяций показало, что древняя берингийская девочка генетически ближе всего к современным северо- и южноамериканским индейцам. Степень ее родства с населением северо-восточной Азии, алеутами и инуитами намного меньше (рис. 2). При этом среди индейцев не удается выделить какую-то конкретную группу, к которой геном USR1 был бы ближе всего. Он примерно в одинаковой степени схож с разными популяциями коренных американцев, как северных, так и южных. Это идеально согласуется с предположением о том, что популяция древних берингийцев, к которой принадлежала девочка USR1, была близка к общим предкам современных индейцев.

Авторы применили к геному USR1 и к имеющимся геномным данным по современным и древним популяциям внушительный арсенал изощренных статистических тестов, которыми располагает сравнительная геномика. Результаты подтвердили, что древние берингийцы (в лице девочки USR1) являются самой базальной ветвью коренных американцев. Иными словами, как современные индейцы, так и группа, к которой принадлежал ребенок USR1, произошли от одной и той же предковой популяции. Эта популяция отделилась от азиатов задолго до разделения предков USR1 и современных индейцев (рис. 3).

Вся совокупность имеющихся генетических и археологических данных, по мнению авторов, лучше всего согласуется со следующим сценарием.

Предковая популяция коренных американцев (то есть северных и южных индейцев и берингийцев в лице USR1) начала обосабливаться от предков современных азиатов около 36 000 лет назад. Происходило это, скорее всего, еще не в Берингии, а где-то в северо-восточной Азии. В этот период еще нет археологических указаний на присутствие людей на северо-западе Америки или крайнем северо-востоке Азии.

Высокий уровень генетического обмена между предками азиатов и американцев сохранялся долго — вплоть до 25 000 лет назад. Но затем, начиная с 24 000 лет назад, предки американцев (вероятно, уже заселившие Берингию) оказались в изоляции. В это же время, судя по археологическим данным, сокращается население Сибири. Оба факта, скорее всего, объясняются похолоданием. Надвигался ледниковый максимум, климат в Берингии и ее окрестностях стал более суровым, выживать и мигрировать в тех краях людям стало труднее.

Возможно, большая часть населения северо-восточной Азии тогда откочевала на юг, а предки американцев оказались отрезанными от остального человечества в Берингии. Там они застряли на несколько тысячелетий. Около 21 000 лет назад началось постепенное обособление предков USR1 от предков современных индейцев. Генетический обмен между ними прервался не сразу. Разделение ветвей северных и южных индейцев началось 15 000 лет назад, что примерно совпадает с археологическими датировками великой миграции на юг и быстрого заселения Северной и Южной Америки. Затем (после 11 500 лет назад) северные индейцы вернулись с юга на Аляску, где они то ли вытеснили, то ли ассимилировали остававшихся там берингийцев — сородичей USR1.

Кроме того, была еще поздняя миграция в Северную Америку жителей северо-восточной Азии, близких к современным корякам (но не кетам, на чье возможное родство с северными индейцами вроде бы указывает лингвистика, см.: Дене-енисейские языки). Еще две поздние миграции последовательно дали начало палеоэскимосам и инуитам (см.: Первопоселенцы Гренландии не были предками современных эскимосов, «Элементы», 05.06.2008). Упомянутый выше небольшой приток австралазийских генов (с заметной денисовской примесью) в генофонд южных индейских народностей, видимо, тоже связан с какими-то поздними миграциями. В геноме USR1 этой примеси не обнаружено. У берингийской девочки есть немного денисовской ДНК, но не больше, чем у остальных коренных американцев.

Авторы подробно обсуждают вопрос о том, где именно могли произойти два ключевых события: во-первых, отделение предков USR1 от предков индейцев 20 000 лет назад, во-вторых, разделение предков северных и южных индейцев 15 000 лет назад. Они рассматривают пять возможных сценариев (рис. 4) и приходят к выводу, что генетические данные лучше всего согласуются со сценарием №2. Согласно этому сценарию, предки USR1 отделились от индейцев в Восточной Берингии, а северные индейцы отделились от южных в Северной Америке к югу от ледникового щита. Правда, бесспорных археологических доказательств присутствия людей в Восточной Берингии ранее 14–15 тысяч лет назад пока не найдено. Поэтому археологические данные лучше согласуются со сценарием №1, согласно которому первое из двух событий произошло еще в Старом Свете. Зато сценарии 3–5 можно уверенно отбросить, потому что ни генетика, не археология не дают им весомой поддержки.

Таким образом, исследование подтвердило, что современные северные и южные индейцы в основном (то есть за вычетом небольших позднейших примесей) произошли от единой предковой популяции, которая во время ледникового максимума была изолирована от остального человечества. Скорее всего, эта популяция ютилась где-то в Восточной Берингии (или пришла туда ближе к концу ледникового максимума) и прорвалась на юг, как только в североамериканском ледниковом щите начали открываться проходы. Девочка USR1 была потомком тех нерасторопных берингийцев, которые на юг не пошли и остались на Аляске.

Статья опубликована в журнале Nature
Источник: elementy.ru