Древняя ДНК рисует яркую картину жизни ранних людей в Африке

Археологи составили карту миграции через Африку к югу от Сахары, используя генетический материал, датируемый десятками тысяч лет.

Отредактировано 2023-25-06
Пышные зеленые холмы в Рифтовой долине в Восточной АфрикеГенетические данные свидетельствуют о том, что люди перемещались и смешивались по восточно-африканской рифтовой долине во время ледниковых периодов.

Элизабет Савчук - постдокторский стипендиат программы Banting и адъюнкт-профессор антропологии, Университет Альберты; Джессика Томпсон - доцент антропологии, Йельский университет; Мэри Прендергаст - доцент антропологии, Университет Райса. Эта статья первоначально была опубликована на сайте The Conversation.

Каждый человек, живущий сегодня на планете, произошел от людей, которые жили в Африке как охотники-собиратели.

Этот континент - колыбель человеческого происхождения и изобретательности, и с каждым новым ископаемым и археологическим открытием мы все больше узнаем о нашем общем африканском прошлом. Такие исследования, как правило, сосредоточены на том, когда наш вид, Homo sapiens, распространился на другие континенты 80 000 - 60 000 лет назад. Но что произошло в Африке после этого, и почему мы не знаем больше о людях, которые там остались?

Наше новое исследование, проведенное междисциплинарной группой из 44 исследователей из 12 стран, помогает ответить на эти вопросы. Благодаря секвенированию и анализу древней ДНК (аДНК) людей, живших 18 000 лет назад, мы примерно вдвое увеличили возраст секвенированной аДНК из Африки к югу от Сахары. Эта генетическая информация помогает таким антропологам, как мы, лучше понять, как современные люди перемещались и смешивались в Африке давным-давно.

Проследить прошлое человека в Африке

Начиная примерно 300 000 лет назад, люди в Африке, похожие на нас - самые ранние анатомически современные люди - также начали вести себя так, что это выглядит очень по-человечески. Они изготовили новые виды каменных орудий и начали перевозить сырье на расстояние до 250 миль (400 км), вероятно, через торговые сети. К 140-120 тысячам лет назад люди изготавливали одежду из шкур животных и начали украшать себя бусами из морских раковин.

Если первые инновации появлялись разрозненно, то более масштабные изменения произошли около 50 000 лет назад - примерно в то же время, когда люди начали переселяться в такие отдаленные места, как Австралия. Стали распространены новые виды каменных и костяных орудий труда, люди начали изготавливать и обмениваться бусами из скорлупы страусиных яиц. И хотя большинство наскальных рисунков в Африке не имеют даты и сильно выветрились, увеличение количества охристого пигмента в местах археологических раскопок указывает на бурный рост искусства.

Что вызвало этот сдвиг, известный как переход к позднему каменному веку, долгое время оставалось археологической загадкой. Почему определенные орудия труда и формы поведения, которые до этого момента появлялись по частям по всей Африке, вдруг стали широко распространенными? Связано ли это с изменением численности людей или с тем, как они взаимодействовали между собой?

Проблема доступа к глубокому прошлому

Археологи реконструируют поведение людей в прошлом в основном по тому, что люди оставляли после себя - остатки еды, инструменты, украшения, а иногда даже тела. Эти записи могут накапливаться в течение тысячелетий, создавая представления о повседневной жизни, которые на самом деле являются усредненными за длительные периоды времени. Однако по одним лишь археологическим данным трудно изучать древнюю демографию, или то, как менялось население.

Именно здесь может помочь ДНК. В сочетании с данными археологии, лингвистики, устной и письменной истории ученые могут собрать воедино информацию о том, как люди перемещались и взаимодействовали, основываясь на том, какие группы имеют генетическое сходство.

Но ДНК живых людей не может рассказать всю историю. За последние 5 000 лет африканские популяции претерпели изменения в результате распространения скотоводства и земледелия, развития городов, древних пандемий, а также разрушительного воздействия колониализма и рабства. Эти процессы привели к исчезновению одних линий и объединению других, формируя новые популяции.

Использование современной ДНК для реконструкции древних генетических ландшафтов похоже на чтение письма, оставленного под дождем: некоторые слова есть, но размыты, а некоторые исчезли совсем. Исследователям нужна древняя ДНК из археологических человеческих останков, чтобы изучить человеческое разнообразие в разных местах и в разные времена и понять, какие факторы его формировали.

К сожалению, аДНК из Африки особенно трудно восстановить, поскольку континент расположен вдоль экватора, а жара и влажность разрушают ДНК. В то время как возраст самой древней аДНК из Евразии составляет примерно 400 000 лет, все последовательности из Африки южнее Сахары на сегодняшний день моложе примерно 9 000 лет.

Разрушение "тропического потолка

Поскольку каждый человек несет генетическое наследие, унаследованное от многих поколений его предков, наша команда смогла использовать ДНК людей, живших 18 000-400 лет назад, чтобы изучить, как взаимодействовали люди на протяжении последних 80 000-50 000 лет. Это позволило нам впервые проверить, сыграли ли демографические изменения какую-либо роль в переходе к позднему каменному веку.

Наша команда провела секвенирование аДНК шести человек, похороненных на территории современных Танзании, Малави и Замбии. Мы сравнили эти последовательности с ранее изученными аДНК 28 человек, похороненных в местах, простирающихся от Камеруна до Эфиопии и вплоть до Южной Африки. Мы также создали новые и улучшенные данные ДНК 15 из этих людей, пытаясь извлечь как можно больше информации из небольшой горстки древних африканских людей, чья ДНК сохранилась достаточно хорошо для изучения.

Это позволило создать крупнейший на сегодняшний день генетический набор данных для изучения истории популяций древних африканских фуражиров - людей, занимавшихся охотой, собирательством или рыболовством. Мы использовали его для изучения популяционных структур, существовавших до радикальных изменений, произошедших за последние несколько тысяч лет.

ДНК принимает участие в давних дебатах

Мы обнаружили, что люди действительно изменили способы передвижения и взаимодействия в период перехода к позднему каменному веку.

Несмотря на то, что их разделяли тысячи миль и лет, все древние люди в этом исследовании происходили от одних и тех же трех популяций, родственных древним и современным жителям Восточной, Южной и Центральной Африки. Присутствие предков из восточной Африки на юге, вплоть до Замбии, и южной Африки на севере, вплоть до Кении, указывает на то, что люди перемещались на большие расстояния и рожали детей от людей, проживающих далеко от места их рождения. Такая структура населения могла возникнуть только в том случае, если люди перемещались на большие расстояния в течение многих тысячелетий.

Кроме того, наши исследования показали, что почти все древние жители восточной Африки имели неожиданно большое количество общих генетических вариаций с охотниками-собирателями, которые сегодня живут в тропических лесах Центральной Африки, что делает древнюю восточную Африку поистине генетическим плавильным котлом. Мы можем сказать, что это смешение и перемещение произошло примерно после 50 000 лет назад, когда произошел крупный раскол в популяциях охотников-собирателей Центральной Африки.

Мы также отметили, что особи в нашем исследовании были генетически наиболее похожи только на своих ближайших географических соседей. Это говорит нам о том, что примерно 20 000 лет назад в некоторых африканских регионах фуражиры почти исключительно находили себе партнеров на месте. Эта практика, должно быть, была очень сильной и сохранялась в течение очень долгого времени, поскольку наши результаты показывают, что некоторые группы оставались генетически независимыми от своих соседей на протяжении нескольких тысяч лет. Это было особенно очевидно в Малави и Замбии, где единственные близкие отношения, которые мы обнаружили, были между людьми, похороненными примерно в одно и то же время в одних и тех же местах.

Мы не знаем, почему люди снова начали "жить локально". Возможно, изменение условий окружающей среды в период между 26 000 и 11 500 годами назад, когда последний ледниковый период достиг своего пика и пошел на убыль, сделало более экономичным добычу пищи ближе к дому, или, возможно, развитые сети обмена уменьшили необходимость людей путешествовать с предметами.

В качестве альтернативы, возможно, возникли новые групповые идентичности, перестроившие брачные правила. Если это так, то можно ожидать, что артефакты и другие традиции, такие как наскальная живопись, будут диверсифицированы, а конкретные типы будут сосредоточены в разных регионах. Действительно, именно это археологи и обнаружили - тенденцию, известную как регионализация. Теперь мы знаем, что это явление повлияло не только на культурные традиции, но и на поток генов.

Новые данные, новые вопросы

Как всегда, исследования аДНК вызывают столько же вопросов, сколько и ответов. Обнаружение центральноафриканских предков в Восточной и Южной Африке заставляет антропологов пересмотреть вопрос о том, насколько взаимосвязанными были эти регионы в далеком прошлом. Это важно, поскольку центральная Африка остается археологически малоизученной, отчасти из-за политических, экономических и логистических проблем, которые затрудняют проведение исследований.

Кроме того, хотя генетические данные свидетельствуют о том, что после 50 000 лет назад в Африке произошел крупный демографический переход, мы до сих пор не знаем его основных причин. Для определения причин перехода в поздний каменный век потребуется более тщательное изучение региональных экологических, археологических и генетических данных, чтобы понять, как этот процесс развивался в Африке к югу от Сахары.

Наконец, данное исследование является суровым напоминанием о том, что исследователям еще многое предстоит узнать о древних людях и артефактах, хранящихся в африканских музеях, и подчеркивает важнейшую роль кураторов, которые хранят эти коллекции. Хотя некоторые человеческие останки в данном исследовании были найдены в течение последнего десятилетия, другие находятся в музеях уже полвека.

Несмотря на то, что технологический прогресс отодвигает временные рамки для аДНК, важно помнить, что ученые только начали понимать человеческое разнообразие в Африке в прошлом и настоящем. ]