Первая древняя человеческая ДНК проливает новый свет на прошлое долины Нила

3D модель ДНК. 

Nature Communications опубликовано анализ ДНК 66 человек из места в древней Нубии, известного как Кулубнарти, расположенного на реке Нил в Судане, к югу от египетской границы.

«До этой работы было доступно только три древних полногеномных образца из Египта для всей долины Нила», – говорит первый автор Кендра Сирак, которая начала проект как доктор философии. студент Университета Эмори. «И все же этот регион был и остается невероятно важной частью мира с точки зрения передвижения, встреч и смешения людей».

Сирак был последним аспирантом покойного Джорджа Армелагоса, бывшего профессора антропологии в Эмори и пионера в соединении дисциплин археологии и биологии. Еще будучи аспирантом в 1960-х, Армелагос был частью команды, которая раскопала древние скелеты в Суданской Нубии, поэтому кости не будут потеряны навсегда, когда Нил будет перекрыт плотиной.

«Нубия была местом проживания людей на протяжении десятков тысяч лет», – говорит Сирак, который сейчас работает штатным научным сотрудником Гарвардского университета. «Эти древние генетические данные помогают заполнить некоторые серьезные пробелы в нашем понимании того, кем были эти люди».

Возраст 66 человек – 1080–1320 лет назад, во время христианского периода в Суданской Нубии, до генетических и культурных изменений, произошедших вместе с распространением ислама. Анализ показал, как генофонд Кулубнарти формировался в течение как минимум тысячелетия в результате множества волн примесей, как местных, так и отдаленных. У них были предки, наблюдаемые сегодня в некоторых популяциях Судана, а также предки, которые в конечном итоге были западноевразийскими по происхождению и, вероятно, занесены в Нубию через Египет.

«Ключевой вывод заключается в том, что социальный статус не имел прочной связи с биологическим родством или происхождением в этой древней популяции, которая жила в период культурных и социальных изменений», – говорит Джессика Томпсон, соавтор статьи. Томпсон, бывший доктор философии. научный руководитель Сирака на факультете антропологии Эмори, сейчас работает в Йельском университете.

Останки людей были обнаружены на двух кладбищах с захоронениями в христианском стиле, которые, как показали предыдущие свидетельства, были социально расслоены. На одном кладбище, расположенном на острове в Ниле, останки скелетов несли больше признаков стресса, болезней и недоедания, а средний возраст похороненных был немногим более 10 лет. Напротив, средний возраст смерти на другом кладбище, расположенном на материке, составлял 18 лет.

Одна из гипотез, возникшая на основе этих скелетных доказательств, заключалась в том, что островное кладбище предназначалось для «низшего класса» Кулубнарти, возможно, рабочих для членов семей землевладельцев, похороненных на кладбище на материке. Было загадкой, могло ли социальное расслоение развиться из-за того, что одна популяция произошла из другого происхождения.

Полногеномный анализ показывает, что это не так – люди, похороненные на отдельных кладбищах, происходили из одной генетической популяции.

«Похоже, что люди в этой области не использовали биологическое происхождение как основу для социальной дифференциации», – говорит Томпсон. «Это подтверждает мысль о том, что социальное разделение людей на основе их генетического происхождения – недавнее явление, не имеющее основы в универсальных человеческих тенденциях».

Другой ключевой вывод генетического анализа показывает, что некоторые люди, столь же близкие, как родственники второй степени родства, были похоронены через разделительную полосу кладбища. Примеры отношений второй степени включают дедушку и бабушку с внуками, тети и дяди с племянницами и племянниками, а также сводные братья и сестры.

«Это указывает на некоторую подвижность между двумя группами людей», – говорит Сирак. «Не существовало кастовой системы между поколениями, которая означала бы, что кому-то предписывалось принадлежать к той же социальной группе, что и все его родственники».

Еще один интересный поворот заключается в том, что большая часть евразийских предков в популяции произошла от женщин. «Часто, когда вы думаете о происхождении и движении генов, вы думаете о мужчинах, которые торгуют, завоевывают или распространяют религию», – говорит Сирак. «Но генетические данные, представленные здесь, показывают, что мобильность самок действительно имела решающее значение для формирования генофонда в Кулубнарти».

Одно из возможных объяснений состоит в том, что Кулубнарти был патрилокальной системой, а это означает, что мужчины, как правило, оставались там, где они родились, а женщины уезжали со своей родины.

«Нубийцы христианского периода из Кулубнарти очаровательны, – говорит Сирак. «Они выжили в бесплодной, изолированной, пустынной местности, где жизнь никогда не была легкой. Мне нравится думать, что исследования древней ДНК дают новую жизнь этим людям, жившим 1000 лет назад, предоставляя более детальное представление о них. Каждый раз, когда вы изучаете чьи-то останки, их физическое состояние, вы обязаны рассказать им как можно более точную, уважительную и значимую историю ».

Сирак приехал в Эмори как аспирант в 2012 году, чтобы изучать человеческие кости и палеопатологию под руководством Армелагоса. К тому времени он и его коллеги-преподаватели превратили кафедру антропологии Эмори в центр биокультурного подхода к этой области. В частности, Армелагос, его коллеги и аспиранты изучили останки суданских нубийцев, чтобы узнать о моделях здоровья, болезней и смерти в прошлом.

Однако в исследованиях этой популяции давно не хватало генетического анализа. Итак, в 2013 году Армелагос отправил Сирака в одну из лучших лабораторий древней ДНК в мире, Университетский колледж Дублина, с образцами нубийских костей.

«Меня не интересовала генетика, – вспоминает Сирак, – но Джордж был провидцем, который считал, что ДНК станет важной частью антропологических исследований».

Вскоре Сирак увлеклась, когда она увидела, как можно совместить свой интерес к древним костям с идеями ДНК. Она наладила сотрудничество не только в Дублине, но и на кафедре генетики Гарвардской медицинской школы и в других местах, исследуя загадки, связанные со смертельным исходом, начиная с десятилетий и заканчивая древними временами.

Армелагосу было 77 лет, и он все еще был наставником Сирака, своего последнего аспиранта, когда он умер от рака поджелудочной железы в 2014 году. Деннис Ван Гервен, почетный профессор антропологии в Университете Колорадо в Боулдере, стал наставником Сирака вместе с Томпсоном. Ван Гервен был одним из первых учеников Армелагоса, и он также провел десятилетия, изучая суданских нубийцев.

Сирак осталась со своей докторской диссертацией. диссертационный проект попытки собрать достаточно древней ДНК из нубийских останков для анализа.

«Древнюю ДНК трудно восстановить из очень горячих областей, потому что ДНК имеет тенденцию разлагаться при нагревании», – объясняет она.

Однако методы генетического секвенирования продолжали совершенствоваться, и Сирак работал в авангарде этих усилий. В 2015 году, еще будучи аспирантом Эмори, она была среди исследователей, которые поняли, что определенная часть каменной кости неизменно дает наибольшее количество ДНК. Эта кость в форме пирамиды содержит несколько частей внутреннего уха, отвечающих за слух и равновесие. Кроме того, Сирак разработал технику просверливания черепа и достижения этой конкретной части каменной кости наиболее неинвазивным способом, одновременно получая достаточно костного порошка для анализа ДНК. Использование этой части каменной кости теперь является золотым стандартом в анализе древней ДНК.

В 2018 году Сирак получила докторскую степень. из Эмори и продолжил работу в лаборатории Дэвида Райха, генетика Гарвардской медицинской школы, который специализируется на популяционной генетике древних людей.

Она и ее коллеги продолжали раздвигать границы возможного с помощью секвенирования древней ДНК. Им удалось получить образцы полного генома из каменных костей 66 суданских нубийцев, открыв новую эру биоархеологии в долине Нила. «Я не думаю, что мы преуспели бы в этой работе, если бы мы не сосредоточились на конкретной части каменистой кости», – говорит Сирак.

«Для меня невероятно, что Джордж попросил меня сосредоточиться на древней ДНК еще в 2012 году, задолго до того, как были разработаны эти методы», – добавляет она. «У него был способ заставить любого, кто работал с ним, действительно почувствовать себя важным и сильным, и это придало мне уверенности, что я смогу идти по новаторскому пути».

«Влияние Джорджа Армелагоса повсюду», – добавляет Томпсон, объясняя, что он также консультировал многих высокопоставленных людей, которые наставляли ее в начале ее карьеры.

Финансируемый грантами National Geographic Explorer, Сирак теперь работает с суданскими коллегами над сбором и анализом образцов древней ДНК из других географических мест в долине Нила, углубляясь в его прошлое, чтобы добавить больше деталей к истории о том, как люди двигались, смешанные и процветал в этом регионе на протяжении тысячелетий.

Как последняя аспирантка Армелагоса – а затем ученица Ван Гервена, одного из первых учеников Армелагоса, – Сирак чувствует, что замыкает круг. Публикация данной статьи является воплощением последних пожеланий Армелагоса в отношении проекта.

«Для меня действительно особенная возможность использовать древнюю ДНК для построения десятилетий антропологических и археологических исследований в этом регионе», – говорит Сирак. «Я знаю, что Джордж был бы горд и взволнован. Теперь я принадлежу к этой удивительной семье исследователей. И желание продолжить то, что они начали, для меня огромная мотивация ».