Цивилизация
Митохондриальная ДНК — это ДНК, находящаяся в митохондриях эукариотических клеток. Она имеет достаточно высокую скорость мутации и поэтому является прекрасным объектом для изучения эволюционного родства живых организмов. Наследование митохондриальной ДНК происходит в основном по материнской линии.
Ученые исследуют митохондриальные ДНК человека уже в течение долгого времени. Результатом этой работы стало, например, определение того, когда жили наиболее близкие общие предки современных людей — Y-хромосомный Адам и митохондриальная Ева.
Изучение ДНК, полученных из ископаемых останков древних людей, позволило установить, что охотники и собиратели времен палеолита (жившие около 42 тыс. лет назад) и земледельцы эпохи неолита (жившие на территории Европы около 8 тыс. лет назад) внесли свой значительный вклад в генетику современного человека.
Однако имевшиеся в распоряжении ученых данные не позволяли проследить весь процесс формирования современной митохондриальной ДНК, а также не объясняли имеющегося генетического разнообразия.
Группа немецких и австралийских ученых под руководством Гвидо Брандта (Майнцский университет Иоганна Гутенберга) и Вольфганга Хаака (Университет Аделаиды) изучила митохондриальные ДНК древних людей разных эпох и сравнила их с ДНК современных европейцев. С результатами их исследования можно познакомиться в журнале Science.
Исследователи изучили образцы ДНК, полученные на раскопках в Германии (земля Саксония-Анхальт) и относящиеся к раннему, среднему и позднему неолиту, а также раннему бронзовому веку. Тщательному анализу подверглись гипервариабельные участки I и II (гаплогруппы исследуемых объектов определяются по генетическим мутациям, накапливаемым в этих сегментах) и 22 однонуклеотидных полиморфизма (отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид), полученных от 364 индивидуумов.
Гвидо Брандт также воспользовался данными о 198 митохондриальных ДНК эпох мезолита, неолита и бронзового века и взял образцы генов у 67 996 современных европейцев. Ученые применили тест Мантеля для определения корреляции генетических различий с временным периодом, разделяющим разные образцы (для выявления дрейфа генов, характерного для небольших популяций).
Результаты показали, что эволюция митохондриальной ДНК не могла быть обусловлена только дрейфом генов.
После этого ученые тщательно изучили ДНК, относящиеся к различным неолитическим культурам: линейно-ленточной керамики (5500–4500 годы до н.э.), культуры воронковидных кубков (4000–2700 годы до н.э.), боевых топоров (медный и бронзовый век) и колоколовидных кубков (2800–1900 годы до н.э.).
В результате удалось выделить четыре основных этапа становления современной митохондриальной ДНК.
Первый этап ознаменовался переходом от собирательства к земледелию. В период культуры линейно-ленточной керамики гены первых фермеров составили около 79,4%, а собирателей — около 2,9% от всего генетического разнообразия. При этом ДНК земледельцев было привнесено из Анатолии, Кавказа и Ближнего Востока. Второй этап — приход жителей Центральной Европы в южную Скандинавию, где они начали взаимодействовать с местными охотниками и собирателями. Постепенно ДНК земледельцев из Европы стала составлять около 60% генетического разнообразия скандинавов.
Третий этап (2800 год до н.э., культура боевых топоров) характеризуется появлением на территории Европы генов из южной Сибири и Казахстана. Последняя стадия изменения митохондриальной ДНК — появление представителей культуры колоколовидных кубков и вместе с ними гаплогруппы Н (с Пиренейского полуострова, где на тот момент она встречалась у 70% населения).
Сегодня именно эта гаплогруппа наиболее часто встречается в Западной Европе (около 40%).
Таким образом, группа Гвидо Брандта и Вольфганга Хаака установила, как формировалась митохондриальная ДНК современного европейца. И хотя, по словам самих исследователей, неясности еще остаются, стало точно известно: культуры позднего неолита сыграли особо важную роль в этом процессе.