Nauka

Kuzyni z jaskini

Tajemniczy lud denisowian

Archeolodzy w Jaskini Denisowej. Archeolodzy w Jaskini Denisowej. Sputnik / EAST NEWS
Denisowianie znani są niemal wyłącznie z kopalnego DNA. Badamy ich od dziesięciu lat, a każde nowe odkrycie przynosi kolejną zagadkę.
Lech Mazurczyk/Polityka
Nasz gatunek krzyżował się w przeszłości nie tylko z neandertalczykami, ale też i przedstawicielami nowego gatunku z ałtajskiej jaskini.John Bavaro Fine Art/Science Photo Library/EAST NEWS Nasz gatunek krzyżował się w przeszłości nie tylko z neandertalczykami, ale też i przedstawicielami nowego gatunku z ałtajskiej jaskini.
Prof. Liran Carmel z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie pozuje do zdjęcia z dokonaną przez archeologów rekonstrukcją głowy denisowianki.Newscom/PAP Prof. Liran Carmel z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie pozuje do zdjęcia z dokonaną przez archeologów rekonstrukcją głowy denisowianki.

Artykuł w wersji audio

Dekadę temu na czołówki gazet na całym świecie po raz pierwszy trafił tajemniczy lud denisowian. Lud? A dlaczego nie gatunek, skoro często mówi się o nich jako o nowym gatunku człowieka? Po pierwsze, gatunek musi otrzymać swoją dwuczłonową nazwę łacińską, a denisowianie się jeszcze żadnej nie doczekali (choć pojawiły się propozycje: Homo altaiensis lub H. denisova). Po drugie – i to tłumaczy ten brak ich formalnego uznania – opisani zostali na podstawie samych genów, i to kopalnych, a nie jakichkolwiek materialnych szczątków, więc nie mają swojego holotypu, czyli okazu typowego, na podstawie którego nowy gatunek zostałby wyróżniony i opisany.

Rok cudów

2010 r. to był annus mirabilis w krótkich dziejach badań nad kopalnym DNA człowieka i naszych najbliższych krewnych. To wtedy opublikowany został przez Svante Pääbo i jego zespół z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej w Lipsku pełny, choć wstępny, odczyt całego genomu neandertalczyka. Otworzyło to szeroko wrota do zupełnie nowego spojrzenia na ewolucję ludzi współczesnych, gdyż – poprzez porównanie z genomami żyjących przedstawicieli Homo sapiens – ujawniło m.in. skalę naszych przygodnych związków z innymi gatunkami homininów (wymarłych krewnych ludzi), różnice w dziejach rodowych kobiet i mężczyzn, a także obecność w naszych genomach śladów intymnych kontaktów z jeszcze innymi „archaicznymi Homo”.

Odczytanie genomu jądrowego neandertalczyka nie było pierwszą przygodą Pääbo z neandertalskimi genami. Znacznie wcześniej, bo już pod koniec XX w., jego zespół zsekwencjonował cały genom mitochondrialny (mtDNA), znacznie łatwiejszy do identyfikacji, gdyż obecny w setkach kopii w każdej komórce (dokładnie w mitochondriach, czyli komórkowych „siłowniach”) i znacznie mniejszy od genomu znajdującego się w jądrze komórki. Miało to potwierdzać, że neandertalczycy stanowili odrębny gatunek (w naszych mitochondriach brak genów neandertalskich), a koncepcja „pożegnania z Afryką”, wedle której – zapisany w naszych genach – Homo sapiens opuścił afrykańską kolebkę ok. 60 tys. lat temu (pierwsze wyjście miało miejsce ponad 100 tys. lat temu) i w krótkim czasie doprowadził do zagłady swego neandertalskiego kuzyna, dobrze opisuje ten kluczowy moment naszej ewolucji. Zostaliśmy sami, bo na Ziemi nie było miejsca dla dwóch tak podobnych i bliskich sobie gatunków.

Gdy w 2010 r. Pääbo ogłosił wstępny odczyt genomu jądrowego, ten prosty obraz uległ jednak zmąceniu. Geny jądrowe najwyraźniej opisywały inną historię niż geny mitochondrialne. Okazało się bowiem, że w naszych genomach wciąż tkwią fragmenty neandertalskich chromosomów, a ich długość pozwala nawet oszacować, kiedy doszło do seksualnych kontaktów między nami (od 100 do 50 tys. lat temu). Tylko w genomach czarnych Afrykanów nie było takich śladów, pewnie dlatego, że neandertalczycy nigdy na Czarny Ląd nie zawitali.

W grudniu 2009 r. Pääbo uczestniczył w konferencji w Nowym Jorku, podczas której zadzwonił do niego z Lipska bliski współpracownik Johannes Krause, prosząc, by usiadł wygodnie, a jego głos zdradzał wielkie podniecenie. Krause spytał, czy Pääbo pamięta o maleńkim podarunku z dalekiego Ałtaju, z Jaskini Denisowej, zawierającym sproszkowany fragment kostki małego palca jakiegoś hominina. Darczyńcą był rosyjski antropolog Anatolij Derewianko, z którym Pääbo kontaktował się już wcześniej przy okazji innej kostki z innej ałtajskiej jaskini (Okładnikowa), z której udało się wyekstrahować neandertalskie mtDNA. Tym razem kość była jeszcze mniejsza, a podarowany fragment zupełnie nieistotny (wielkości 2 ziarenek ryżu), więc Pääbo odłożył go na bok, by zająć się nim w wolnej chwili, i zapomniał.

Krause jednak, zafascynowany wcześniejszym wyczynem, poddał tę grudkę analizie na obecność homininowego mtDNA i nieoczekiwanie znalazł tak duże jego ilości, że udało mu się poskładać cały genom mitochondrialny z nieosiągalną dotąd precyzją. To było wielkie osiągnięcie, ale nie ono sprowokowało transoceaniczną rozmowę. Odczytane przez Krausego mtDNA nie należało bowiem do neandertalczyka, ani tym bardziej do Homo sapiens. Że oba te gatunki żyły w Jaskini Denisowej, wiadomo było od pewnego czasu, ale kto mógł być tym trzecim? Gdy mtDNA neandertalczyka różniło się od naszego średnio o 202 nukleotydowe litery, to w tym przypadku różnica była prawie dwukrotnie większa – około 385 liter! Przeliczając na lata, oznaczało to, że o ile neandertalskie mtDNA oddzieliło się od naszego około 0,5 mln lat temu, to ten nowy osobnik z Jaskini Denisowej odziedziczył swój genom mitochondrialny od kogoś żyjącego prawie milion lat temu. Zatem owa grudka kostnego pyłu przemówiła głosem jakiegoś nowego gatunku hominina! Ale jakiego? Tylko odkrycie całego genomu (jądrowego) mogło rozwiązać tę zagadkę.

Denisowiańskie domieszki

Pääbo postanowił działać szybko, zanim ktoś inny to opisze. Po powrocie do Lipska napisał do tygodnika naukowego „Nature” o potencjalnie epokowym odkryciu i otrzymał zapewnienie, że zostanie ono potraktowane jako najwyższy priorytet. Krause miał już wszystkie potrzebne dane i w ciągu kilku tygodni gotowy tekst został wysłany do Londynu. Po długotrwałych sporach autorzy postanowili określić swoje znalezisko jako „kobietę X”, nie nadając mu osobnej nazwy gatunkowej, choć Pääbo z początku bardzo optował za Homo altaiensis. Przekonał go argument, że opisywanie nowego gatunku na podstawie samych genów mitochondrialnych (w dodatku kopalnych) byłoby nieodpowiedzialne – genom jądrowy mógł opowiadać inną historię, a dopiero kości szkieletu – gdyby je znaleziono – powiedziałyby więcej o cechach anatomicznych gatunku.

W kwietniu 2010 r. świat usłyszał o tajemniczym gatunku żyjącym całkiem niedawno na Ałtaju, a Pääbo z kolegami oddali się bez reszty sekwencjonowaniu genów jądrowych „kobiety X” (musiała być płci żeńskiej, bo nie znaleziono śladów chromosomu Y, a za to dwie wersje chromosomu X). Prace posuwały się szybko, gdyż zawartość DNA w badanym szczątku była nadzwyczajna – kilkadziesiąt razy większa niż u jakichkolwiek analizowanych dotąd kości, z których ekstrahowano kopalne geny. Tylko okazy z lodu lub wiecznej zmarzliny zachowywały się w równie dobrym stanie.

Wkrótce pojawiła się kolejna niespodzianka. Badając DNA denisowian, naukowcy porównywali je nie tylko z innymi kopalnymi genami, ale i genomami ludzi współczesnych, a także – osobno – szympansów. Wnioski były jednoznaczne: nasz gatunek krzyżował się w przeszłości nie tylko z neandertalczykami, ale też i przedstawicielami nowego gatunku z ałtajskiej jaskini. W naszych genomach wciąż tkwią sekwencje genów denisowiańskich i to w znacznie większej ilości niż te pozostałe po kontaktach z neandertalczykami. Tyle że jedynie u niektórych ludzi i to żyjących dziś daleko od Ałtaju, Syberii, a nawet w ogóle Starego Świata. Znaleziono je – około 5 proc. – jedynie u Papuasów z Nowej Gwinei i innych Melanezyjczyków z sąsiednich wysp, a także, w nieco mniejszych ilościach, u australijskich Aborygenów. Czyli na terenach leżących 9 tys. km od Jaskini Denisowej w linii prostej, w dodatku na wyspach oddzielonych od Azji morską barierą tzw. linii Wallace’a, gdzie do przybycia ludzi współczesnych przed około 55 tys. lat temu nie było żadnych innych homininów ani w ogóle żadnych gatunków naczelnych. Ba – nawet ssaki łożyskowe docierały tam bardzo rzadko.

To było bardzo dziwne, tym bardziej że takich domieszek denisowiańskich nie znaleziono u ludzi z Mongolii lub Chin, a więc obszarów bliskich ałtajskiej kolebki, ani nawet u takich ludów, jak Andamańczycy czy tak zwani negritos, mali i ciemnoskórzy ludzie z łowiecko-zbierackich plemion rozsianych po krajach południowej Azji i uważanych za pozostałości po pierwszej fali migracji Homo sapiens. Jeśli ludzie anatomicznie współcześni szli z Afryki szlakiem wzdłuż południowych wybrzeży Azji, to jak to się stało, że nie natrafili po drodze na denisowian, od których otrzymali tak dużo genów? Gdzie mogło dojść do spotkania?

Wielka krzyżówka

Jest kilka prób wyjaśnienia tej zagadki. Według jednej pierwsi ludzie, którzy wędrowali południowym szlakiem i spotkali denisowian, dziś już wymarli, więc ich geny można co najwyżej znaleźć w jeszcze nieodkrytych kopalnych szczątkach. Jednak przeczy temu fakt, że zbadana niedawno czaszka z Tianyuan w Chinach, sprzed około 40 tys. lat, z której udało się wyekstrahować DNA, nie zawierała żadnych denisowiańskich domieszek. To o tyle zaskakujące, że „kobieta X” była tylko nieco starsza, a trudno przypuszczać, by denisowianie ograniczali się od początku wyłącznie do Ałtaju. Możliwe również, że wczesne ludy w Azji Południowo-Wschodniej miały w sobie denisowiańskie geny, ale późniejsze fale rolniczych kolonistów tak bardzo rozrzedziły to dziedzictwo, że dziś jest już praktycznie niewidoczne. Dlaczego jednak takich domieszek nie wykazują także żyjące wciąż plemiona łowiecko-zbierackie, rozsiane w górach i dżunglach Azji Południowo-Wschodniej, które z owymi rolnikami się nie mieszały? I wreszcie jest ostatnia możliwość – coraz bardziej dziś prawdopodobna, ale też najbardziej niezwykła… ale o niej za chwilę.

Praca zespołu Pääbo na temat genomu jądrowego denisowian zdążyła ukazać się jeszcze w 2010 r., dokładnie 23 grudnia, na dzień przed świętami. Choć same szczątki denisowiańskie nie mogły być datowane, to towarzyszące im kości zwierzęce ze śladami obróbki przez człowieka już tak – wynik wskazywał, że kobieta X żyła przed ok. 60 tys. lat. Co ciekawe, z tej samej warstwy pochodziły też bardzo zaawansowane narzędzia kamienne i wykonana z gładzonego kamienia bransoleta. Właściwie każdy z trzech gatunków zamieszkujących tę jaskinię mógł być ich autorem.

Z tej samej warstwy pochodziła też inna kość homininowa, z której również udało się wyekstrahować dobrze zachowane DNA i odczytać pełny jej genom. Należała do neandertalczyka i porównanie obu tych kopalnych genomów wykazało, że do krzyżowania dochodziło również między oboma tymi gatunkami.

Kolejne znalezisko pozwoliło przyłapać ich poniekąd in flagranti. W sierpniu 2018 r. ukazał się w „Nature” artykuł, w którym opisano genom odczytany z fragmentu kości z Jaskini Denisowej sprzed około 90 tys. lat. Wynik okazał się zupełnie nieprawdopodobny – równo 50 proc. DNA pochodziło od neandertalki, druga połowa – od denisowianina. Co więcej, w genomie ojca dziewczynki (nazwano ją Denny) odnaleziono też fragment DNA jakiegoś znacznie starszego, choć nieokreślonego hominina, a także domieszki genów neandertalskich. Teraz, gdy wiemy już, że neandertalczycy krzyżowali się z H. sapiens, denisowianie z przodkami Melanezyjczyków, neandertalczycy i denisowianie między sobą, a wszystkie te gatunki mają też fragmenty genów jakichś „archaicznych ludzi”, można uznać za pewne, że hybrydyzacja była wśród gatunków rodzaju Homo czymś niemal powszechnym. I co więcej, oba te kopalne gatunki nie całkiem wymarły, skoro ich genetyczne dziedzictwo wciąż obecne jest w naszych komórkach.

DNA z osadu

Do 2019 r. jedyne szczątki denisowian, jakimi dysponowaliśmy, pochodziły z Jaskini Denisowej i reprezentowały sześcioro osobników (w tym jednego mieszańca – Denny). Mimo znajomości całego genomu (mtDNA i jądrowego) nasza wiedza na temat ich anatomii była znikoma – paliczek nie różnił się od naszego (ani neandertalskiego), a zęby trzonowe wskazywały jedynie, że w uzębieniu zachowali wyjątkowo archaiczne cechy, co mogło mieć jakiś związek z dietą i nie mówiło nic o pozaczaszkowej budowie tych ludzi. Nieco więcej można było wyczytać z samych genów – te wskazywały, że posiadali ciemną skórę, oczy i włosy. Były to jednak przesłanki pośrednie, niemogące w pełni zastąpić szczątków kopalnych.

Wszystko zmieniło znalezisko w jaskini Baishia Cave położonej na wschodnim skraju Wyżyny Tybetańskiej, na wysokości ponad 3 tys. m. Jest ona buddyjskim sanktuarium i wstęp możliwy jest jedynie po uzyskaniu zgody mnichów. W 1980 r. jeden z nich znalazł tam skamieniałą żuchwę z tkwiącymi w niej dwoma zębami trzonowymi. Zafascynowany pokazał ją swojemu przełożonemu, a ten – świadom jej wagi – geologowi z uniwersytetu w Lanzhou. Tam została pobieżnie zbadana i stwierdzono, że na tyle odbiega od znanych dotąd szczątków hominidowych, iż nie można jej przypisać do żadnego znanego gatunku. Odłożona na półkę, została na długie lata zapomniana. Badania w jaskini wznowiono dopiero w 2018 r. (zgodę uzyskano pod warunkiem prowadzenia ich w zimie i w godzinach nocnych, gdy temperatury spadają do –20 st. C!). Po odkopaniu licznych narzędzi kamiennych oraz kości zwierząt ze śladami obróbki chińscy naukowcy zwrócili się o pomoc do Instytutu Antropologii Ewolucyjnej w Lipsku. Tak żuchwa z Baishia Cave znalazła się w centrum zainteresowania najlepszego ośrodka na świecie.

I tu nowa sensacja. Choć w kościach i zębach nie znaleziono DNA, to dzięki nowatorskiej metodzie udało się ustalić sekwencje zachowanych w nich białek (kolagenu), a te – kodowane przez geny – odzwierciedlają odpowiadającą im kolejność liter nukleotydowych. Zgodność z wynikami szczątków z Jaskini Denisowej była oczywista i zadziwiająca. Jej potwierdzenie przyszło z jeszcze bardziej niezwykłej strony: 30 października 2020 r. zespół Pääbo opisał odkrycie denisowiańskiego mtDNA z samych osadów jaskini – trafił tam pewnie z moczem, kałem, krwią lub innymi wydzielinami – który potwierdził denisowiańskie pochodzenie mieszkających tam ludzi.

Za jednym zamachem nasza wiedza na temat denisowian poszerzyła się, i to od razu w trzech aspektach. Geograficzny zasięg ich występowania zwiększył się o kolejne dwa tysiące kilometrów, a pewnie – jak zaraz zobaczymy – jeszcze dalej. Po drugie, rozszerzył się także ich zasięg czasowy – wiek żuchwy z Baishia oceniono na ponad 160 tys. lat, a i pod tym względem, jak się zdaje, przyjdzie go jeszcze znacznie bardziej rozciągnąć. Po trzecie, zyskaliśmy wreszcie pojęcie o wyglądzie fragmentu czaszki tego ludu, co o tyle ważne, że znamy wiele czaszek spoczywających głównie w muzeach chińskich (okazy z Dali, Jinniushan, Xuchang, Maby – wszystkie datowane na ok. 200 tys. lat, a także indyjska czaszka z Narmady, sprzed ok. 70 tys. lat), które przypominają budową tybetańskie szczątki, a które nie pasowały dotąd do żadnego ze znanych kopalnych homininów. Jeśli i one należały do denisowian, ich geograficzna ojczyzna objęłaby obszar przewyższający całą Europę! Odkrycie w Baishia Cave czołowe amerykańskie czasopisma naukowe uznały za najważniejsze wydarzenie roku 2019.

Lustrzane odbicie neandertalczyków

Ale w tym samym roku przyszła jeszcze jedna sensacja. W największym jak dotąd badaniu genów przeanalizowano genomy 161 osób żyjących na wyspach indonezyjskich i Nowej Gwinei, w poszukiwaniu fragmentów denisowiańskich, których szczególnie dużo już wcześniej znaleziono u Papuasów i innych Melanezyjczyków. I owszem, odkryto ich równie wiele, nawet do 8 proc., ale stwierdzono coś jeszcze. To, co łączyliśmy dotychczas pod zbiorczą nazwą denisowian, to w rzeczywistości trzy odrębne linie rodowe, z których dwie występują tylko na wyspach na wschód od granicy Wallace’a, a jedna z nich różni się od denisowian z Ałtaju nie mniej niż od europejskich neandertalczyków, więc właściwie powinna być uznana za jeszcze jeden gatunek archaicznych ludzi (genetyk prof. David Reich z Harvardu, który już wcześniej sugerował ich istnienie, nazywał ich australodenisowianami). W dodatku stwierdzony nawet nie na podstawie genów kopalnych, ale zachowanych fragmentów DNA w genomach współczesnych ludzi!

Odkrycie to, choć nieoczekiwane, pozwoliło wyjaśnić trudny do zrozumienia paradoks, ale też stworzyło nowy, stanowiący prawdziwe wyzwanie. Szczątki denisowian znaleziono dotychczas na terenach górskich i mroźnych (Ałtaj, Tybet), więc można było sądzić, że taka była nisza ekologiczna tego gatunku. Gorące i wilgotne tereny lasów deszczowych Azji Płd.-Wsch. i wysp indonezyjskich stanowią całkowite jej przeciwieństwo, więc jeśli zamieszkiwali je ludzie genetycznie bardzo odmienni, mogłoby to tłumaczyć tę pozorną sprzeczność. Zarazem jednak zupełnie nowe pytania stawia przed nami fakt, że występowali tylko na wyspach na wschód od linii Wallace’a i, co więcej, do krzyżowania „ich” z „nami” doszło relatywnie bardzo niedawno (z długości tych archaicznych fragmentów DNA wynika, że stało się to nie wcześniej niż 30 tys., a być może nawet dopiero 15 tys. lat temu!). Warto bowiem pamiętać, że linia Wallace’a to granica oddzielająca wyspy indonezyjskie o faunie azjatyckiej i te, do których zwierzęta z Azji nie potrafiły dotrzeć. Jeśli denisowianie lub ich kuzyni zdołali ją przekroczyć, to raczej nie wpław i nie przypadkiem, tylko na celowo przygotowanych łodziach czy tratwach, a to uznajemy zwykle za umiejętność zarezerwowaną dla naszego gatunku i to na późnym etapie jego istnienia.

W pewnym sensie denisowianie jawią się nam coraz bardziej jako lustrzane odbicie neandertalczyków. Kiedy ich linie rozeszły się jakieś 500 tys. lat temu, neandertalczycy zajęli całą południową i środkową Europę oraz sięgnęli na wschodzie aż po góry Ałtaju, a denisowianie objęli w posiadanie południową i środkową Azję, sięgając na zachodzie – znów – do Ałtaju, gdzie doszło do spotkania obu tych gatunków. Potem, wraz z ekspansją ludzi anatomicznie współczesnych z Afryki, zaczęło się wypieranie jednych i drugich. Zasięg neandertalczyków kurczył się coraz bardziej, aż wreszcie objął tylko Półwysep Iberyjski, a w końcu samą Skałę Gibraltarską. Podobnie denisowianie – spychani coraz bardziej na wschód przekroczyli w końcu (być może) linię Wallace’a i znaleźli schronienie na Nowej Gwinei, gdzie doczekali przybycia ludzi współczesnych i gdzie zdążyli jeszcze się z nimi skrzyżować. Pod sam koniec swej egzystencji stworzyli nawet (znów – być może) zaawansowaną kulturę (neandertalczycy zresztą też), co nie wystarczyło już, by przetrwać w konfrontacji z nami. Świat zamieszkany przez wiele gatunków homininów odszedł wraz z nimi na zawsze.

Polityka 3.2021 (3295) z dnia 12.01.2021; Nauka i cywilizacja; s. 50
Oryginalny tytuł tekstu: "Kuzyni z jaskini"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Kraj

Jedni śpiewali – drudzy donosili

Jak powiedział pewien przyjaciel poety, „Mamy przed sobą dwa oblicza tej samej Rosji, jedno tworzy i śpiewa, drugie buduje i donosi”.

Daniel Passent
19.01.2021
Reklama