Международная группа ученых, включая исследователей из Оксфордского университета, впервые получила точные оценки времени пребывания неандертальцев и денисовского человека на территории древней Сибири. Палеоантропологи пришли к выводу, что неандертальцы и денисовцы, останки которых были найдены в отложениях Денисовой пещеры, жили друг с другом в течение десятков тысяч лет. «Лента.ру» подробно рассказывает об исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Период существования и географическое распространение неандертальцев и их близкого родственника — денисовского человека (Homo altaensis) — до сих пор является важной нерешенной проблемой палеоантропологии. Останки денисовцев были найдены в отложениях внутри Денисовой пещеры в Алтайском предгорье на юге Сибири. В том же месте ученые обнаруживали и кости неандертальцев.
Внутри Денисовой пещеры находится центральный зал и два нешироких коридора — южный и восточный. Высота главного зала достигает десяти метров, а толщина отложений — шесть метров. Сами отложения были разделены палеонтологами на слои и пронумерованы, однако слои с одинаковыми числами в разных местах пещеры не всегда относятся к одному и тому же геологическому времени.
В ходе раскопок, которые начались 40 лет назад, ученые обнаружили каменные инструменты среднего (от 300 до 30 тысяч лет назад) и верхнего (от 50 до 12 тысяч лет назад) палеолита. Кроме артефактов были найдены останки животных и растений. И самое главное, из отложений были извлечены кости денисовцев, неандертальцев и девочки, чьи родители принадлежали обоим видам. Были обнаружены останки всего 12 древних людей, большинство из которых сильно фрагментированы. Несмотря на это, их ДНК относительно хорошо сохранилась, что позволило расшифровать геномы и даже определить относительный возраст окаменелостей. Это сделало Денисову пещеру уникальным в мире палеонтологическим памятником и своего рода Меккой для антропологов.
До сих пор ученые не знали точный возраст останков. В предыдущих исследованиях палеонтологи пытались восстановить хронологию заселения Денисовой пещеры с помощью радиоуглеродного датирования верхних слоев и термолюминесцентного датирования нижних отложений. Как оказалось, зачастую возраст верхних слоев был слишком большим, чтобы его можно было определить радиоуглеродным методом (предел — 50 тысяч лет), а во втором случае был получен большой разброс: от 282 до 69 тысяч лет назад. Результаты анализа ДНК продемонстрировали, что разница в возрасте между самыми старыми (Денисова 2) и самыми молодыми останками (Денисова 3) составляла 54-99 тысяч лет. При этом возраст Денисова 3 оценивался приблизительно в 85 тысяч лет. Ребенок неандертальца и денисовца (Денисова 11), по оценкам, жил 90 тысяч лет назад или позже. Однако все эти даты были слишком приблизительны.
В новом исследовании палеонтологи провели радиоуглеродный анализ 40 образцов, собранных из слоев 9-12 в центральном зале и восточном коридоре. Образцы включали в себя уголь, а также кости людей, животных и артефакты, извлеченные из мест, нетронутых при прошлых раскопках. Зуб лошади из слоя 9.2 в восточном коридоре был датирован 45,7-50 тысячами лет до нашей эры. Возраст образцов из слоя 11.4 в главном зале лежал в промежутке 37-42 тысяч лет. Четыре подвески из зубов оленя и лося были датированы 32, 40 и 45 тысячами лет до нашей эры.
Возраст самых старых артефактов и костей соответствует возрасту бедренной кости человека современного типа (43,2-46,8 тысячи лет до нашей эры), найденной в Западной Сибири. Иными словами, существует возможность, что распространение Homo sapiens по Евразии способствовало появлению новых инструментов и символичных артефактов в начале верхнего палеолита.
Ученые также провели масс-спектрометрию фрагментов кости, которые не поддавались прямой идентификации, чтобы найти следы коллагена, характерные для гоминидов. Выяснилось, что коллаген содержали три образца из слоев 9.3 (Денисова 14) и 11.4 (Денисова 15) в восточном коридоре и слоя 9.1 (Денисова 16) в центральном зале. Анализ ДНК показал, что Денисова 15 содержал митохондриальную ДНК неандертальского типа. Поскольку радиоуглеродный метод был неприменим из-за большого возраста останков, исследователи прибегли к статистическому анализу результатов, полученных различными методами: радиоуглеродным, оптическим, стратиграфическим и генетическим анализом.
Оптическое датирование превосходит по возможностям радиоуглеродный метод и позволяет определить время, когда образец был на свету в последний раз. Оно основано на том факте, что образцы пород, попадая в темноту, начинают накапливать энергию фонового излучения (интенсивность которого зависит от места захоронения образца) в дефектах кристаллической решетки. Облучение такого минерала синим, зеленым или инфракрасным светом приводит к высвобождению энергии в виде люминесцентного сигнала. Кратковременное воздействие дневного света (1-100 секунд) сбрасывает «оптические часы» на ноль. С помощью этого вида датирования можно установить возраст в пределах от 100 до 350 тысяч лет.
Проблема заключается в том, что оптическое датирование применяется для горных пород, а не для окаменелостей, которые лежат в том же слое, но не всегда окружены датированными минералами. Генетическое датирование тоже имеет свои недостатки. В то же время можно получить достаточно надежные оценки возраста человеческих останков, если объединить всю имеющуюся информацию. Для этого исследователи прибегли к байесовскому подходу, заключающемуся в оценке вероятности какого-либо события при условии, что имеют место другие связанные с ним события.
Ученые протестировали четыре байесовские модели, то есть оценили, насколько вероятна та или иная хронология жизни древних людей с учетом имеющихся данных. Согласно наиболее вероятной модели, возраст старейших останков денисовского человека (Денисова 2) лежит в диапазоне 122-194 тысяч лет, возраст Денисова 8 — 105-136 тысяч лет, а Денисова 3 (самые молодые останки) — 51-76 тысяч лет (с вероятностью 95,4 процента). Два неандертальца — Денисова 5 и Денисова 6 — из восточного коридора были датированы 90-130 тысячами лет назад и 110-134 тысячами лет назад соответственно. Ребенок неандертальца и денисовца (Денисова 11) жил на самом деле 79-118 тысяч лет назад, что намного позже первоначально установленного времени. Ученые установили, что при захоронении он случайно попал в более старый слой.
Таким образом, денисовцы жили бок о бок с неандертальцами тысячи лет и продолжали жить в пещере, когда неандертальцев в ней уже не было. Тем не менее алтайские денисовцы, вероятно, не являлись последней популяцией этого вида древних людей, поскольку имеются сведения, что смешивания между Homo altaensis и людьми современного типа происходили гораздо позже, 31-50 тысяч лет назад. Присутствие Homo sapiens на северо-западе от Денисовой пещеры 45 тысяч лет назад указывает на возможность, что человек современного типа участвовал в изготовлении украшений, принадлежавших денисовцам, хотя ученые считают, что отсутствие свидетельств в пользу этого подразумевает, что их настоящим создателем был все же денисовский человек.