С помощью палеогенетики ученые рисуют портрет этноса, жившего на территории современной России тысячи лет назад, и обещают удивительные результаты
Геномные технологии позволяют не только предсказать риски развития генетических заболеваний, но и заглянуть в далекое прошлое. Метод реконструкции генома из обрывков ДНК, предложенный шведским биологом Сванте Паабо и принесший ему в 2022 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине, помог под новым углом посмотреть на биологическую историю нашего вида и получить ценные данные для долгосрочных прогнозов в сфере здравоохранения.
Сегодня палеогенетика решает несколько прикладных задач. Во-первых, она дает возможность реконструировать миграционные процессы. С помощью анализа ДНК останков древних людей специалисты определяют генетический вклад каждой волны миграции в формирование современного населения. Во-вторых, в ее рамках изучают эволюцию человека: как Homo sapiens выживал на протяжении тысячелетий, как формировался его иммунитет к эпидемиям, как менялся метаболизм при переходе к новым типам питания и при смене климата. В-третьих, генетики анализируют обнаруженные древние бактерии и вирусы, чтобы лучше понимать и предугадывать поведение современных микроорганизмов.
В России масштабные исследования по этим направлениям ведет консорциум, в который входят университет «Сириус», МГУ им. М. В. Ломоносова, Институт археологии РАН, Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова, Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН и ФИЦ биотехнологии РАН. Группы ученых из этого пула составляют генетический портрет русских как этноса, который уже тысячу лет живет на просторах Русской равнины.
Главный объект их «охоты» — геномы древних людей. ДНК, напомним, представляет собой универсальный для всех организмов на Земле носитель наследственной информации. Это длинный полимер, состоящий из повторяющихся блоков — нуклеотидов, которые названы по своему азотистому основанию. Всего их четыре: аденин, гуанин, цитозин и тимин, обозначаются они буквами А, G, С, Т. В геноме человека около трех миллиардов таких «букв», и ученые должны «прочесть» их последовательность. Именно последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК содержит информацию, используемую живой клеткой для синтеза определенных белков и РНК, регуляции экспрессии генов и др.
Люди отличаются друг от друга всего одной тысячной генома, то есть примерно тремя миллионами нуклеотидов. Эти различия в генетическом коде объясняют уникальные особенности метаболизма и предрасположенность к заболеваниям, а также позволяют выявить родственные связи и принадлежность к определенным этническим группам.
Сам текст книги генома, который читают ученые, выглядит примерно так: CTAGCTCCTCACCTG. Только букв в нем не 15, как в нашем примере, а три миллиарда.
В медицинской практике секвенирование человеческой ДНК постепенно становится рутиной: новые методы позволяют считывать одновременно миллионы фрагментов кодов. Однако с древними геномами работать по-прежнему сложно: за сотни и тысячи лет с момента смерти их носителей эти «тексты» словно прошли через шредер, разделившись на фрагменты длиной не более 70–80 «букв». Более того, на концах таких коротких генетических отрывков под действием факторов окружающей среды (минеральных солей почвы, воды, перепада температур и др.) произошли удивительные химические метаморфозы: часть C превратились в U, а при генно-инженерных манипуляциях люди конвертировали эти U в Т. В результате во вновь синтезированную нить ДНК оказались включены нуклеотиды, которых в немодифицированной нити не имелось.
Однако чем дальше от конца фрагмента секвенируется геном, тем ниже вероятность подобной замены (см. красный график). Если два таких графика повернуть в разные стороны и сдвинуть, получится картинка, похожая на лицо с усами. Именно ей феномен падения числа замен цитозина на тимин и обязан своим названием — «усы древности». С одной стороны, «усы» мешают исследователям, внося ложные С-Т-опечатки в генетический «текст». С другой стороны, именно «усы» показывают, что перед нами древняя ДНК.
Вторая проблема, которая возникает при чтении геномов древних людей, — загрязнение останков. «Кость возрастом в тысячу лет буквально пропитана генетическим материалом наших современников. Например, археологов, которые проводили раскопки, — рассказывает доктор биологических наук, профессор кафедры генетики и селекции Северо-Кавказского федерального университета, главный научный сотрудник Южного научного центра (ЮНЦ) РАН Игорь Корниенко. — Сложность в том, что современная ДНК длиннее и химически активнее древней. Единственная посторонняя молекула способна полностью заглушить сигнал исходной ДНК, что приводит ученых к ложным выводам».
Изучение геномов останков жителей Древней Руси началось с индивидуальных и семейных историй, с генетических летописей поселений, а завершится созданием банка данных, который позволит заглянуть в наше прошлое вплоть до эпохи бронзы и неолита
Традиционные методы очистки, например использование раствора гипохлорита, слишком агрессивны: они разрушают ценный исторический код вместе с загрязнителем. Коллектив ЮНЦ РАН под руководством Игоря Корниенко предложил метод селективной деконтаминации, который работает избирательно и быстро (процесс очистки занимает всего несколько минут) и, что немаловажно, основан на отечественных препаратах.
«Мы используем специально подобранную композицию химических реагентов, которая воздействует только на внешний материал. В твердых тканях, таких как зубы или кости, аутентичная ДНК надежно защищена минерализованной матрицей. Наш раствор разрушает клеточные мембраны современных загрязнителей на поверхности и в порах костного порошка, высвобождая и нейтрализуя чужеродную ДНК, но не проникает вглубь костных клеток, где хранится древний код», — поясняет ученый.
Итак, все необходимые инструменты для точного чтения древних геномов в России есть, и исследования сейчас в самом разгаре. Ученые начали с изучения индивидуальных и семейных историй наших предков, генетических летописей поселений, материал для которых собирается в могильниках, а завершить планируют анализом целых популяций и созданием фундамента для национальной базы генетических данных, который позволит заглянуть в историю страны вплоть до эпохи бронзы и неолита.
К настоящему времени консорциум, возглавляемый директором Научного центра генетики и наук о жизни университета «Сириус» академиком Евгением Рогаевым, уже проанализировал генетическую структуру жителей юга России I тысячелетия нашей эры — этот регион был выбран учеными, поскольку в течение долгого времени он являлся зоной контактов между степными сообществами Евразии, Кавказом и античным миром. Генетики определили, что почти 92% выборки населения в эпоху раннего Средневековья имели смуглую кожу, темный оттенок волос и глаз.
«Мы установили генетическую связь сарматских генотипов (сарматы — древние кочевые племена, с IV века до нашей эры по первые века нашей эры населявшие степную полосу Евразии от Дуная до Аральского моря — часть территории современных России, Казахстана и Украины. — “Монокль”) с представителями современной южноазиатской метапопуляции, — комментирует Игорь Корниенко. — Результаты исследования Y-хромосомы и митохондриальной ДНК говорят о преобладании азиатских гаплогрупп у сарматских племен. Очень интересным стало подтверждение того, что сарматы, будучи кочевниками, активно скрещивались с меотами, оседлым населением Нижнего Дона, и распространяли свои генетические признаки среди них. Это живое свидетельство тесных контактов, которым не мешали культурные различия».
Ученым также удалось составить генетический портрет меотов. Оказалось, что их профиль связан с европейскими и отчасти с ближневосточными современными метапопуляциями, их гаплогруппы Y-хромосомы и митохондриальная ДНК (мтДНК) имеют преимущественно европейское и ближневосточное происхождение. О внешности меотов не было практически никаких упоминаний в ранних письменных источниках, но теперь появились научно обоснованные данные: ДНК-фенотипирование исследуемой выборки показало, что все представители меотской культуры, скорее всего, имели смуглую кожу, темные волосы и глаза.
Значительную часть территории юга современной России (Предзакавказье, Нижнее и Среднее Поволжье, Приазовье, восточную часть Крыма), а также северо-запад современного Казахстана, степи и лесостепи Восточной Европы занимал Хазарский каганат. «Наши данные однозначно подтверждают полиэтничный характер этого государства. В генофонде населения, ассоциированного с Хазарским каганатом, мы видим вклад как местного субстрата (потомков сармато-аланских и, возможно, меотских групп), так и различных кочевых популяций иранского и тюркского происхождения, — отмечает Игорь Корниенко. — То есть установлена связь хазарских генотипов с современной ближневосточной метапопуляцией, результаты исследования Y-хромосомы и мтДНК населения Хазарского каганата представлены восточноазиатскими гаплогруппами».
ДНК-фенотипирование хазар показало, что примерно 81,8% исследованных индивидов имели смуглую кожу и темный оттенок волос и глаз, что косвенно согласуется с некоторыми антропологическими данными, указывающими на монголоидные черты у части населения, и письменными источниками, в которых «кара-хазары» (черные хазары) описываются как смуглые темноволосые люди, похожие на индийцев. Однако оставшаяся часть — почти 20% — имела нетипичные светло-голубые глаза и светлые волосы. Ученые отмечают, что это очень интересный факт, он перекликается с другими историческими упоминаниями о «белых хазарах», отличавшихся «красотой и совершенством внешнего вида». Такие генетические различия во внешности могут косвенно свидетельствовать о социальном расслоении или о сложном этническом составе внутри Хазарского каганата.
Еще одна находка палеогенетиков — средневековый могильник «Красногорский XII» (Карачаево-Черкесия, XII–XIII века). Генетическое исследование захороненных здесь останков позволило выявить высокую неоднородность аланского населения: наряду с автохтонным кавказским компонентом были обнаружены мощные линии западно- и центральноевропейского происхождения. По мнению специалистов, это прямое доказательство того, что Кавказ в домонгольскую эпоху был важнейшим мировым транспортным коридором и контактной зоной между Европой и Востоком.
Генетическая «машина времени» позволила ученым проследить и перемещения древних народов по Русской равнине. Миграция всегда сопровождается вкладом в ДНК местного населения — эти изменения могут стать ключом к разгадке многих важнейших экономических и политических процессов далекого прошлого.
В реконструкции великих переселений помогает изучение зубной эмали останков древних людей. «Анализ изотопного состава стронция в эмали зубов людей и животных позволяет реконструировать ту среду обитания, в которой индивид находился во время формирования зуба. Каждый зуб имеет свой возраст формирования. Сравнивая показатели по разным зубам или различным частям зуба, мы получаем сведения о том, жил человек на одной территории или переселялся с места на место. Мы также сравниваем полученные данные с фоновыми значениями, характерными для территории, на которой обнаружен исследуемый археологический памятник. Если данные совпадают, это местный житель, если нет — мигрант первого поколения, — рассказывает заведующая лабораторией контекстуальной антропологии Института археологии РАН, член-корреспондент РАН Мария Добровольская. — Это очень кропотливая работа: по сути, приходится реконструировать образ жизни каждого индивида. В настоящее время мы видим, что среди людей, останки которых найдены в городских контекстах (Ярославль, Новгород), часто встречаются мигранты первого поколения. Среди людей, обнаруженных в сельских местностях, все очень по-разному. Так как демографическая история поселений неодинакова, то и результаты анализа различаются. Трудно выявить что-то общее, зато интересно воссоздавать особенности уровня мобильности в разных частях Древней Руси. Это очень большая работа на многолетнюю перспективу».
В 2025 году Институт археологии РАН представил доклад, в котором сообщалось, что культурной общности Руси X–XII веков соответствует генетическое единство восточного славянства на широких территориях Русской равнины. На северо-восточных окраинах страны выявлена особая генетическая общность — «северный кластер», или «белозерцы».
«Это жители одного из летописных регионов Древней Руси — смешанное население, сформировавшееся из восточнославянских и финских групп. Сейчас мы сдали в печать большую статью по палеогеномике Древней Руси, после публикации эти вопросы можно будет подробнее освещать в СМИ. Пока могу сказать, что в наших планах — реконструкция истории генетических изменений состава населения Руской равнины на протяжении последних 12 тысяч лет в контексте событий культурного и общего исторического развития», — делится Мария Добровольская.
Итак, у нас появилось несколько фрагментов картины жизни средневековой Руси — их еще предстоит дополнить недостающими деталями и собрать в единое целое. Как обещают ученые, впереди удивительные открытия, касающиеся расселения разных популяций по Русской равнине и формирования народностей, населяющих европейскую часть, а затем и всю территорию современной РФ. Это будет самая беспристрастная история с опорой на данные генетических исследований, которые невозможно исказить. Она даст исчерпывающие ответы на вопросы, как выглядели наши предки, каково было состояние их здоровья, какую хозяйственную деятельность они вели, каким был их образ жизни, кем по национальности были правители. Современные возможности палеогенетики позволяют полностью, без упрощений и политизации, собрать мозаику всех многочисленных взаимодействий нашего далекого прошлого, отраженных в древних ДНК.