Długi marsz neandertalczyka
Marcin Ryszkiewicz
Jedną z większych tajemnic neandertalczyka jest jego geograficzny zasięg. Gatunek ten uważano dotąd za jedyny takson prehistorycznego człowieka występujący prawie wyłącznie w Europie - niemal wszystkie jego szczątki znaleziono w zachodniej i środkowej części kontynentu: w Hiszpanii, Francji, Włoszech, Wielkiej Brytanii, Niemczech, Belgii, Chorwacji, oraz w bezpośrednim sąsiedztwie (w Izraelu i Iraku).
Przez dłuższy czas Europa należała tylko do neandertalczyków - od mniej więcej 300 tys. do około 27 tys. lat temu na naszym kontynencie nie było innych ludzi. H. sapiens, choć opuścił Afrykę 100 tys. lat temu, Europę omijał szerokim łukiem. Wcześniej niż nad Morze Śródziemne zawitał do Australii. Ale Australia była wtedy niezamieszkana, Europa zaś - zajęta. Neandertalczycy byli też jedynym gatunkiem człowieka, który do Europy nie przybył z zewnątrz, ale tu się narodził - zapewne z lokalnych populacji H. heidelbergensis. Inni - H. antecesor, H. erectus, kromaniończyk (najwcześniejszy europejski H. sapiens) - byli imigrantami. To właśnie kontakt z nami (kromaniończykami i późniejszymi przybyszami) zakończył się dla neandertalczyków fatalnie.
Wcześniej jednak, przez większą część ich panowania północną część Europy pokrywały lądolody, a tundra schodziła nad Morze Śródziemne. Kilkakrotnie, choć nigdy na długo, klimat się ocieplał i lądolody ustępowały, ale nawet wówczas neandertalczycy nie kolonizowali świeżo odsłoniętych obszarów. Na tereny Skandynawii czy północnej Polski nie dotarli prawdopodobnie nigdy. To właśnie jeden z powodów, dlaczego uchodzą za gatunek niezbyt mobilny i przywiązany do Europy. Czy słusznie?
Europę otaczają z trzech stron morza, z czwartej - od wschodu - jest otwarta i kończy się dopiero na Uralu, który też nie zamyka jej szczelnie, zostawiając od południa szeroką bramę poprzez stepy Azji Centralnej dalej na wschód.
To właśnie tu w 1938 roku w uzbeckiej jaskini Teszik Tasz w pobliżu Samarkandy odkopano fragmenty szkieletu chłopca, w tym 150 kawałków kości głowy, które po złożeniu okazały się kompletną czaszką młodego neandertalczyka. Znalezisko wywołało sensację z co najmniej z trzech powodów. Po pierwsze, podwajało znany obszar występowania tego gatunku - do najbliższych stanowisk europejskich było stąd 3200 km, do irackiego Szanidar - 1600 km. Po drugie, dowodziło, że neandertalczycy zamieszkiwali nie tylko niziny, ale i wysokie góry - Teszik Tasz leży na wysokości 1600 m n.p.m., a wokół wznoszą się czterotysięczniki. Po trzecie, było jednym z najważniejszych dowodów na istnienie neandertalskich rytuałów grzebalnych - ciało złożono w wąskim wykopie przy zachodniej ścianie jaskini, z nogami skierowanymi ku wyjściu, a całość udekorowano sześcioma parami rogów kozic syberyjskich. Obok leżały liczne węgielki z ogniska, które prawdopodobnie rozpalono podczas pogrzebu.
W Teszik Tasz, a także kilku innych jaskiniach, znaleziono też wiele narzędzi zaliczanych do kultury mustierskiej, towarzyszącej europejskim neandertalczykom i zastąpionej dość nagle wyrobami oryniackimi, łączonymi już z H. sapiens, wraz z którym pojawiła się sztuka (tzw. rewolucja górnego paleolitu).
W Azji śladów rewolucji nie widać, a nieliczne stanowiska, na których znaleziono narzędzia (choć nie kości) zaliczane do wczesnego górnego paleolitu wykazują wiele przeżytków kultury mustierskiej, co może (choć nie musi) świadczyć o lokalnej ciągłości kulturowej. Czyżby neandertalczycy przeżyli tu dłużej niż gdzie indziej? Czy zmieszali się z innymi ludami? I, co najważniejsze, czy zatrzymali się akurat w okolicy Samarkandy - i to w niegościnnych górach - gdy stepy południowej Syberii otwierały się daleko na wschód?
Nasze wyobrażenie o neandertalczykach skomplikowało w 2001 roku sensacyjne odkrycie z dalekiej północy, na stanowisku Mamontowaja Kuria na zachodnich zboczach Uralu u wybrzeży Morza Arktycznego. Odkopano tam liczące prawie 40 tys. lat narzędzia kamienne, kości zwierząt i cios mamuta z licznymi nacięciami sprawiającymi wrażenie bardzo prymitywnej sztuki. Ten region - jak sądzono - został zajęty dopiero około 13 tys. lat temu przez ludzi współczesnych - przesunięcie tej daty o prawie 30 tys. lat wywróciło koncepcję zasiedlenia Arktyki do góry nogami. Pojawiło się wówczas pytanie: kim byli mieszkańcy Mamontowoj Kurii? W tak odległych czasach mogli to być równie dobrze neandertalczycy (co powiększyłoby ich zasięg o kolejnych parę tysięcy kilometrów), jak i ludzie współcześni. Wątpliwości rozstrzygnąć mogłyby ludzkie kości - tych jednak na razie brak.
Z tego powodu większego znaczenia nabiera odkrycie, o którym donosił jeden z wrześniowych numerów Nature. Chodzi o ważną dla archeologii Jaskinię Okładnikowa, położoną w górach Ałtaj, 2000 km na wschód od Teszik Tasz, znaną ze znajdowanych tam narzędzi kamiennych o cechach mustierskich, kości zwierzęcych i ludzkich szczątków. Fragmenty kostne są zbyt małe i zniszczone, by na podstawie ich morfologii dało się określić przynależność gatunkową. Zadania nie ułatwia także obecność artefaktów charakterystycznych dla kultury mustierskiej sprzed około 40 tys. lat. Z jednej bowiem strony mogą sugerować obecność neandertalczyków, z drugiej zaś w Afryce i na Bliskim Wschodzie również H. sapiens posługiwał się i to przez 100 tys. lat przedmiotami podobnymi do neandertalskich. Wiek znalezisk z Jaskini Okładnikowa, podobnie jak z Mamontowoj Kurii, także nie rozstrzyga, czy mamy do czynienia ze śladami ostatnich neandertalczyków, czy pierwszych H. sapiens.
W tej sytuacji badaczom pozostawała jeszcze ostatnia szansa: geny. I właśnie wynikom takiej genetycznej archeologii jest poświęcona wspomniana praca z Nature. Analiza kopalnych fragmentów DNA ma zaledwie kilkuletnią historię i spektakularne już efekty. Jej pionierem jest Svante Pääbo z Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie w Lipsku, który ma na swym koncie odczytanie fragmentów DNA kilku plejstoceńskich ssaków (w tym mamuta i niedźwiedzia jaskiniowego), a także materiału genetycznego z kości wczesnych ludzi, i - co najważniejsze - 13 europejskich neandertalczyków. Większość tych badań opiera się na DNA mitochondrialnym (mtDNA), stosunkowo łatwym do wyekstrahowania, identyfikacji i porównywania.
Wystarczą najmniejsze fragmenty kości lub zębów, taksonomicznie bezużyteczne, by dało się je przypisać do gatunku - jeśli tylko ich DNA nie uległo całkowitej degradacji i jeśli genom gatunku jest poznany. W przypadku hominidów oznacza to możliwość odróżnienia H. sapiens od neandertalczyka (DNA innych gatunków jeszcze nie poznano), a właśnie przed takim wyborem stanęli badacze szczątków z Jaskini Okładnikowa.
Do badań pobrano po 0.2 g kości i zęba z Ałtaju, tyle samo z jednej z kości chłopca z Teszik Tasz, a wyniki porównano ze znaną sekwencją mtDNA europejskich neandertalczyków i ludzi współczesnych.
Ogromna większość materiału genetycznego z obu jaskiń należała do ludzi współczesnych (w tym zapewne odkrywców kości i laborantów), ale tak bywało i przy poprzednich analizach kopalnego DNA. Trzeba bowiem pamiętać, że DNA rozpada się bardzo szybko i po kilkudziesięciu tysiącach lat zostaje go bardzo mało, a współczesnych domieszek jest zawsze znacznie więcej niż oryginalnego materiału genetycznego. Owe domieszki, które niczym genetyczna kakofonia zagłuszają sygnały z badanych genów, pochodzą nie tylko od ludzi, ale i bakterii, wirusów, grzybów oraz roślin.
Prehistoryczne DNA udało się wyizolować z kości z Teszik Tasz i dwu mieszkańców Jaskini Okładnikowa, ale ich porównanie z ludzkim i neandertalskim mtDNA dało odmienne rezultaty - jeden z mieszkańców z Ałtaju z pewnością należał do H. sapiens. Datowanie kości obu osobników z Jaskini Okładnikowa ujawniło, że jeden z nich żył około 29-38 tys. lat temu, drugi (ten z ludzkim mtDNA) - około 24 tys. lat temu, a więc już po wymarciu neandertalczyka. Nic dziwnego, że nie zawierał jego genów.
W następnym etapie zajęto się tylko próbkami z Teszik Tasz i szczątkami domniemanego neandertalczyka z Ałtaju. Trzeba było wyizolować z ich mtDNA tzw. regiony hiperzmienne (HVR) - dwa niewielkie, niekodujące obszary (HVR1 i HVR2) o znacznie większej zmienności niż w reszcie mtDNA. To tu różnice między H. sapiens a neandertalczykami są największe, bo gromadzące się mutacje nie były eliminowane przez dobór (gdyż jako funkcjonalnie neutralne nie wpływały na działanie mitochondriów).
Wyniki badań nie pozostawiają wątpliwości: w obu przypadkach podobieństwo do HVR europejskich neandertalczyków jest uderzające. Z próbki z Ałtaju udało się wyizolować cały HVR1, w którym stwierdzono 22 różnice w porównaniu z HVR1 H. sapiens, z czego 16 takich samych jak u wszystkich znanych neandertalczyków, cztery to stwierdzony już wcześniej neandertalski polimorfizm, a dwie mutacje są właściwe dla tego okazu. Potwierdzono również neandertalskie pochodzenie chłopca z Teszik Tasz: znaleziono 22 różnice w porównaniu z H. sapiens, z których 13 było wspólnych ze wszystkimi europejskimi neandertalczykami, sześć należało do neandertalskiego polimorfizmu, a trzy były wyjątkowe dla tego okazu.
Wszystkie badania z pracowni Pääbo powtórzono w innym laboratorium zajmującym się kopalnym DNA - w Lyonie. Wyniki okazały się identyczne - jeden z okazów z Ałtaju i chłopiec z Teszik Tasz byli neandertalczykami, a drugi z okazów ałtajskich należy do H. sapiens. Badania genetyczne potwierdziły więc to, czego na podstawie kilku fragmentów kości nie dałoby się nigdy udowodnić: neandertalczyk dotarł znacznie dalej na wschód, niż podejrzewaliśmy.
Ale to nie wszystko: mtDNA może posłużyć nie tylko do rozróżnienia dwóch gatunków, pozwala też porównywać losy populacji, w tym całkiem niedawne, w obrębie tego samego gatunku. To właśnie dzięki analizie mtDNA ustalono nadzwyczajnie małe zróżnicowanie genetyczne ludzi współczesnych, wyznaczając wiek gatunku na zaledwie 200 tys. lat, a moment opuszczenia Afryki na niecałe 100 tys. lat temu.
Zmienność mtDNA neandertalczyków na całym obszarze ich występowania jest jeszcze mniejsza i wynosi średnio około 5.5 prostych mutacji (substytucji) w obrębie HVR1 (analogiczna zmienność u ludzi współczesnych wynosi 8.1, a u samych Europejczyków - 4). Świadczy to o większej jednorodności neandertalczyków niż H. sapiens, a także o stosunkowo niedawnej ich migracji na wschód - ogromne podobieństwo mtDNA okazów z Teszik Tasz i z ałtajskiej Jaskini Okładnikowa do mtDNA europejskich neandertalczyków wskazuje, że ekspansja z Europy nastąpiła nie wcześniej niż około 125 tys. lat temu, a więc w czasie przedostatniego interglacjału. To najwyraźniej zapoczątkowało długi marsz neandertalczyków na wschód - w krótkim czasie pokonali 5.5 tys. km i dotarli aż do Ałtaju.
A jeśli tak, to rodzą się zupełnie oczywiste pytania i spekulacje. Po pierwsze, coraz trudniej przypuszczać, że nie poszli jeszcze dalej - do Mongolii, Chin, a może aż do Pacyfiku. Po drugie zaś, jeśli to oni pozostawili ślady w Mamontowoj Kurii, to nawet myśl, że i droga do Ameryki (przez Beringię) nie była dla nich zamknięta, nie wydaje się tak bardzo absurdalna. Wtedy - i tu wkraczamy już w sferę fantazji - to może oni jako pierwsi skolonizowaliby Nowy Świat, a wówczas cała nasza (i ich) historia potoczyłaby się zupełnie inaczej.