DNA trầm tích tiết lộ lịch sử 300.000 năm của người cổ đại và hiện đại ở Siberia

Giúp NTDVN sửa lỗi

Hang Denisova nằm ở chân núi Altai thuộc miền nam Siberia. Đây là địa điểm duy nhất trên thế giới được biết đến là nơi sinh sống của người Denisovan và người Neanderthal (Homo neanderthalensis). Cũng có một số giai đoạn cả người Denisovan và người Neanderthal đã sinh sống cùng nhau tại hang. Đây cũng là nơi sinh sống của một số người hiện đại sơ khai (Homo sapiens) đã phân tán vào Bắc Á sau này.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học thuộc Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck, Hoa Kỳ và Đại học Wollongong, Úc đã tổng hợp lại lịch sử của địa điểm này trong 300.000 năm qua từ các đoạn DNA cổ đại còn sót lại trong trầm tích hang động. Nghiên cứu sinh Elena Zavala và các cộng sự đã chia sẻ nội dung nghiên cứu với The Conversation.

Những phát hiện của chúng tôi cho thấy nhiều sự thay đổi của con người cổ đại và hiện đại trong thời kỳ này, cũng như những thay đổi lớn về sự đa dạng của các loài động vật khác.

Chúng tôi phát hiện ra rằng người Denisovan là những người chế tạo công cụ sớm nhất tại địa điểm này, trong khi người Neanderthal là những cư dân duy nhất trong khoảng 130.000 đến 80.000 năm trước. Những người hiện đại sơ khai sống ở đây vào khoảng thời gian sau, khi những người Denisovan và Neanderthal cuối cùng đã rời khỏi nơi này.

Chúng tôi cũng phát hiện những thay đổi rõ rệt trong các loại DNA của người và động vật vào khoảng 200.000 và 100.000 năm trước, trùng hợp với những thay đổi lớn về điều kiện khí hậu và môi trường.

Sự thiếu hụt Mã di truyền

Các đồng nghiệp người Nga của chúng tôi đã thực hiện các cuộc khai quật trong hang động và khai quật được khoảng hơn chục hóa thạch của người Denisovan và người Neanderthal trong vòng 40 năm qua, nhưng trong đó không có hóa thạch nào của con người hiện đại.

Thay vào đó, sự hiện diện của con người hiện đại tại hang động đã được phỏng đoán dựa trên việc phục hồi các đồ tạo tác làm từ đá, xương và răng động vật, ngà voi ma mút, vỏ trứng đà điểu, đá cẩm thạch và đá quý.

Sự khan hiếm của các hóa thạch tại địa điểm này cũng có nghĩa là vẫn chưa có câu trả lời chính xác cho các vấn đề cụ thể như: thời gian mà các nhóm người khác nhau chiếm giữ hang động và ai trong số họ chịu trách nhiệm tạo ra các đồ tạo tác cụ thể.

Chúng tôi đã tìm cách tái tạo những phần xương còn thiếu bằng cách sử dụng dấu vết di truyền của người cổ đại và nhiều loài động vật có vú khác được bảo tồn trong lớp trầm tích hang động. Chúng tôi đã làm như vậy mà không cần phải tìm thêm các mẫu hóa thạch.

Trưởng dự án, Matthias Meyer, trong phòng thí nghiệm DNA cổ đại tại Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck. Hình ảnh từ Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck.
Trưởng dự án, Matthias Meyer, trong phòng thí nghiệm DNA cổ đại tại Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck. Hình ảnh từ Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck.

Công trình gần đây nhất của chúng tôi là nghiên cứu toàn diện nhất về DNA cổ đại được chiết xuất từ trầm tích tại bất kỳ địa điểm nào trên thế giới. Nó được xây dựng dựa trên nghiên cứu tiên phong của chúng tôi được xuất bản vào năm 2017.

Chúng tôi đã trích xuất DNA ty thể từ hơn 700 mẫu dữ liệu và kết nối chúng vào các mốc thời gian của Hang Denisova, tạo ra một bức tranh chi tiết về con người và động vật đã có mặt tại địa điểm này vào nhiều thời điểm khác nhau trong quá khứ.

Các cột mốc Thời gian ở hang Denisova

Chúng tôi đã thu thập được DNA của người cổ đại từ 175 mẫu trầm tích - gấp hơn 10 lần số lượng hóa thạch người được tìm thấy tại địa điểm này. Một số phát hiện thú vị đã được phát hiện từ các phân tích di truyền của chúng tôi.

Chúng tôi nhận thấy người Denisovan đã có mặt tại hang động, liên tục, từ 250.000 năm cho đến 60.000 năm trước. Và họ là những người duy nhất tại địa điểm này từ 250.000 đến 200.000 năm trước, vì vậy chúng ta có thể tự tin hơn khi nói rằng họ có thể đã sản xuất các công cụ bằng đá được phục hồi từ các lớp trầm tích này.

Các hóa thạch Denisovan và DNA cổ đại chỉ được tìm thấy ở một địa điểm khác, ở rìa Cao nguyên Tây Tạng.

Trong khi đó, người Neanderthal xuất hiện lần đầu tiên tại hang Denisova khoảng 200.000 năm trước, với nhiều loại DNA mà trước đây chưa được biết đến. Họ biến mất khỏi địa điểm này khoảng 40.000 năm trước, cùng thời gian với người Neanderthal biến mất ở các khu vực khác của Âu-Á.

Điều quan trọng là chúng ta chỉ có thể tìm thấy dấu vết DNA của người Neanderthal trong các lớp trầm tích có niên đại từ 130.000 đến 80.000 năm trước tại Hang Denisova - và không có dấu vết nào của người Denisovan trong khoảng thời gian này.

Tóm tắt về các loại DNA khác nhau của người, gấu và linh cẩu vằn trong các lớp trầm tích tại Hang Denisova qua các mốc thời gian khác nhau cách đây 300.000 năm. Các khoảng trống màu trắng cho thấy các phần còn thiếu của chuỗi trầm tích. Biểu đồ bên trái cho thấy sự thay đổi khí hậu giữa điều kiện tương đối lạnh và ấm được ghi lại trong các lõi khoan từ Hồ Baikal (Hồ Baikal cũng ở miền nam Siberia). (Hình ảnh: Bert Roberts)
Tóm tắt về các loại DNA khác nhau của người, gấu và linh cẩu vằn trong các lớp trầm tích tại Hang Denisova qua các mốc thời gian khác nhau cách đây 300.000 năm. Các khoảng trống màu trắng cho thấy các phần còn thiếu của chuỗi trầm tích. Biểu đồ bên trái cho thấy sự thay đổi khí hậu giữa điều kiện tương đối lạnh và ấm được ghi lại trong các lõi khoan từ Hồ Baikal (Hồ Baikal cũng ở miền nam Siberia). (Hình ảnh: Bert Roberts)

Khoảng thời gian này trùng với một sự thay đổi lớn của khí hậu Trái đất: Sự bắt đầu của kỷ băng hà cuối cùng. Đây là một thời kỳ tương đối ấm áp tương tự như hiện tại. Nó đánh dấu sự chuyển đổi từ một loại DNA Denisovan trước 130.000 năm trước sang loại khác vào 80.000 năm trước.

Điều này phù hợp với những phát hiện trước đây từ phân tích di truyền của các hóa thạch Denisovan, cho thấy có thể có sự thay đổi trong quần thể Denisovan. Nó cũng trùng hợp với sự thay thế dân số của người Neanderthal ở Tây Ban Nha khoảng 100.000 năm trước - một lần nữa được xác định từ DNA cổ đại trong các trầm tích hang động.

Chúng tôi cũng phục hồi DNA cổ đại của người hiện đại từ các trầm tích lắng đọng tại hang Denisova trong vòng 60.000 năm qua. Không có hóa thạch người hiện đại nào được tìm thấy tại khu vực này, vì vậy những dấu vết DNA này - từ các lớp tương tự như đồ trang sức và mặt dây chuyền làm từ đá, xương, răng và ngà voi - là bằng chứng trực tiếp đầu tiên về sự hiện diện của người Homo sapiens tại hang động.

Bộ sưu tập các công cụ bằng đá và đồ trang sức cá nhân làm từ xương, răng và ngà voi được phục hồi từ các lớp trầm tích giống như DNA cổ đại của con người hiện đại. Viện Khảo cổ học và Dân tộc học chi nhánh Siberi (trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga).

Những loài thú ở hang Denisova

Chúng tôi đã phục hồi DNA động vật cổ đại khác từ 94% các mẫu trầm tích. Điều này cung cấp những thông tin mới về lịch sử của hang động, được sử dụng bởi hơn 12 phân họ của động vật có vú, bao gồm các loài cụ thể như gấu, linh cẩu, sói và voi ma mút lông cừu (woolly mammoth).

Các nghiên cứu trước đây cho thấy hang động này đã có lúc là nơi sinh sống của linh cẩu và gấu. Những phát hiện của chúng tôi còn tiến xa hơn, tiết lộ rằng loài ‘gấu hang động’ đã thống trị từ 300.000 đến 200.000 năm trước, sau đó ‘gấu nâu’ trở nên nhiều hơn.

Chúng tôi cũng xác định được hai sự thay đổi lớn trong các loại linh cẩu có mặt tại các thời điểm khác nhau, sự thay đổi xảy ra khi điều kiện khí hậu thay đổi từ tương đối ấm sang lạnh vào 200.000 năm trước, và từ tương đối lạnh sang ấm vào 100.000 năm trước.

Thời gian của những lần thay đổi này, cùng với các thông tin mà chúng tôi phát hiện ra đối với người Denisovan và người Neanderthal, cho thấy những sự kiện này có thể liên quan đến những thay đổi của môi trường.

Nhật ký trầm tích

Sức mạnh của DNA trầm tích nằm ở chỗ, các trầm tích có mặt khắp nơi tại các địa điểm khảo cổ học và cổ sinh vật học. Ngay cả những mẫu nhỏ cũng có thể chứa dấu vết di truyền của nhiều loại động vật - bao gồm cả con người - trong trường hợp không có hóa thạch.

Những trầm tích cũng thường chứa xác thực vật và các vật liệu khác có thể được sử dụng để tái tạo lại môi trường cổ đại, với các mốc thời gian thu được bằng cách xác định niên đại trực tiếp của các hạt trầm tích.

Bằng cách lấy mẫu các vị trí có mật độ DNA trầm tích cao, sự thăng trầm của con người và các loài động vật khác có thể so sánh với các thông tin về sự thay đổi môi trường trong quá khứ. Tạo ra những kết nối quan trọng này có thể giúp làm sáng tỏ những góc tối trong lịch sử trong hành tinh của chúng ta.

Theo The Conversation



BÀI CHỌN LỌC

DNA trầm tích tiết lộ lịch sử 300.000 năm của người cổ đại và hiện đại ở Siberia