Белки из зубной эмали Homo erectus возрастом около 400 тысяч лет сохранили молекулярную информацию, которую уже невозможно получить из ДНК этих останков. Анализ эмали шести древних зубов из разных районов Китая выявил две общие аминокислотные замены, одна из которых раньше не встречалась у других известных человеческих линий, а вторая обнаружена у денисовцев и части современных людей.
Зубы происходят из Чжоукоудяня, Хэсяня и Суньцзядуна на севере и юге Китая и относятся примерно к одному периоду среднего плейстоцена. Несмотря на географическое расстояние и различия в строении останков, все шесть образцов несут одинаковую замену A253G в белке амелобластине AMBN, участвующем в формировании зубной эмали.
Вариант A253G прежде не находили у денисовцев, неандертальцев, современных людей, Homo antecessor, Homo erectus из Дманиси и других изученных приматов. Филогенетический анализ по белковым последовательностям объединил китайские образцы в одну группу, поэтому авторы рассматривают A253G как возможный молекулярный признак восточноазиатских популяций Homo erectus того времени.
Находка также помогает разрешить давний спор вокруг двух зубов из Хэсяня. Особенности их строения позволяли предполагать родство с денисовцами, однако оба образца содержат A253G, как останки Homo erectus из двух других мест, и не совпадают по этому признаку с исследованными денисовскими образцами. Авторы считают белковые данные аргументом в пользу принадлежности зубов из Хэсяня к Homo erectus.
Вторая общая замена, M273V в том же белке AMBN, оказалась важнее для реконструкции контактов между древними группами людей. Раньше вариант находили у денисовцев, а соответствующий генетический вариант rs564905233 сохранился у части современных людей. Его частота достигает примерно 21% в исследованной выборке с Филиппин, 1,17% в Индии и 0,71% в Папуа-Новой Гвинее, тогда как в большинстве других изученных популяций вариант отсутствует.
Авторы допускают, что M273V мог попасть к денисовцам от популяции, родственной восточноазиатским Homo erectus, когда обе группы сосуществовали в Азии. Позднее часть такого генетического наследия могла перейти от денисовцев к Homo sapiens в результате скрещивания. Исследование не доказывает, что именно изученные шесть особей были прямыми предками денисовцев или современных людей, а лишь указывает на возможный источник одного из древних компонентов их генома.
Геномные работы ранее показали, что денисовцы получили примерно 0,5–8% генетического материала от значительно более древней человеческой линии, предки которой отделились от общей линии современных людей, неандертальцев и денисовцев более миллиона лет назад. Около 15% участков такого древнего происхождения позднее могли перейти от денисовцев к некоторым популяциям Азии и Океании. Новые белковые данные делают Homo erectus одним из кандидатов на роль источника части этого наследия, но для подтверждения потребуются находки из других регионов и периодов.
Получить молекулярную информацию удалось благодаря устойчивости белков зубной эмали. ДНК в останках возрастом в сотни тысяч лет часто разрушается настолько сильно, что полноценный генетический анализ становится невозможным, тогда как фрагменты белков способны сохраняться значительно дольше. Исследователи извлекли из каждого зуба от 650 до 3457 древних пептидов, относящихся к нескольким белкам эмали.
Для работы с редкими останками применили почти неразрушающее кислотное травление . Небольшой участок эмали очищали, а затем на короткое время обрабатывали слабым раствором соляной кислоты, получая пептиды без высверливания заметной части зуба. Последующий анализ проводили методом тандемной масс-спектрометрии, причём спорные аминокислотные варианты проверяли на разных приборах и несколькими программами обработки данных.
Белки позволили установить и пол древних людей. По пептидам амелогенина, различающимся для X- и Y-хромосом, пять исследованных Homo erectus оказались мужчинами, один образец принадлежал женщине. Такой подход особенно полезен для останков, где по форме зубов или костей определить пол невозможно.
До нынешней работы молекулярные сведения о Homo erectus оставались крайне скудными. Белковые фрагменты ранее удалось получить из зуба возрастом около 1,77 млн лет из Дманиси, однако найденные последовательности не содержали аминокислотных вариантов, позволяющих отличить Homo erectus от других человеческих линий. Шесть китайских зубов впервые дали набор общих молекулярных признаков, по которым можно сравнивать отдельные популяции Homo erectus и искать следы их контактов с более поздними группами людей.
Результаты показывают, что древние белки способны заполнять огромный пробел между палеонтологией и генетикой там, где ДНК уже не сохранилась. Если аналогичные варианты обнаружатся в других останках Homo erectus, исследователи смогут точнее выяснить, насколько различались популяции, расселившиеся по Евразии, и какую часть своего наследия некоторые из них могли передать денисовцам, а через них и современным людям.