Мир до нас: Новый взгляд на происхождение человека - Том Хайэм

отложений. Могло показаться, что перед нами непотревоженный массив отложений, но на деле грунт кое-где был неоднородным. Мы понимали, что в пещере на протяжении многих тысяч лет жили хищники, в частности гиены, которые рыли в отложениях норы для своих детенышей, что в конце концов могло сказаться на работе археологов в наши дни. К счастью, благодаря усилиям Михаила Шунькова и его группы нам удалось отобрать надежные образцы из неповрежденных по виду слоев. Мы смогли идентифицировать некоторое количество образцов, найденных в нескольких сантиметрах от косточки «Денисова 3», а также образцы, лежавшие выше и ниже. Вернувшись в лабораторию, Катерина несколько недель занималась извлечением коллагена и изготовлением препаратов, после чего пришло время запускать ускоритель.

Помещая препараты в большую машину, всегда волнуешься. Как я уже отмечал, для приблизительного определения возраста достаточно нескольких минут. Я то и дело звоню в лабораторию с вопросами о последних партиях образцов. Помню, как я просил лаборантов УМС проверить первые 11 обломков из тех, что мы получили. Даты оказались шокирующими. Из 11 изученных образцов 10 были старше 50 000 лет. Единственный, не достигший этого возраста, относился к верхней границе так называемого раннего верхнего палеолита – периода, имевшего место 45 000–35 000 лет назад. Таким образом, мы установили высокую вероятность того, что образец «Денисова 3» старше 50 000 лет и непригоден для радиоуглеродного анализа.

Рис. 20. Извлечение вещества из зуба-украшения методом «замочной скважины»

Но работы предстояло еще очень много. Для бóльшей части отложений необходимо было искать другие методы. Технология оптического датирования позволяет измерять время, прошедшее с тех пор, когда частицы минералов с археологической стоянки подвергались воздействию низкоуровневой радиации. Исследователи Денисовой пещеры связались с Ричардом «Бертом» Робертсом и Зенобией Джейкобс, которые являются не только лучшими в мире специалистами в этой области, но и супружеской парой, как мы с Катериной{161}. С тех пор они также постоянно сотрудничают с денисовской экспедицией, занимаясь идентификацией слоев отложений, недоступных для радиоуглеродного датирования. Принципиально важно, что они могут датировать отдельные минеральные частицы из отложений – это позволяет определить, перемещались эти частицы по зоне раскопок или нет. Если таким образом будет установлен временной разброс в структуре почвы, то причиной его, вероятно, окажется ее перемещение уже после образования слоя отложений. Если же такового разброса не найдут, то, скорее всего, отложения оставались непотревоженными.

Отбор образцов для оптического датирования – очень непростая задача. Все дело в том, что их нельзя подвергать воздействию какого бы то ни было света, в противном случае сигнал, который нужно измерить, сотрется и люминесцентные часы обнулятся. Вот почему для такой работы предпочтительно ночное время, и ученые в 3–4 часа ночи роются в земле и без того темной пещеры, чтобы взять на анализ образцы грунта.

К концу 2015 г. мы были готовы приступить к обработке полученных результатов для их дальнейшей публикации. Но при этом мы столкнулись с серьезной проблемой. Все установленные нами даты – а их набралось уже около 40 – относились к верхним слоям раскопок, а все человеческие кости, представлявшие первоочередной интерес, были найдены глубже. Они были не только старше предела радиоуглеродного анализа, но и столь малы, что непосредственную датировку многих из них было попросту невозможно осуществить. Но определить возраст необходимо, хотя бы примерно. Как же это сделать? Со временем Берт и Зенобия узнают возраст отложений, в которых были найдены образцы, но этого еще ждать и ждать.

Именно тогда Катерине пришла в голову блестящая идея: использовать байесовское моделирование, чтобы приблизительно установить возраст семи добытых нами образцов денисовцев и неандертальцев по частоте митохондриальных мутаций, выявленных в каждом из них. Непосвященному не так-то просто понять, о чем тут идет речь. Позвольте объяснить.

Для формирования окончательных результатов при построении радиоуглеродной хронологии места мы в большинстве случаев используем революционный метод байесовского хронометрического моделирования. Математик Томас Байес, живший в XVIII в., изучал теорию вероятностей (сам он называл ее «доктриной шансов»). Разработанный им статистический подход позволяет нам включить в статистический анализ вероятностей элемент предварительных или первоначальных убеждений, или априорной вероятности, который, в сочетании с последующими наблюдениями или полученными данными, используется для оценки вероятности какого-либо события.

Представьте, к примеру, что я попросил вас оценить вероятность предположения: «Том Хайэм поедет на работу на велосипеде». Не зная меня, вы прежде всего подумаете, что вероятность этого низка, так как большинство людей ездит на работу на автомобиле или общественном транспорте. Вы оцените эту вероятность в 15 %. Но если я сообщу вам, что живу в центре такого города, как Оксфорд, вы поднимете оценку, скажем, до 50 %. Каждая новая порция информации будет менять вашу оценку вероятности. Если же я добавлю, что накануне получил травму, играя в теннис, оценка вероятности упадет до 5 %, а то и ниже. Вот эта самая первичная информация и является ключевой в байесовском статистическом выводе. В общем случае теорему Байеса можно записать в виде функции: первоначальные убеждения × новые данные α уточненные убеждения[44]{162}.

Байесовский подход к радиоуглеродному датированию и хронологии начал применяться в 1990-х гг. и завоевал популярность благодаря тому, что позволяет учитывать не только конкретные результаты анализа образцов, но и другие важные источники релевантной «априорной» информации{163}. В данном случае в число априорных данных входит стратиграфия археологических отложений. Нам доподлинно известно, что отложения распределяются в определенном порядке, от младших сверху к старшим внизу, и лишь какие-то внешние обстоятельства могут привести к их перемешиванию. Мы также имеем возможность учитывать сведения, полученные с помощью других методов датировки: возраст монет, найденных на участке раскопок, наличие отложений вулканического пепла, которые уже были датированы в других местах, тот факт, что находки должны быть старше 1836 г., когда здесь появилось поселение европейцев, и т. п. Располагая мощными компьютерными программами, мы можем сочетать любые типы данных для расчета новых, так называемых апостериорных распределений вероятностей, которые дадут более точную оценку возраста археологических памятников.

Рис. 21. Основа построенной нами байесовской модели. Изображены затронутые раскопками слои ключевых залов. Силуэтами обозначены останки денисовцев, неандертальцев, а также неидентифицированных Homo. Линии указывают на разницу в возрасте между окаменевшими костями, определенную анализом митохондриальной ДНК. Например, разница в возрасте «Денисова 3» и «Денисова 4» составляет от 3700 до 6900 лет. Мы использовали эту методику для относительного упорядочения археологической последовательности сверху донизу. При построении модели также применялись методы радиоуглеродной и оптической датировки различных слоев

К счастью, в моей оксфордской лаборатории радиоуглеродными исследованиями занимается один из лучших в мире специалистов по байесовской теории – Кристофер Бронк Рэмзи. Слово «гений» редко употребляется применительно к коллегам, но Крис как раз таков. Мы с Катериной и Крисом взялись за создание байесовской модели для Денисовой пещеры, чтобы свести данные о частоте мутаций мтДНК с другими имевшимися у нас источниками хронометрической информации и таким образом попытаться определить возраст ископаемых останков. Большой удачей стало то, что в нашем распоряжении были некоторые предварительные оптические данные Берта и Зенобии, пригодившиеся для привязки модели. Первое впечатление было воодушевляющим, но желаемого качества мы не достигли. Возрастные диапазоны ископаемых останков были определены недостаточно точно, и расчеты наших моделей давали удручающе большие отклонения. Оказалось, что наша оценка неопределенности в отношении частоты ключевых мутаций не соответствует действительности. Один из лейпцигских генетиков-докторантов, узнав о наших трудностях, посоветовал нам использовать методику под названием «распределение Эрланга»[45]. Я услышал о распределении Эрланга впервые и потому отправился в соседний кабинет к Крису Бронку Рэмзи спросить, знает ли он что-нибудь о нем.

Конечно же он знал! Выслушав мои сбивчивые расспросы насчет Эрланга и его «этих, как их, неопределенностей», он кивнул, повернулся в кресле к компьютеру и стал печатать. Минут на 15 он углубился в работу, а затем, сказав вполголоса: «Похоже, что так», нажал на кнопку «Старт», и модель заработала. Великолепно!

Теперь модель была более надежной и достоверной. Мы наконец-то получили код для модели, которая с удовлетворительной точностью могла предоставить нам оценку возраста гоминин из Денисовой пещеры. Более века назад был изобретен метод расчета мощности телефонной сети, а сегодня он помогает нам датировать денисовцев.

Статья, опубликованная в Nature в январе 2019 г., вызвала широкий отклик в прессе;