Биология в России: люди и открытия

Обычно, когда говорят о научных открытиях, особенно в биологии, имеют в виду хорошо финансируемые научные учреждения «первого мира», а о России если и вспоминают, то лишь в свете лучей былой славы. Переломим же этот тренд и расскажем, что не перевелись еще науки о жизни на земле русской! С патриотизмом в душе в хорошем смысле этого слова, в этом спецпроекте поговорим с нашими современниками — исследователями из России, изучающими основы жизни: от молекулярных биологов до зоологов и ботаников. Здесь вас ждет серия интервью — как текстовых, так и в форме научно-популярных фильмов, образующих серию «Суперлаба».

---

Спецпроект реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

Партнер спецпроекта — компания BioinnLabs.

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Компания BioinnLabs обеспечивает научно-исследовательские лаборатории высококачественными реагентами собственного производства и передовым оборудованием для биотехнологических и медицинских задач.

Наталия Алексеевна Рудая — доктор географических наук, ведущий научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН (ИАЭТ), заведующая Центром коллективного пользования «Геохронология кайнозоя» ИАЭТ СО РАН и заведующая лабораторией естественнонаучных методов в археологии PaleoData ИАЭТ СО РАН. Герой этого выпуска — одна из ведущих российских специалистов в области палеоэкологии и палеогеографии четвертичного периода, палеолимнологии и реконструкции природных условий обитания древнего человека.

Пыльца поистине вездесуща и неубиваема! Поэтому палинология — наука, ее изучающая, — способна дать ответы на самые сложные вопросы о прошлом нашей планеты. Секрет в оболочке пыльцевого зерна: она состоит из спорополленина — одного из самых инертных биополимеров, устойчивого к кислотам, щелочам и органическим растворителям. Благодаря этому пыльца сохраняется в озерных отложениях тысячи и даже миллионы лет. К тому же растения производят ее в огромном избытке: для оплодотворения нужно лишь одно зерно, а остальные оседают на дно водоемов. И, наконец, внешнее строение пыльцы настолько специфично, что опытный палинолог определяет по ней род, а иногда и вид растения [1].

Сегодня Наталия Рудая (НР) расскажет «Биомолекуле» (БМ), какие тайны сибирских просторов увлекают палеоэкологов и что можно узнать, обратившись к пыльце, древней ДНК и геохимии озерных отложений. Мы поговорим о тайне исчезнувшего леса, о «голоценовой загадке» и, конечно же, о том, как людям удавалось выживать в суровом мире ледниковья. Пристегните ремни, мы отправляемся в прошлое!

Зачем людям изучать прошлое?

БМ: Наталия Алексеевна, здравствуйте, спасибо, что согласились на интервью! Начнем с философского вопроса. Вы занимаетесь палеоэкологией — наукой о прошлом. Но зачем современному человеку, который живет здесь и сейчас, знать, что было давным-давно? Какая в этом практическая или, может быть, экзистенциальная польза?

НР: Наверное, обычному человеку может и не быть смысла знать что-то про свое прошлое. Но человеку интересующемуся — есть. Во-первых, это просто интересно. Мы как общество, как человечество, не существуем только «здесь и сейчас». Мы сейчас разговариваем с вами, но у нас есть будущее, есть прошлое. И это тоже часть нас. Поэтому, если отвечать в экзистенциальной плоскости — мы изучаем прошлое так же, как изучаем настоящее. А если говорить о практической части, то мы должны изучать прошлое, чтобы понимать, какие процессы происходят сейчас: климатические, связанные с растительностью, с экономикой, с пищевыми стратегиями. Мы должны понимать, как это было в прошлом. Потому что закономерности, которые работали тогда, работают и сегодня. Физические законы не меняются. Меняется только все остальное.

БМ: Вы — доктор географических наук, ваша диссертация [2] посвящена изменениям климата и растительности Алтая в голоцене. Однако кандидатскую [3] вы защищали по ботанике современных растений. Как вы пришли в палеоэкологию?

НР: Начнем с того, что у меня папа — геоморфолог. Он с детства брал меня с собой, и мы ездили с ним на Алтай. Я смотрела, как они работают, как работают геоморфологи, насколько это интересно — изучать строение Земли. Глядя на рельеф сегодня, можно реконструировать, как он формировался в прошлом. Человек приходит в горную долину и, глядя на рельеф, рассказывает ее историю. Мне это понравилось.

БМ: Как вы пришли в биологию? Почему именно пыльца? Ведь это очень кропотливая работа — сидеть с микроскопом и считать палиноморфы. Что вас в этом зацепило?

НР: Я всегда увлекалась биологией. Когда попала на кафедру ботаники Томского госуниверситета, поняла, что мне интересны не только современные растения — даже не столько они, за что я подвергалась критике со стороны преподавателей, — сколько то, что было в прошлом, как оно развивалось. А палинологический метод — это, как ни крути, ведущий палеоботанический метод, по крайней мере, для четвертичного периода.

Однажды на Алтае, еще студенткой, я познакомилась с палинологами. Это были люди из нашего университета и специалисты из Швейцарии и США. Мне показалось очень интересным то, что они делают. Мы просто ходили, собирали гербарий, делали геоботанические описания, а они приехали с лодками, с бурами, увезли потом образцы в лаборатории. И получили интересный результат — эти данные потом были опубликованы и сейчас широко известны. Все это было очень интересно (рис. 1).

Но это случилось не сразу. Я доделывала диссертацию по современной растительности, и считаю, что это дало мне базу. А потом, переехав в Новосибирск, стала изучать палинологический метод — и не пожалела, потому что это открыло огромную перспективу в палеоэкологическом и палеогеографическом отношениях.

БМ: Вы много работаете в экспедициях — Алтай, Тыва, Монголия. Это же не просто наука, это образ жизни. Как вы оказались в поле? Помните свою первую экспедицию?

НР: Первая была в 11 лет. А первая «взрослая» — уже на кафедре ботаники. Я попала на эту кафедру по одной простой причине: я хотела ездить в экспедиции. Вообще, я любила биофизику в университете, но кафедра ботаники - единственная, которая ездила в горы. Потом в палинологии я нашла для себя сочетание лабораторных методов и полевых. Успокоилась моя душа на этом (рис. 2).

БМ: Вы заведуете лабораторией, руководите проектами, много работаете в экспедициях. Что для вас значит быть женщиной-ученым в России сегодня? Чувствуете ли вы какие-то особые вызовы — или, наоборот, свою особую роль?

НР: Ну, если я скажу, что не чувствую никакой разницы между положением женщины-ученого и мужчины-ученого в России, это будет неправда. На уровне заведования лабораториями, я думаю, большой разницы нет. Либо получения степеней, кандидатской, докторской. Но не секрет, что женщин-академиков мало, женщин-членов-корреспондентов мало, женщин-директоров институтов тоже мало. Хотя, наверное, если померить по наукометрическим показателям, такого большого дисбаланса не будет. Поэтому положение женщин-ученых в России, в общем, неплохое и не сильно отличается от положения мужчин-ученых. Мы все в одной лодке. Но некоторый стеклянный потолок существует.

Читая озерные архивы

БМ: Вы работаете с озерными кернами. Почему именно озера? Что делает их уникальным архивом — по сравнению с лесами, почвами, ледниками?

НР: Озерные осадки — это самые лучшие архивы. В анаэробных условиях в них сохраняются все биологические остатки. Пыльца, конечно, очень хорошо сохраняется практически везде, но в озерных отложениях — особенно. Там есть и ДНК, и остатки водорослей и беспозвоночных, и геохимические данные тоже. Это делает озера уникальным хранилищем информации о прошлом (рис. 3).

БМ: Ваша ключевая идея — это комплексный подход к изучению прошлого: пыльца, древняя ДНК, геохимия, остатки ракообразных и насекомых, археология. Почему одного метода недостаточно? Ведь классическая палинология существует уже больше ста лет.

НР: Палинологический метод дает нам информацию о растительности в бассейне озера, о региональной растительности, о флоре — насколько это возможно, особенно для древних отложений. Но каждый метод имеет свои ограничения. Пыльца может приносить сигнал из удаленных районов, ДНК — локальный, геохимия — про условия среды, остатки беспозвоночных — про водную экосистему. Только вместе они дают полную картину.

БМ: Вы создали лабораторию PaleoData. Это целая сеть людей и научных методов. Как возникла идея такой лаборатории? Что было вначале?

НР: Идея возникла не у меня. У меня никакой идеи, скажу честно, не было. Я была в Германии по гумбольдтовской программе, когда был объявлен конкурс на создание молодежных лабораторий — в рамках первой волны. Я просто приехала на каникулы, и тогдашний директор Института археологии и этнографии Андрей Иннокентьевич Кривошапкин говорит: мы планируем сделать две лаборатории, и их надо было создать на прошлой неделе. И мы придумали концепции — в итоге у нас в институте в 2019 году были созданы две молодежные лаборатории — PaleoData и лаборатория цифровой археологии «ЦифрА». Состав был вначале, конечно, не устоявшийся. Но к 2026 году мы, конечно, уже наработали коллектив, и методы у нас разные появились.

БМ: PaleoData объединяет палинологов, дендрохронологов, геохимиков, археологов, генетиков. Как вам удается собрать таких разных людей и удержать их вместе? Есть ли у вас какой-то принцип или это вопрос доверия?

НР: Люди приходят к нам сами, им интересно. И приходят из разных областей. У нас есть биологи, есть геологи, есть археологи, которые занимаются естественно-научными методами. Подбирается сильная группа молодых дендрохронологов под руководством Майи Филатовой. Это все очень полезно, мы говорим на одном языке. Честно говоря, удержать их вместе несложно. У нас есть те люди, которые увлеченно занимаются своим делом, находятся на своем месте, и мы прекрасно функционируем совместно.

БМ: А не бывает ли противоречий в команде? Все-таки у археологов, геологов и биологов может быть очень разный взгляд на исследовательские методы.

НР: Нет, честно говоря, не бывает. Мы все работаем на один результат.

БМ: Вы работаете в очень широкой географии — изучали не только территории нашей страны, но и Монголия, Китай. Есть у вас сейчас международные проекты?

НР: Есть, даже сейчас. В прошлом, конечно, их было больше и, соответственно, были большие планы на этот очень широкий спектр исследований. В частности, мы активно работали с Институтом полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера в Потсдаме — это большой немецкий институт, который еще с времен ГДР и Советского Союза работал с нашими в междисциплинарных коллективах по изучению российской Арктики. Я получила там большой опыт. Мы прекрасно сотрудничали. Сейчас, конечно, уже не так активно.

У нас есть хороший партнер — Институт изучения Тибетского плато КАН в Пекине. Это междисциплинарный институт, который был создан, чтобы изучать Тибет со всех позиций: у них есть и геологи, и биологи, и экологи, и археологи. И мы, как исследователи горных территорий, с ними хорошо взаимодействуем. У нас много совместных публикаций по изучению озер Алтая, мы вместе пробуем новые методы и подходы — биомолекулярные климатические маркеры, метагеномные исследования седиментационной ДНК из озер. Сейчас наши молодые ученые подали заявки туда на стажировку в рамках совместной программы Китайской академии наук и РАН. Кроме того, мы работаем с Казахстаном, Узбекистаном. Сейчас, например, мы подписываем договор с Маркакольским заповедником в Казахстане. Хотим изучать озеро Маркаколь и его окрестности. Мы летом туда съездили в экспедицию, отобрали керны, торфяники, сделали геоботанические описания.

Внутри России мы работаем с Институтом географии РАН — у нас большой проект, с Казанским университетом, с коллегами из Екатеринбурга и Барнаула. Так что у нас достаточно широкие связи.

БМ: Одна из больших научных проблем, к которой вы имеете прямое отношение, — это «голоценовая загадка». Раньше принято было думать, что на протяжении всего голоцена было в среднем холоднее, чем в наши дни, а потепление шло равномерно, без резких перепадов температуры, столбик термометра полз постепенно вверх. Однако актуальные данные показывают, что климат в среднем голоцене был даже теплее нашего, а потом, перед наступлением современности вдруг резко стало холоднее. Что для вас самое интригующее в этом феномене?

НР: С этим вопросом я работаю как представитель data people. Понимаете, есть data people, есть model people. Model people моделируют климат, учитывают или не учитывают какие-то предикторы (форсинги), но они не используют палеоданные. И по большинству моделей климат в голоцене неуклонно теплеет, без выраженного термического максимума голоцена. Мы работаем непосредственно с палеоданными — это, по сути, наша фактура. И мы им, естественно, доверяем, иначе мы бы так не работали. По всем алтайским озерам, по которым у нас есть палеозаписи, мы видим, что в середине голоцена было тепло, а затем наступило похолодание, причем прогрессирующее. Для тех, кто работает с палеоданными — это факт. А вот объяснять, почему модели не соответствуют реконструкциям — это уже, наверное, задача модельеров. В частности, одно из объяснений, которое требует проверки и подвергается критики — это сезонное смещение в палеоданных, когда какие-то температурные прокси (например, пыльца) отражают только летние температуры. При этом модели апеллируют среднегодовыми температурами.

То, что сокрыто под землей

БМ: Один из самых ярких ваших проектов — это озеро Хиндиктиг-Холь в Туве. Сейчас там в горах почти нет леса, но в среднем голоцене он рос даже выше современной границы. А потом исчез. Почему? Что случилось с этим лесом?

НР: Озеро Хиндиктиг-Холь — это «озеро с пупком», если переводить дословно. Хиндик — «пупок», холь — «озеро». Очень классическое тюркское название для озер, где посередине есть остров. Алтайская горная система уникальная, очень мозаичная. Есть места влажные, есть горы центрально-азиатского типа, где сухо и где сегодня леса нет. Вокруг Хиндиктиг-Холя леса в принципе нет. И наиболее интригующим является не то, что он был в среднем голоцене, потому что в среднем голоцене было теплее и влажнее — это нормально. Интригующим является то, что в раннем голоцене, когда палинологические данные нам реконструируют сухие и безлесные условия, мы находим остатки древесины, семена и шишки хвойных гораздо выше современной границы леса, а, значит, деревья там были. Почему пыльца не показывает нам это? В позднем голоцене, напротив, пыльцевые данные показывают увеличение осадков, следовательно, условия, пригодные для произрастания лесов, но тем не менее, сейчас это безлесные пространства. Вероятно, здесь лимитирующим фактором является развитие вечной мерзлоты в условиях похолодания второй половины голоцена, которая сейчас деградирует и вызывает заболачивание.

БМ: То есть дело было не в осадках? Лес исчез, хотя влаги стало больше?

НР: Да, именно так. Лес вымер не от дефицита влаги, а от ее переизбытка.

БМ: Вы предположили, что причина — не засуха, а мерзлота и заболачивание. Это ведь неожиданный вывод? Как вы к нему пришли?

НР: Это было не столько неожиданно, сколько показывает, что все в природе не так однозначно. Не надо думать, что если было сухо — то это пустыня, а если влажно — то это обязательно тайга. Болото, например, это тоже вариант развития ландшафта. Я давно думала об этом феномене аридных Алтайских гор, и там есть еще загадки, так что есть еще, чем заниматься.

БМ: Еще один ваш объект — озеро Балыктукель на Улаганском плато в Республике Алтай. Там вы сравнили пыльцу и древнюю ДНК из осадков. И получили парадокс: пыльца говорила, что вокруг росли сосны, а ДНК — что лиственницы [6]. Как такое возможно?

НР: Сосна — это как раз самый продуктивный пыльцевой производитель. Это первая причина — большая пыльцевая продукция. А вторая — это морфология пыльцы. У пыльцы сосны есть такие уши, как у чебурашки — называются воздушные мешки. Они помогают переносить пыльцу сосны ветром на тысячи километров. То есть, даже если сосны рядом нет, в спектре все равно будет содержаться какое-то количество ее пыльцы, по крайней мере, в бореальной зоне. А у лиственницы все наоборот. Ее пыльца не имеет мешков и очень плохо сохраняется. В современном лиственничном лесу в поверхностных пробах лиственница почти не встречается. И даже если бы мы хотели сделать вывод, что здесь могли быть лиственничные леса, по пыльце мы бы этого не увидели.

БМ: Получается, пыльца может обманывать?:)

НР: Это не обман — это разные сигналы. Пыльца дает региональную картину, а ДНК — локальную, ведь пыльца может разлететься на многие километры, а ДНК — нет. Конечно, в осадке может попасться и ДНК из пыльцы, но на фоне ДНК, поступившей из листьев и стеблей ее мало. Именно поэтому два метода прекрасно работают и дополняют друг друга.

БМ: Это меняет что-то в наших представлениях о прошлом Сибири? Ведь если лиственница систематически недооценивается, то многие реконструкции могут быть неточными?

НР: Могут. И это важно. Лиственница — это вид, который формирует верхнюю границу леса в горах и на севере Сибири. Если мы можем отследить, как смещалась эта граница — на метры, на километры, — мы можем рассчитать, как смещались высотные пояса и зоны. Но по пыльце лиственницу отследить почти невозможно. Она очень плохо сохраняется. Поэтому ДНК-метод здесь необходим.

БМ: Появление методов, связанных с секвенированием [7] и метагеномикой, — оно вообще может что-то сломать в уже устоявшихся моделях? Раньше люди думали одно, опираясь на классическую палинологию. Могут ли эти новые методы кардинально что-то сломать в старых выводах по прошлому, например, Сибири?

НР: Они могут, но не полностью. Мы уже говорили про лиственницу, но есть еще кое-что. Например, интересно получается с березами: они сильно гибридизируются, и по их пыльце не всегда можно различить древесные березы и недревесные формы берез. А в палеоэкологии это очень важно, ведь у этих вариантов совершенно разная экологическая толерантность к температуре: кустарниковая березка — это маркер тундры, а древесная — житель вполне умеренного климата. Это принципиальный момент, когда мы изучаем ледниковье. Поэтому такие таксоны могут неслабо спутать карты палинологу. Следовательно, ДНК-метод здесь необходим.

Кроме того, когда мы работаем с пыльцой, мы определяем таксоны в лучшем случае до рода и крайне редко до вида. А когда мы работаем с ДНК и определяем до вида, мы получаем не просто слепок древней растительности, а еще и флоры — набора таксонов, который говорит нам о биологическом разнообразии экосистемы и сложных межвидовых взаимодействиях. Так что появление новых методов может не сломать, а, скорее, дополнить картину прошлого.

БМ: Совсем недавно вы с коллегами предложили новый метод — отношение брома к рубидию в озерных отложениях. По сути, это новый палеотермометр. Как он работает? Почему бром и рубидий?

НР: Это работа с геохимиками из ИГМ СО РАН, в первую очередь с Андреем Дарьиным. Мы тестировали, отношения каких элементов могут служить нам в качестве термометра. Для этого изменения количества ряда элементов в верхней части озерного керна сравнивались с температурными данными ближайшей метеостанции. Оказалась самая лучшая сходимость с температурными данными именно у отношения брома к рубидию — коэффициент корреляции очень высокий. И поэтому нами было предложено и апробировано отношение брома к рубидию в качестве надежного палеотермометра.

Почему именно бром к рубидию? Бром — биогенный элемент. В озерных осадках он почти весь связан с органическим веществом, причем не с приносным, а с тем, которое образуется в самом озере. В высокогорных условиях с долгим ледовым покровом продуктивность жестко ограничена температурой, поэтому бром фактически маркирует тепло, которое озеро получает за год. Рубидий — элемент терригенный: он сидит в силикатных минералах пород водосбора и попадает в осадок при их размыве. Его биология не интересует, он ведет себя как консервативный свидетель привноса обломочного материала. Получается, что бром отвечает за «биогенную» часть осадка, а рубидий — за «терригенную». Их отношение показывает баланс между этими двумя составляющими. А сам этот баланс в таком озере управляется температурой: чем теплее год, тем больше органики образуется и тем сильнее сигнал брома на фоне постоянного привноса рубидия. Поэтому отношение брома к рубидию и работает как палеотермометр. Для озера Мультинского мы откалибровали его напрямую по инструментальным данным — и получили коэффициент корреляции 0,7. Для такого рода прокси это очень высокий показатель. Оговорюсь сразу: этот индикатор работает только для пресных озер .

В спецпроекте «Биология в России: люди и открытия» мы уже знакомились с разными методами датирования объектов прошлого. В разговоре с Евгением Вагановым познакомились с дендрохронологией — наукой о годичных кольцах деревьев, позволяющей четко определить возраст деревянного материала с точностью до года [11]. Алексей Тиунов рассказывал об изотопном анализе, не измеряющем возраст напрямую, но способном показать, на каком трофическом уровне стояло животное и чем оно питалось [12]. А с палеонтологами Александром Аверьяновым и Игорем Даниловым вели разговор о том, как время жизни давно вымерших животных удаётся установить по геологическим слоям, в которых были обнаружены их окаменевшие останки [13].

БМ: Многие реконструкции дают меньшие амплитуды. Почему ваш метод показывает диапазон в 3–5 градусов?

НР: Когда работают с данными по одному типу прокси и по одной записи, такое бывает. Вчера я рецензировала статью в международный журнал, где у них было 6 градусов подъема — это тоже не единичный случай. У нас 5 градусов амплитуды между самым теплым среднеголоценовым оптимумом и холодным Малым ледниковым периодом. Это больше, чем, например, по Северному полушарию в среднем.

Обычно, когда строятся модели или совмещаются вместе все данные для реконструкции температуры — а ведь их очень много — получается средняя амплитуда примерно 0,5–1 градус. А для отдельной записи, особенно для высокогорной территории, такая амплитуда может быть. Здесь могут работать обратные связи: ледники со своей динамикой и охлаждающим эффектом, таежная растительность, которая то расширяется, то сокращается и влияет на общее альбедо, обнажающиеся черные скалы, которые нагреваются сильнее, чем в среднем по региону, и, конечно, мерзлота, которая в горах тоже есть. Вот эти сложные сочетания факторов могут давать такой эффект. Это мое объяснение — мы только можем предполагать.

БМ: Еще одна ваша тема — пожары. В Кулундинской степи вы показали, что последние полторы тысячи лет пожары стали чаще, а после 1420 года в них стало преобладать древесное топливо. Это человек начал выжигать степь или причина связана с природой?

НР: Мы пытаемся связать частоту пожаров и их характер не только с климатом, но и с археологическими и историческими данными. Однако, работая с кернами и с угольками, мы не можем сказать этого точно. Когда у нас получается выстроить логичную историю — а здесь она, в принципе, получилась, — мы предполагаем, даже с высокой долей вероятности, что пожары, которые участились, например, с приходом кочевников, связаны с их деятельностью. Про кочевников мы точно знаем по историческим и археологическим данным, что они выжигали степи для повышения их продуктивности. Можно предположить, что они делали то же самое в Кулунде.

В XVI веке сюда шли русские крестьяне, про которых мы тоже знаем, что они освобождали залесенные участки для своих огородов. Тоже можно предположить, что неожиданное увеличение пожаров, которое не объясняется климатическими причинами, связано с антропогенной нагрузкой. Это самое простое объяснение. Мы констатируем факт, который каждый может интерпретировать так, как ему удобнее.

БМ: А по каким признакам можно узнать, пожар был антропогенной или естественной природы?

НР: На самом деле, четких критериев нет. Есть методы, которые оценивают температуру горения и потом делается вывод о характере горения, но по уголькам мы можем только определить, что горело — трава или дерево. Мы можем оценить размер частиц — крупные угольки говорят о близком пожаре, мелкие — о дальнем. Мы можем сопоставить пики пожаров с археологическими данными о заселении территории. Но прямой подписи «здесь был человек» нет. Это всегда реконструкция — логичная, но не абсолютно доказанная.

Когда растения говорят о людях

БМ: Мы обсудили климат, леса, пожары. Но вы также работаете с археологами, изучаете среду обитания древних людей. Расскажите, как палеоэкология помогает понять, где и как жили неандертальцы и денисовцы на Алтае?

НР: Мы не только сотрудничаем с археологами — мы непосредственно работаем в Институте археологии и этнографии СО РАН. Это делает нашу связь с археологами крепкой и неразрывной.

Что касается палеоэкологии, то это тот контекст, в который древний человек был помещен. Даже сегодня мы можем сказать, что мы находимся в контексте окружающей среды, хотя с развитием технологий зависим от нее все меньше. Древние гоминины, конечно, зависели от окружающей среды, от климата, от ресурсов, которые они потребляли. Поэтому мы даем археологам контекст существования архаичных гоминин в Сибири.

БМ: В своих работах вы реконструировали среду обитания неандертальцев в Чагырской пещере (рис. 9). Что вы выяснили? В каком мире они жили 50–60 тысяч лет назад?

НР: Это время называется MIS 4 — морская изотопная стадия 4. Когда неандертальцы второй волны дошли до Алтая, они принесли с собой на новое место привычные им жизненные и пищевые стратегии. Мир вокруг них был холодностепной, малолесной. При этом каких-то явных перигляциальных элементов, то есть чтобы это была совсем тундра, мы не видим. MIS 4 — это ледниковая стадия, холодный период, но в этой части Алтая было достаточно продуктивно и хорошо для больших животных, на которых они охотились. Главным образом это бизон — подавляющая часть их рациона.

НР: Если говорить про Денисову пещеру, где фиксируют неандертальцев первой волны, то здесь условия были более мозаичными, и экологическую нишу этих неандертальцев нам определить пока сложно. Вокруг пещеры, видимо, всегда произрастали леса в том или ином объеме, и в целом это уже не такая степная территория, как долина Чарыша, где располагается пещера Чагырская. Можно предположить, что ранние неандертальцы были более генералистами, хотя мы мало знаем об их экологии на Алтае. Денисовцы, очевидно, были генералистами — они жили в разных условиях и могли использовать разные ресурсы. А поздние неандертальцы, видимо, были более адаптированы к холодностепным условиям (рис. 10).

БМ: Неандертальцы второй волны пришли на Алтай из Европы — это примерно 3–4 тысячи километров. Как им удалось пройти такой путь? Что говорят ваши данные о том, как они адаптировались к новым условиям?

НР: Они не столько адаптировались к новым условиям, сколько передвигались примерно в одних и тех же. Когда образовался — по разным причинам, географическим в первую очередь — экологический коридор из Европы в Азию, по которому они шли, это были, скорее всего, степи. Ледник в это время близко не подходил, Каспий отступил, и образовался степной коридор. Соответственно, не только люди, но и животные, на которых они охотились, могли передвигаться туда-сюда. В настоящее время готовится публикация под главным авторством археолога Ксении Колобовой о механизмах и драйверах этого движения на восток. Давайте дождемся ее, и это все прояснит.

Данные датирования, в основном OSL (оптически стимулированной люминесценции), показывают, что поздние неандертальцы двигались в холодный период. В целом они были адаптированы к такому климату и питались животными — бизонами, которые тогда тоже существовали и были тоже нормально адаптированы к таким условиям.

БМ: Вы работали не только с Чагырской, но и с пещерой Окладникова, с Денисовой. Чем отличаются эти стоянки с точки зрения палеоэкологии? Везде ли неандертальцы выбирали одинаковые места?

НР: Если говорить о Денисовой пещере, то здесь палеоданные охватывают 300 тысяч лет. А палеозапись Чагырской пещеры — всего это 60–70 тысяч лет. Конечно, это совершенно разные по масштабу объекты.

Нельзя говорить, что неандертальцы менее важны, чем денисовцы, но в плане изучения Денисова пещера дает очень много. Она изучается десятилетиями, и она уникальна для палеоэкологических исследований: внутри отлично сохранились отложения как теплых эпох, так и холодных. Мы видим эту динамику. В Чагырской пещере нет такого разделения — мы видим холодную эпоху и можем ее неплохо описать. А Денисова пещера дает нам взгляд на эволюцию природы северо-западного Алтая за последние 300 тысяч лет. Даже если исключить людей из этой схемы — просто на эволюцию климата, растительности и животного мира [17].

БМ: А что дает такой союз палеоэкологии и археологии? Были такие случаи, что археологи подошли к вам и сказали: «Вау, а мы об этом даже и не думали, спасибо, что вы нам помогли»?

НР: Так вот, чтобы кто-то подошел и начал благодарить, — не вспомню. Но, конечно, союз плодотворный, потому что археологи без полевых естественно-научных исследований мало что могут сказать, например, про экологию своих объектов. Что люди ели? Для этого кость съеденного человеком животного должен определить палеозоолог. В чем люди жили? Это лес был или степь? Тут уже дать ответ сможет палеоэколог. Поэтому союз продуктивный. И для нас он тоже продуктивный. Потому что археологи копают те объекты, откуда можно получить палеоэкологическую информацию. Приходишь уже на готовое и исследуешь.

Могу привести интересный пример. В археологических раскопках на памятниках позднего бронзового века в Западной Сибири найдены были зернотерки. Археологи без привлечения других специалистов интерпретировали это как развитие земледелия. Но когда они пообщались с палеоботаниками (это была моя прекрасная коллега Наталья Рябогина) — выяснилось, что там нет никаких культур, которые могли бы возделываться [19]. То есть можно сказать достоверно: земледелия там в то время не было. Либо зернотерки использовались для дикоросов, либо это где-то покупалось и потом приносилось на место. То есть какие-то экономические процессы были у людей тогда. Это прекрасный пример. Или еще: сейчас мы работаем с китайцами по просу и его распространением по разным ответвлениям Шелкового пути. Это тоже интересно — палеоботанически прослеживаются разные варианты: либо это было настоящее земледелие, либо то, что называется low-invested agriculture — огороды, по-нашему. Либо, опять-таки, чисто экономические вещи: они просто покупали зерно или менялись с соседями на другие товары. К слову, у нас в лаборатории сейчас развивается хорошее направление по крахмалам и ДНК в керамике, на зернотерках и в зубном камне (идет работа по гранту Российского научного фонда под руководством Натальи Щеголевой, Снежаны Жилич и Ксении Бурашниковой). Мы изучаем их в зернотерках и в зубном камне — это то, что выводит нас напрямую на диеты и на экономику древних людей. Совсем недавно коллеги получили новые данные, еще не обработанные. Они отдавали зубной камень из антропологического материала таштыкской культуры из Хакасии на анализ растительной ДНК — и нашли там растительные остатки. Сейчас можно посмотреть, что же было в зубном камне у таштыкцев. А это прямой выход на диету: мы можем точно сказать, какие растения они употребляли в пищу, в том числе и дикоросы.

Это буквально две недели назад случилось, совсем свежие данные! Антропологи могли предполагать, что такая диета есть. А вот мы отобрали, генетики отсеквенировали, ботаники определили — и уже получается, что мы знаем, какие растения эти люди употребляли.

Сейчас мы собираем коллекцию крахмалов из современных дикоросов — для того, чтобы в тех же зернотерках, на горшках и в зубном камне определять крахмальные зерна и смотреть, чем питались люди прошлого. Например, уже найдены крахмалы, которые очень напоминают крахмалы кандыка и лилии-саранки. Этнографически известно, что клубни некоторых из этих растений до сих пор употребляют в пищу — например, кандык сибирский. А находки говорят о том, что дикоросы могли использовать еще до земледелия. Конечно, это помощь археологам.

От прошлого — к будущему!

БМ: Наш разговор шел о прошлом, давайте в заключении нашей беседы поговорим о будущем! Палеоэкология — наука, которая смотрит назад. Но есть ли у нее прогностический потенциал? Могут ли ваши данные помочь понять, что нас ждет в ближайшие десятилетия?

НР: Я думаю, да. У палеоэкологии есть определенный прогностический потенциал. Не буду предполагать, насколько точно мы можем использовать палеоданные, чтобы сказать что-то про конкретные годы, — это, наверное, скорее задача моделей, которые, как мы видим, предсказывают не всегда точно. Но безусловно, любая палеонаука выводит нас на установление закономерностей развития природы и вообще нашей планеты, климата — в прошлом. Поскольку эти закономерности никто не отменял, то, вводя туда человека, мы можем предсказывать, как биота или в целом неживая природа, атмосфера, поведет себя в будущем. Мы никак не можем узнать, что будет происходить, не изучая прошлое вместе с современным. Потому что это одно целое.

По большому счету, если опять вернуться к философии: мы не знаем будущего, мы имеем только настоящее, которое сразу же превращается в прошлое. Это наш единственный источник данных. У нас ничего больше нет.

БМ: Ваши работы показывают, что разные регионы Северного полушария вели себя по-разному: где-то максимум тепла был в среднем голоцене, а где-то — нет. Что это значит для прогнозов? Особенно это интересно в контексте глобального потепления. Может ли палеоклиматология сказать нам, когда в Норильске можно будет начать собирать богатый урожай абрикосов?:)

НР: Ну, в общем-то, да. Мы, например, достоверно знаем, что сейчас Арктика теплеет в четыре раза быстрее, чем экваториальные или умеренные области. Это называется арктическая амплификация. Это уже посчитано. Мы знаем, как отступает береговая линия, как деградирует мерзлота. Мы знаем о явлении «зеленеющей тундры». В принципе, все эти процессы в прошлом были, и мы пытаемся найти аналогии. Было ли в прошлом так же тепло в Арктике, как сейчас? Похоже, что сейчас этот процесс находится в суперпозиции с влиянием человека.

Что касается абрикосов в Норильске: зная экологические условия, в которых абрикосы должны произрастать и имея пусть и спорные, но климатические модели, мы можем предположить, через какое время в Норильске будет такая температура, чтобы там могли расти абрикосы. Другое дело, что Норильск к этому времени, скорее всего, затопит. Так что, может быть, и не придется собирать урожай.

Но если серьезно: не надо забывать про сибирские сорта абрикосов (селекция тоже не стоит на месте)! Они вполне могут расти при умеренных климатических сценариях. Так что, возможно, когда-нибудь в Норильске и правда зацветут абрикосы.

БМ: Мы начинали интервью с философского вопроса, логично будет на такой же ноте закончить наш диалог: какой вы видите вашу область знаний через 10–20 лет? Какие вопросы будут актуальны, а к каким наука утратит интерес?

НР: Безусловно, через 20 лет я вижу, что огромными шагами развивается то, что можно назвать нанопалеонтологией, нанопалеоэкологией — изучение биомолекул, ДНК, но не только, это и липиды, и белки. То, что представить было невозможно еще недавно, даже когда я начинала этим заниматься, — что мы можем идентифицировать эти молекулы в отложениях. Это первое направление, которое точно будет развиваться: все, что связано с биологическими молекулами.

Второе — это все, что связано с высокоразрешающим изучением объектов палеоэкологии, это, например, синхротронные методы, которые позволяют проникать в биомолекулы и получать высокоразрешающие элементные записи.

Третье — это высокое временное разрешение. Если сейчас мы берем керн и режем его по сантиметру — что уже очень хорошо, мало кто так делает, обычно режут по два или по три, — то в итоге самое высокое разрешение по пыльце, которое мы можем получить, это 10–20 лет. С теми методами, которые существуют сейчас, это год и меньше года. Даже сезонное разрешение. Вот сюда и будет двигаться наука: новые молекулярные методы плюс высокоразрешающая запись — и по элементам, и по времени, — чтобы можно было вычислить микроциклы, микропроцессы.

А забываться... не знаю, может быть, что-то классическое. Может быть, и палинология. Но палинология хороша тем, что на ее основе мы можем насчитывать статистически значимое количество пыльцы на каждый образец. И даже с этими данными мы можем делать что угодно: считать, применять модели, применять статистику. Если посмотреть, какое количество статей по сложнейшей статистике, основанной на пыльцевых данных, публикуется, — то можно голову сломать. И в эту сторону наша палеонаука тоже будет развиваться. Палинологические данные будут использоваться для развития сложных статистических методов реконструкции палеосреды — тем более с искусственным интеллектом, который помогает все это обработать.

Наверняка искусственный интеллект подключится к этим моментам. Как минимум, это все уже лежит в базах данных — так называемых big data. Человеку одному уже трудно это обработать. Я знаю, что уже, например, на файл данных включают суперкомпьютеры, которые сутками считают эти модели. Реконструкции, сделанные по большому массиву данных, — это результат.

БМ: И в связи с этим попросим совет от вас: какой исследовательской проблемой стоит заняться молодому ученому, который только собирается начать свой профессиональный путь в палеоэкологии?

НР: Ну, я бы сказала так. Во-первых, я бы пригласила побольше биологов в эту тему, потому что тут не так много биологов. Тут много географов, геологов и так далее. А именно биологов — потому что это, мне кажется, интересная перспектива.

Конечно, я бы сейчас сама, наверное, стала бы работать в области молекулярной биологии и палеогенетики. Мне кажется, что это интересно. Интересно все, что связано с извлечением биомолекул, которые используются при палеореконструкциях .

Подробнее о том, как палеогеномика реконструирует экосистемы прошлого по фрагментам древней ДНК и помогает лучше понимать эволюционные процессы, можно прочитать в интервью с Артемом Недолужко, занимающимся извлечением и анализом генетического материала из археологических находок: останков древних людей (скифских воинов из тувинской «Долины царей»), вымерших животных (стеллерова корова, мамонты, пещерные львы, плейстоценовые волки) и растений [20].

Другое дело, что все это — и молекулярная биология, и высокоточная геохимия для реконструкций — требует высокотехнологичного оборудования. Если этого нет вокруг тебя, ты можешь хотеть все, что угодно, но не иметь возможности. А вот старый добрый микроскоп наверняка найдется. А вообще, что интересно — то и надо изучать. Работа, конечно, должна в первую очередь приносить удовлетворение.

Литература

1. Это лишь пыльца на ветру;
2. Рудая Н. А. Изменения климата, растительности и фиторазнообразия алтайской горной страны в конце МИС2 и голоцене: дис. ... д. геогр. наук. — Москва, 2021. — 92 с.;
3. Рудая Н. А. Эндемики и субэндемики флоры Юго-Восточного Алтая, Юго-Западной Тувы и Северо-Западной Монголии: дис. ... канд. геогр. наук. — Москва, 2003. — 224 с.;
4. Рудая Н. А. Палинологический анализ: учеб.-метод. пособие. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, Ин-т археол. и этногр. СО РАН, 2010. — 48 с.;
5. Zhengyu Liu, Jiang Zhu, Yair Rosenthal, Xu Zhang, Bette L. Otto-Bliesner, et. al.. (2014). The Holocene temperature conundrum. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. 111;
6. N. Rudaya, O. Kuzmina, L. Frolova, L. Nazarova, N. Nigmatullin, et. al.. (2025). Holocene environments and the forest dynamics enigma in the arid Altai highlands. Quaternary Science Reviews. 367, 109548;
7. 12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот;
8. Kurt H. Kjær, Mikkel Winther Pedersen, Bianca De Sanctis, Binia De Cahsan, Thorfinn S. Korneliussen, et. al.. (2022). A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature. 612, 283-291;
9. Мультиомика и Экологические тайны третьей планеты;
10. Institute of Archaeology and Ethnography SB RAS, S.E. Karachurina, Y.D. Vnukovskaya, Institute of Archaeology and Ethnography SB RAS, N.A. Rudaya, Institute of Archaeology and Ethnography SB RAS. (2025). First Application of Sedimentary Plant DNA Analysis in Reconstruction of the Holocene Vegetation in the Altai. PAEASNT. 31, 120-125;
11. Древесный шифр планеты: как годичные кольца стирают границы между науками;
12. Экология почвенной биоты: какие открытия можно сделать, покопавшись в земле;
13. Вперед в прошлое! Как ученые ЗИН РАН исследуют древних ящеров, черепах и… зайцев;
14. Natalia Rudaya, Andrey Darin, Vyacheslav Novikov, Snezhana Zhilich, Valery Babich, Cheng-Bang An A sub decadal geochemical paleothermometer challenges the Holocene temperature conundrum in continental Asia — Springer Science and Business Media LLC;
15. Древняя ДНК: привет из прошлого;
16. V.V. Alekseitseva, N.A. Rudaya, K.A. Kolobova. (2025). Living environment of late Neanderthals in NW Altai: Evidences from Verkhnyaya Sibiryachikha and Okladnikov caves. Archaeological Research in Asia. 42, 100612;
17. Natalia Rudaya, M.B. Kozlikin, M.V. Shunkov Vegetation and climate dynamics in the northwestern Altai (MIS 9–MIS 2): implications for archaic hominins ecology — Elsevier BV;
18. Kseniya A. Kolobova, Richard G. Roberts, Victor P. Chabai, Zenobia Jacobs, Maciej T. Krajcarz, et. al.. (2020). Archaeological evidence for two separate dispersals of Neanderthals into southern Siberia. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. 117, 2879-2885;
19. Рябогина Н. Е., Иванов С. Н. (2011). Древнее земледелие в Западной Сибири: проблемы аргументации, палеоэтноботанические методы и анализ фактов. Археология, этнография и антропология Евразии. 4, 96–106;
20. Машина времени: как палеогеномика меняет историю.