Новый анализ ДНК пролил свет на тайну исчезновения доисторических родственников человека

Открытие, сделанное в 2010 году, о том, что древние люди и неандертальцы когда-то скрещивались между собой, стало научной сенсацией — это открытие генетического наследия, которое, как было установлено, играет важную роль в жизни современных людей, влияя на циркадные ритмы, функционирование иммунной системы и то, как некоторые люди чувствуют боль. Ученым, однако, оказалось на удивление трудно проследить поток генов в противоположном направлении: как смешение двух групп могло повлиять на формирование неандертальцев, которые вымерли около 40 тысяч лет назад. С помощью современных методов новое исследование рисует более четкую картину.

фото: ru.wikipedia.org

анализ, опубликованный в середине июля в журнале Science, показал, что две группы обменивались ДНК в нескольких точках за последние 250 000 лет, что проливает свет на то, как исчезли неандертальцы, и потенциально переписывает историю о том, как и когда наши предки Homo sapiens покинули Африку, сообщает CNN.

“На сегодняшний день большинство генетических данных свидетельствуют о том, что современные люди появились в Африке 250 000 лет назад, оставались на месте в течение следующих 200 000 лет, а затем 50 000 лет назад решили покинуть Африку и заселить остальной мир”, — рассказал профессор Джошуа Эйки, старший автор исследования.

“Но генетика, по сути, слепа ко всему, что не приводит к происхождению современных популяций. Что, на мой взгляд, в этой статье довольно интересно, так это то, что она дает генетическую информацию об этих расселениях за пределами Африки, которые мы ранее не могли увидеть”, — говорит Эйки.

Полученные данные свидетельствуют о том, что очень ранняя история человечества была сложной, и современные люди, вероятно, взаимодействовали с неандертальцами и другими типами архаичных людей, включая загадочных денисовцев, гораздо чаще, чем считалось ранее, с момента нашего появления как вида около 250 000-300 000 лет назад.

Сравнивая последовательности ДНК в базах данных, ученые могут реконструировать взаимоотношения между различными популяциями или видами, а поскольку генетические изменения происходят с постоянной скоростью в течение жизни одного поколения, генетики могут рассчитать время, прошедшее между тем, как две группы обменялись ДНК, — подобно тиканью молекулярных часов.

исследование показало, что люди покинули Африку, столкнувшись и скрещиваясь с неандертальцами в три волны: первая — около 200 000-250 000 лет назад, вскоре после того, как в Африке появились самые первые окаменелости Homo sapiens; вторая — 100 000 лет назад; и последняя — около 50 000-60 000 лет назад.

Самый недавний случай широко известен и был впервые выявлен в 2010 году, когда лауреат Нобелевской премии генетик Сванте Паабо расшифровал первый геном неандертальца. Однако новое исследование показало, что первые две волны значительно отличались от третьей — масштабной миграции, которая в конечном итоге привела к тому, что современные люди стали жить во всех уголках земного шара.

Ученые обнаружили, что процент ДНК Homo sapiens в геноме неандертальца, возможно, достигал 10% более 200 000 лет назад и со временем уменьшался; в среднем он составлял от 2,5% до 3,7%.

Аналогичное исследование, опубликованное в прошлом году, выявило генетические следы столкновения между двумя группами около 250 000 лет назад, но то, что ДНК Homo sapiens появилась у неандертальцев около 100 000 лет назад, является новым открытием, сказал Лауриц Сков, генетик и научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли, который не принимал участия в исследовании. учись.

“Что кажется несомненным, так это то, что история человека и неандертальцев гораздо более тесно переплетена, чем мы думали ранее”, — написал он по электронной почте.

Согласно новому исследованию, во время двух предыдущих волн скрещивания неандертальская популяция впитала человеческие гены, и потомство осталось в пределах неандертальских групп.

По словам Эйки, эти ранние брачные эпизоды, ставшие результатом миграции небольших групп Homo sapiens—первопроходцев, которые не смогли прочно обосноваться в Африке, оставили мало следов в генофонде современных человеческих популяций, но оказали большое влияние на геном неандертальца.

“Я думаю, что самое простое объяснение заключается в том, что это отражает изменения в численности населения с течением времени”, — добавил он.

“Поначалу ранние современные люди просачивались из Африки, и популяция неандертальцев была достаточно многочисленной, чтобы они смогли, по сути, впитать эти первоначальные расселения людей и их гены в неандертальскую популяцию”, — объяснил Эйки.

Однако, когда Homo sapiens покинул Африку около 60 000 лет назад в ходе продолжительной миграции по всему миру, потомство, получившееся в результате столкновений Homo sapiens с неандертальцами, выросло в современных человеческих популяциях, и их генетический отпечаток остался в генофонде человека, влияя на нашу жизнь сегодня, добавил он.

В ходе исследования команда использовала методы машинного обучения для расшифровки и упорядочивания геномов останков трех неандертальцев, которые датировались 50 000-80 000 лет назад и были найдены в трех разных местах: Виндия, Хорватия, и Денисова и Чагырская пещеры в горах Алтая. Затем исследователи сравнили эти данные с геномами 2000 современных людей.

“Мы разработали систему, позволяющую определить, произошел ли переход генов от человека к неандертальцу, оценить, сколько последовательностей современного человека содержится в геномах неандертальцев, и определить конкретные места в геноме неандертальца, которые содержат… последовательности современного человека”, — сказал Эйки.

«Существует несколько окаменелостей Homo sapiens, которые могут отражать ранние, менее успешные путешествия этого вида из Африки на Ближний Восток и в Европу», — сказал Крис Стрингер, ведущий научный сотрудник отдела эволюции человека в Музее естественной истории в Лондоне, который не принимал участия в исследовании.

Эти реликвии включают окаменелость Homo sapiens, найденную в пещере Апидима на юге Греции 210 000 лет назад, и останки, найденные в израильских поселениях Схул и Кафзе. Окаменелости, найденные в Израиле, обладали “примитивными чертами”, такими как более крупные брови, более плоские черепа и различные подбородки.

“Я интерпретировал (эти) черты как сохранившиеся у более примитивных предков, не относящихся к неандертальцам, но они также могут быть признаками передачи генов от неандертальцев, и, возможно, теперь, в свете этой новой работы, на такие характеристики следует обратить внимание еще раз”, — отмечает Стрингер.

Динамика численности населения, выявленная в ходе этого исследования, может быть основной причиной исчезновения неандертальцев 40 000 лет назад, подчеркивает Эйки. анализ исследователей показывает, что численность неандертальской популяции в то время была на 20% меньше, чем считалось ранее.

“Человеческие популяции были многочисленнее и, подобно волнам, разбивающимся о берег, в конечном счете уничтожили неандертальцев”, — рассказывает Эйки. Генофонд неандертальцев, вероятно, был поглощен человеческой популяцией во время последней волны скрещивания.

“Вымирание — сложный процесс, поэтому я бы не решился сказать, что это единственное объяснение… но я думаю, что поглощение неандертальцев человеческими популяциями, вероятно, объясняет значительную часть причин исчезновения неандертальцев”, — добавил он.

Стрингер согласен с тем, что последняя фаза скрещивания, возможно, способствовала вымиранию неандертальцев, поскольку популяция неандертальцев становилась еще меньше и менее разнообразной по мере того, как ДНК неандертальцев проникала в более обширный генофонд человека.

“Я думаю, что это важный момент”, — сказал Стрингер. “Учет увеличения генетического разнообразия неандертальцев в результате скрещивания с сапиенсами также значительно снижает их эффективную численность, добавляя дополнительные доказательства того, что поздние неандертальцы, возможно, уже были вымирающим видом даже без конкуренции со стороны растущей популяции Homo sapiens”.

Источник