Science: неандертальцы и современные люди смешивались рано и часто
Фото из открытых источников
Десятилетиями исследователи раскрывали гены, которыми современные люди обязаны вымершим неандертальцам — генетическое наследие, которое усиливает нашу иммунную систему, помогает нашей крови сворачиваться и может играть роль в депрессии. Теперь исследование древней ДНК позволяет взглянуть на доисторические времена глазами неандертальца и пролить свет на то, как исчезли наши предки.
В статье, опубликованной в журнале Science, сделан вывод о том, что неандертальцы унаследовали до 10% своего генома от современных людей, включая несколько генов, участвующих в развитии мозга. Взгляд глазами неандертальца позволил исследователям датировать дату смешения двух групп, обнаружив, что они стали производить детей вместе на удивление рано: более 200 000 лет назад, вскоре после того, как Homo sapiens объединились как вид. Интриги повторялись 105 000–120 000 лет назад и 45 000–60 000 лет назад, предполагает древняя ДНК неандертальцев. «Это доказывает, что спаривание было более распространенным, чем считалось ранее», — говорит генетик Принстонского университета Джошуа Эйки, который руководил исследованием.
Эта новая фотография еще больше размывает границы между неандертальцами и современными людьми. И она выявляет особенности генома неандертальца, предполагающие, что наши родственники с большим мозгом и густыми бровями были прискорбно редки, что может помочь объяснить, почему они вымерли. «Тревожно видеть, насколько малочисленны были популяции неандертальцев — это очень весомый результат», — говорит палеогенетик Маанаса Рагхаван из Чикагского университета.
Когда-то считавшиеся отдельным видом, неандертальцы полностью изменились за 14 лет с тех пор, как исследователи впервые секвенировали ДНК в их окаменелостях и обнаружили, что они скрещивались с современными людьми. Большинство ныне живущих людей за пределами Африки унаследовали от неандертальцев около 1–2 % своей ДНК, возможно, от длительного периода смешения 45 000–60 000 лет назад в Европе или на Ближнем Востоке.
Многие команды изучали ДНК неандертальцев, которую современные люди получили от этих относительно недавних свиданий. Но спаривание — это улица с двусторонним движением. Эйки и постдок Лиминг Ли хотели узнать больше о степени смешивания и его влиянии на неандертальцев, а также на современных людей. Поэтому они попытались обнаружить современную человеческую ДНК, переданную неандертальцам, и придумали то, что популяционный генетик Келси Витт из Университета Клемсона называет «элегантным» методом ее идентификации.
Они рассуждали, что в геноме неандертальца сегменты ДНК, унаследованные от современных людей, должны выделяться большим генетическим разнообразием или гетерозиготностью, чем окружающая ДНК. Это потому, что генетическое разнообразие отражает размер популяции, и предыдущие геномные исследования показали, что современные люди намного превосходили неандертальцев по численности.
Исследователи просканировали опубликованные геномы трех неандертальцев из Хорватии и Сибири, чтобы увидеть, действительно ли у них были такие области высокой гетерозиготности, — и они были. Чтобы подтвердить, что вариабельные сегменты ДНК произошли от древних современных людей, исследователи искали сегменты в геномах современных африканцев, чьи предки редко сталкивались с неандертальцами из Евразии. Сегменты присутствовали, что означало, что они произошли от древних современных людей в Африке, а не от неандертальцев. Некоторые из этих людей остались в Африке и передали сегменты современным африканцам; другие ушли и завещали разнообразные аллели неандертальцам. «Метод гениален — он использует очень маленькие фрагменты современной человеческой ДНК у африканцев, чтобы узнать, что неандертальцы получили от нас», — говорит палеоантрополог Крис Стрингер из Музея естественной истории в Лондоне.
Анализируя длину и другие характеристики различных сегментов современной человеческой ДНК, Эйки и Ли смогли вычислить, когда и как часто происходили эти древние связи. Чем меньше участки ДНК, тем раньше они появились у неандертальцев, поскольку унаследованные сегменты становятся короче с течением поколений.
Первый эпизод спаривания, обнаруженный командой, был очень древним — 200 000–250 000 лет назад, примерно в то время, когда анатомически современные люди впервые появляются в ископаемой летописи Африки. Команда предполагает, что, возможно, некоторые ранние современные люди пересекли пустыню Сахара, когда климат был влажным, по следам антилоп, страусов и другой дичи, и в конечном итоге добрались до Ближнего Востока, где встретили неандертальцев.
Несколько дразнящих окаменелостей — предполагаемый череп современного человека из Греции и челюсть из Израиля — подтверждают идею о том, что современные люди действительно покинули Африку так рано. Их линии вымерли — но не раньше, чем они оставили свой след в геноме неандертальцев.
Команда Аки датировала еще один раунд спаривания неандертальцев и современных людей примерно 105 000–120 000 лет назад. Исследователи предполагают, что эти встречи также могли произойти на Ближнем Востоке, поскольку известно, что современные люди и неандертальцы в то время жили в соседних пещерах. Одна команда даже думает, что они нашли гибридное потомство: останки странно выглядящего неандертальца с современными инструментами, датируемые 120 000–130 000 лет назад из карьера Нешер Рамла в центральном Израиле.
Третий этап смешения хорошо нам знаком и произошел примерно 50 000–60 000 лет назад, вероятно, на Ближнем Востоке или в Европе, где неандертальцы и современные люди пересекались на протяжении тысяч лет.
Эти встречи снабдили неандертальцев генами, которые у современных людей влияют на поглощение нейротрансмиттеров и их метаболизм, интеллектуальные нарушения и развитие нервной системы, например, ген, связанный с аутизмом. (Этот генетический вариант отличается от другого связанного с аутизмом варианта, который неандертальцы завещали некоторым современным людям.) Варианты генов не означают, что неандертальцы страдали аутизмом или нарушениями развития нервной системы, предупреждает Эйки. Ему придется провести экспериментальные исследования этих генов, чтобы выяснить, как человеческие версии на самом деле влияли на архаичных людей.
Если часть разнообразной ДНК неандертальцев произошла от современных людей, то у наших кузенов было даже меньше генетического разнообразия, чем считалось ранее, и, следовательно, еще меньшая популяция. Исследование предполагает, что численность неандертальцев сократилась между 250 000 и 40 000 лет назад, и что к концу их времени на планете их размножающаяся популяция составляла менее 3000, по сравнению с по крайней мере 10 000 размножающихся современных людей, говорит Эйки. Стрингер говорит, что численность неандертальцев могла быть такой небольшой, потому что они в основном жили в северных регионах, где они были уязвимы к изменению климата и оледенению.
Люди с генами неандертальцев не исчезли внезапно, говорит Эйки, — их потомки просто приобретали все больше и больше современной человеческой ДНК. «Их захлестнули волны современных людей, распространявшиеся из Африки», — говорит он. «Современная человеческая популяция в конечном итоге поглотила неандертальцев».
Результаты исследования показывают, что даже до этого у наших предков и неандертальцев было больше общего, чем мы когда-либо знали. «Я думаю, эта работа замыкает цикл в том, что касается того, как мы думаем о „нас“ против „них“», — говорит Рагхаван.