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.
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».
