Большинство ныне живущих людей несут в себе следы генов, унаследованных от неандертальцев — непреходящее наследие доисторических связей с нашими вымершими родственниками. Но исследователи уже давно спорят о том, когда и где произошло это смешение, и были ли это разовые возни или обычные свидания. Теперь анализ древних и современных геномов показывает, что ДНК неандертальцев современных людей возникла в результате единого длительного периода смешения около 47 000 лет назад.
Результаты, опубликованные в виде препринта bioRxiv, который еще не прошел рецензирование, обозначают сроки этого критического и загадочного момента в истории человечества. Это первая статья, в которой для решения этого вопроса используются десятки геномов древних Homo sapiens, и это может иметь значение для определения времени других важных событий в эволюции человека, таких как заселение Австралии.
Неандертальцы и современные люди разошлись примерно 500 000 лет назад: неандертальцы сосредоточились в Евразии, а современные люди — наши предки H. sapiens — в Африке. Затем, примерно 70 000 лет назад, современные человеческие группы, предки всех сегодняшних неафриканцев, покинули континент примерно 70 000 лет назад и распространились по Евразии, вероятно, столкнувшись с неандертальцами на территории современного Ближнего Востока или в Европе. Связи между двумя группами людей могут возникать очень давно, 100 000 лет назад или раньше, когда некоторые современные пионеры человечества предприняли пробные путешествия за пределы Африки. Но не вся ДНК неандертальцев, унаследованная от тех ранних встреч, сохранилась у людей сегодня. Многое было потеряно с течением времени из-за естественного отбора и случайности.
Анализ древних образцов современных людей и отслеживание того, как они приобретали и теряли неандертальские гены с течением времени, могли бы рассказать более полную эволюционную историю о происхождении неандертальских генов, которые сохраняются и сегодня.
Для этого Прия Мурджани, популяционный генетик из Калифорнийского университета в Беркли, и ее коллеги проанализировали ранее секвенированные геномы 59 древних H. sapiens , в основном из Западной Европы и Азии, датируемых периодом от 45 000 до 2200 лет назад. Самые старые включали ДНК человека из Усть-Ишима в Западной Сибири (возраст 45 000 лет), женщины Златы-кунь из Чехии (45 000 лет), а также особей из пещер Бачо-Киро в Болгарии (возраст от 35 000 до 45 000 лет) и румынской пещеры Пештера-ку-Оасе. пещеры (40 000 лет).
Затем исследователи идентифицировали участки ДНК неандертальцев в геномах древнего современного человека и в геномах 275 современных людей со всего мира. Затем они использовали компьютерное программное обеспечение, чтобы проследить эволюцию генов неандертальцев с течением времени в различных древних и современных популяциях, приблизительно оценивая, сколько поколений потребуется, чтобы геномы слегка разошлись, как это произошло. Поскольку команда включила древние геномы H. sapiens , их анализ достиг уровня точности, который просто был невозможен в более ранних исследованиях, основанных в основном на современных геномах, отмечает Маккой.
Мурджани и его коллеги в препринте приходят к выводу, что гены неандертальцев начали передаваться предкам ныне живущих людей около 47 000 лет назад. Моделируя более короткие и более длительные периоды потока генов, они обнаружили, что сценарий, в котором неандертальцы и современные люди обменивались генами в течение периода от 6000 до 7000 лет, лучше всего соответствует данным.
В препринте не обсуждается, как часто пары неандертальцев и современных людей собирались вместе в течение этого периода времени. Но такие пары, вероятно, не были редкостью, говорит Фернандо Вилланеа, популяционный генетик из Университета Колорадо в Боулдере, который изучает смесь неандертальцев и человека и не участвовал в исследовании. Например, самые старые люди из Оасе и Бачо-Киро демонстрируют очень недавнее неандертальское происхождение, насчитывающее около дюжины поколений, отмечает Вилланеа. Они, как и другие особи H. sapiens старше 40 000 лет, несли некоторые сегменты ДНК неандертальцев, которые не встречаются в современных популяциях. Это говорит о том, что их предки, возможно, имели дополнительные встречи с неандертальцами, но их род вымер, не оставив после себя ни одного известного живого потомка.
«Очевидно, что люди повсюду сталкивались с неандертальцами», — говорит Вилланеа. «Возможно, некоторые из этих ранних взаимодействий происходили в популяциях, которые не оставили потомков, но затем [около 47 000 лет назад] произошло это главное событие. В этом есть большой смысл».
Самые древние геномы современных людей содержали относительно длинные участки ДНК неандертальцев. Но в геномах всего несколько тысяч лет спустя сегменты неандертальцев были намного короче. Это говорит о том, что современные люди быстро избавились от некоторых из этих ранних длинных участков неандертальской ДНК, которые могли нести вредные мутации или приводить к бесплодию потомства.
В то же время исследование подтвердило, что современные люди приобрели несколько неандертальских генов, участвующих в пигментации кожи, иммунном ответе и обмене веществ, которые в конечном итоге оказались полезными для нашей линии.
Результаты показывают, что в первые дни этого потока генов — где бы он ни происходил — примерно 5% генов скрещивающейся популяции произошли от неандертальцев, говорит Вилланеа. «Это означает, что один из 20 человек в этой популяции, который в конечном итоге стал предком всех [людей за пределами Африки], был неандертальцем».
Дата этих спариваний помогает определить время других крупных миграционных событий, например, когда H. sapiens прибыл в Австралию, говорит Крис Стрингер, антрополог, изучающий эволюцию человека в Музее естественной истории в Лондоне. Сегодня коренные австралийцы имеют ту же неандертальскую родословную, что и все другие неафриканские народы. Таким образом, их предки, должно быть, достигли Австралии после этого события смешения, не ранее, чем 47 000 лет назад, отмечает Стрингер, который не участвовал в новом исследовании.
Это противоречит некоторым оценкам, основанным на археологических данных, таких как каменное убежище Маджедбебе 2, возраст которого, как утверждают некоторые, составляет 65 000 лет, — согласно которым современные люди появились в Австралии гораздо раньше. «Смысл, — говорит Стрингер, — заключается в том, что эти ранние расселения либо вымерли, либо были фактически заменены или затоплены более крупными более поздними волнами».
Если так, то древние люди были в хорошей компании, говорит Вилланеа. «В конечном итоге большинство древних человеческих групп не оставили потомков». Новый анализ помогает отследить тех немногих, кто это сделал.
