Генетична історія Європи льодовикового періоду

Аналіз стародавньої ДНК від доісторичних людей малює картину різких змін населення в Європі від 45000 до 7000 років тому, згідно з новим дослідженням, проведеним слідчим медичного інституту Говарда Хьюза Девідом Рейхом з Гарвардської медичної школи.

Нові генетичні дані, опубліковані 2 травня 2016 року в "Природі", виявляють дві великі зміни в доісторичних людських популяціях, які тісно пов'язані з кінцем останнього льодовикового періоду близько 19 000 років тому. Коли крижаний щит відступав, Європа була заселена доісторичними людьми з південно-західної Європи (наприклад, Іспанії). Потім, вдруге, приблизно 14 000 років тому, населення з південного сходу (наприклад, Туреччини, Греції) поширилося в Європу, витіснивши першу групу людей.

Археологічні дослідження показали, що сучасні люди пронісся в Європу близько 45 000 років тому і спричинив загибель неандертальців, що вказує на зникнення неандертальських знарядь в археологічних записах, пояснив Рейх. Дослідники також знали, що за часів Льодовикового періоду - тривалого періоду часу, який закінчився приблизно 12 000 років тому, а пік його інтенсивності був від 25 000 до 19 000 років тому - льодовики покривали Скандинавію та Північну Європу аж до півночі Франції. Коли крижані покриви відступали, починаючи 19 000 років тому, доісторичні люди поширилися назад у Північну Європу.

Але до цього дослідження було лише чотири зразки доісторичних європейських сучасних людей віком від 45000 до 7000 років, для яких були доступні геномні дані, що робило все, щоправда, неможливим зрозуміти, як людські популяції мігрували або еволюціонували протягом цього періоду. "Спроба представити цей величезний період європейської історії лише за допомогою чотирьох зразків - це все одно, що спробувати підвести підсумок фільму з чотирма нерухомими зображеннями. З 51 зразком все змінюється; ми можемо слідувати за дугою оповіді; час ", - сказав Рейх. "І те, що ми бачимо, - це історія населення, яка не менш складна, ніж за останні 7000 років, з численними епізодами заміщення населення та імміграції в величезних і драматичних масштабах, у той час, коли клімат різко змінювався".

Генетичні дані показують, що, починаючи 37 000 років тому, усі європейці походять з однієї основоположної популяції, яка збереглася в льодовиковий період, сказав Рейх. Населення-засновник має кілька глибоких галузей у різних частинах Європи, одна з яких представлена зразком з Бельгії. Здається, ця гілка була переміщена в більшості частин Європи 33 000 років тому, але приблизно 19 000 років тому населення, пов'язане з нею, знову розширилося по всій Європі, пояснив Рейх. На основі найранішої вибірки, в якій спостерігається це походження, цілком ймовірно, що ця популяція розширилася з південного заходу, сучасної Іспанії, після піку льодовикового періоду.

Друга подія, яку дослідники виявили, сталася 14 000 років тому. "Ми бачимо новий оборот населення в Європі, і на цей раз, схоже, це зі сходу, а не із заходу", - сказав Рейх. "Ми бачимо, як по всій Європі поширюється дуже різна генетика, яка витісняє людей із південного заходу, які були там раніше. Ці люди зберігалися багато тисяч років до прибуття фермерського господарства".

Дослідники також виявили деяку суміш з неандертальцями приблизно 45 000 років тому, коли сучасні люди поширювались по Європі. Доісторичні популяції людей містили від трьох до шести відсотків ДНК неандертальців, але сьогодні більшість людей мають лише близько двох відсотків. "ДНК неандертальців є трохи токсичною для сучасних людей", - пояснив Рейх, і це дослідження пропонує докази того, що природний відбір усуває походження неандертальців.

Дослідження було рівноправною співпрацею лабораторії Девіда Рейха з лабораторіями Сванте Пябо та Йоханнеса Краузе, які спільно працювали над вилученням та аналізом ДНК із цих древніх кісток. Стародавні зразки часто забруднюються мікробною ДНК, а також ДНК від археологів або лаборантів, які обробляли зразки.

Щоб обійти ці проблеми, дослідницька група застосувала техніку, яка називається збагаченням гібридного захоплення в розчині. Команда використовувала близько 1,2 мільйона послідовностей ДНК з 52 базами, що відповідають положенням в геномі людини, які їх цікавили, як приманку для націлювання на конкретні сегменти ДНК. Після того, як вони промили древню ДНК над 1,2 мільйонами послідовностей зондів, дослідники секвенували древню ДНК, захоплену зондами.

Щоб усунути забруднення, яке могло бути спричинене обробкою зразків, дослідники обмежили аналіз багатьох зразків послідовностями, які мали характерні ураження древньої ДНК - помилка цитозину до урацилу на початку послідовності. Сучасна ДНК, як правило, не має цих помилок, тому забруднення можна уникнути, обмеживши аналіз послідовностями, які їх мають, сказав Рейх.

"Можливість отримувати дані про масштаби геному зі стародавніх кісток - це нова технологія, яка існує лише протягом останніх п'яти-шести років", - підкреслив Рейх. "Це новий науковий інструмент, який дозволяє подивитися на речі, на які раніше не дивились".