У наших геномах ховаються сліди таємничості стародавніх людей

Доісторичні люди були сексуальними авантюристами, спаровуючись з неандертальцями та денисованцями, але дослідження ДНК виявляють поєднання з популяціями, про які ми ніколи не знали

стародавніх

МИ ДОЗНАЄМОСЯ про своїх предків у багатьох відношеннях. Кістки розповідають нам, як вони виглядали. Зуби розкривають їх дієту. Інструменти, горщики, предмети мистецтва та інші предмети зберігають розповіді про їх культуру. Тоді, десять років тому, було проведено секвенування першого древнього генома, що відкрило ціле нове вікно в наше минуле - те, що обіцяло більш глибокі уявлення.

Прорив, як відомо, показав, що неандертальцям було дуже затишно з людьми. З тих пір генетики досліджують все більше і більше скам’янілостей для підтвердження минулих міжвидових союзів. Дослідження не розчарували. Але в інтригуючому повороті вони почали щось несподіване: приховані всередині геноми ознаки предків, про які ми ніколи не знали. Генетики називають їх "привидами".

Ми не маємо жодних фізичних даних про ці древні гомініни - ні кісток, ні знарядь праці, ні археологічних залишків. Однак генетичний код, який вони залишили в скам’янілостях інших гомінінів, а також у живих людях, пропонує глибокі і безпрецедентні уявлення про те, як з’явився наш вид і яким був світ у той час.

Реклама

Ідея про те, що кожна з наших клітин може містити фрагменти генетичного коду вимерлих видів, існує вже більше десяти років. Потім, у 2008 році, Сванте Пябо та його команда з Інституту еволюційної антропології Макса Планка в Лейпцигу, Німеччина, здійснили головний інсульт дразнення ДНК з тисячолітніх кісток неандертальців у кількості, достатній для послідовності. Це дало очевидний спосіб з’ясувати, чи Homo sapiens розводили з неандертальцями (Homo neanderthalensis): ви можете просто шукати в геномах живих людей послідовності ДНК з чітко вираженими неандертальськими моделями мутацій. Ці порівняльні дослідження показали, що ранні люди справді спаровувались з неандертальцями, і не лише один раз. По теперішніх підрахунках, геном усіх, крім африканців, становить від 2 до 4 відсотків неандертальців.

Несподівані дальянси

Тут було два чітко відокремлених види, розділених до 700 000 років еволюції, але залишки їх статевих схильностей потрапляють у ДНК більшості живих людей сьогодні. Більше того, незабаром з’ясувалося, що наші предки не лише отримували це з неандертальцями.

Як тільки Пябо закінчував секвенування геному неандертальця, посилка потрапила на його стіл. Він містив крихітний уламок кістки пальця з гір Алтай в Сибіру. Шматочку було від 30 000 до 50 000 років, і вважалося, що він з іншого неандертальця. Його команду чекав великий сюрприз. Аналіз ДНК виявив абсолютно нову групу архаїчних людей, яку зараз називають денисованами, яка відокремилася від спільного предка з неандертальцями приблизно 500 000 років тому.

Ще раз порівняння із сучасними людськими геномами показало, що вони двоє звели. Генетичні дослідження показують, що це сталося в Євразії. Вони також показують, що денисовани були від Сибіру до Південно-Східної Азії, і що принаймні один з їх генів допомагає сучасним тибетцям жити на великій висоті. Ідея про те, що наші предки гібридизувались з іншими гомінінами, колись була відкинута. Тепер це починало виглядати так, ніби вони будуть поєднуватися з чимось неясно людським.

Денисовани - це майже привиди: ми маємо цю кістку пальця та кілька молярів як фізичне свідчення їх існування, але не більше. Потім у 2016 році справжній привид з’явився з геномів 44 особин, які мешкали на Близькому Сході між 14000 і 3400 роками тому. Їхня ДНК містила генетичні маркери, що свідчать про окрему групу древніх H. sapiens базується в регіоні більше 45 000 років тому. Члени цієї популяції зараз відомі як базальні євразійці, і вони представляють загадку. Їх ДНК, яка все ще зустрічається у сучасних європейців, не виявляє жодних яскравих ознак схрещування з неандертальцями. Це стало несподіванкою, оскільки люди-предки спарилися з неандертальцями дуже скоро після виїзду з Африки 60 000 років тому в міграції, яка мала породити всіх живих людей, що не належать до Африки.

Найвірогідніше пояснення полягає в тому, що незабаром після цієї міграції група людей стала ізольованою, тоді як решта наштовхнулася на неандертальців та спарилася з ними. "Якщо вам подобається, це третя філія", - говорить Кріс Стрінгер з Музею природознавства в Лондоні - філії, яка відрізняється від людей, які залишились в Африці, і тих, хто поступово поширювався по всій Євразії, Австралія, а з часом і в Америки. Оскільки немає відомих скам’янілостей, що належать до базальних євразійців, поки що неможливо сказати, чому вони були ізольовані. Можливо, справа була лише там, де вони оселились, далеко від інших груп. А може, вони розвинули культурні відмінності. У будь-якому випадку, ці привиди не змішувались з рештою людства протягом тисячоліть - настільки довго, щоб розвинути окремі генетичні маркери.

Дослідження базальних євразійців показало, що багате розуміння історії людства можна отримати лише з ДНК. Але, як і дослідження неандертальців та денисованців, він покладався на отримання ДНК з копалин, що залишається величезною проблемою. ДНК деградує з часом, тому для вилучення її з дуже старих кісток, особливо тих, які провели тисячі років поховані в жаркому кліматі, потрібні спеціальні скам’янілості та спеціальні навички. Однак у середині 2000-х генетики вже обговорювали інший підхід. Серед інших, Джеффрі Уолл, який зараз працює в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, і Вінсент Планьол, який зараз працює в університетському коледжі Лондона, припустили, що можливо виявити ознаки вимерлих популяцій в ДНК сучасних людей, просто використовуючи розумні статистичні дані.

Загальна ідея полягає в тому, що вся ДНК піддається випадковим мутаціям, які накопичуються протягом тисячоліть і передаються з покоління в покоління. Розглядаючи моделі мутацій у сучасних популяціях, можна виявити сегменти, які не відповідають звичним H. sapiens візерунок. Передбачається, що вони походять від популяцій, які еволюціонували окремо від нашого виду за тисячі років до спарювання з людьми. Тоді статистичне моделювання може дати оцінку того, коли дві групи спарилися, і наскільки інша популяція відрізнялася від наших предків.

За останні кілька років було кілька спроб вдосконалити ці методи та застосувати їх до Африки - батьківщини нашого виду та місця для зрізу нашої історії, про який ми знаємо дуже мало. Це нове дослідження виявило присутність принаймні одного давнього привида на континенті.

Африканські неандертальці?

Джош Екі з Університету Вашингтона в Сіетлі, Сара Тішков з Університету Пенсільванії та інші витратили роки на послідовність та аналіз геномів сучасних африканців, які належать до груп з глибокими коріннями предків, включаючи мисливців-збирачів Бака з Камеруну та Хадза та Сандаве з Танзанії. У цих геномах вони виявили ділянки ДНК, які, здається, походять від іншого виду гомінінів. Оскільки ця ДНК знаходиться лише у нащадків африканців, а не в жодного євразійця, види привидів, мабуть, схрещувались з H. sapiens після виїзду за межі Африки 60 000 років тому. Насправді, за підрахунками команди, це, мабуть, сталося за останні 30 000 років. Якщо правда, це величезне. Це означає, що до останнього часу поряд з нами в Африці жив принаймні ще один вид гомінінів. За словами Екі, незабаром опубліковані дані свідчать, що їх могло бути не одне.

Маттіас Клум/креатив National Geographic/Гетті

Африканські привиди виглядають такими ж еволюційно відмінними від сучасних людей, як неандертальці та денисовці. "Це означає, що вони, мабуть, походили з того самого африканського населення, до якого неандертальці ведуть своє походження", - говорить Акей. «Отже, ідея полягає в тому, що 700 000 років тому в Африці живе населення, яке відокремлюється від сучасної людської лінії, виходить з Африки і стає тим, що ми визнаємо неандертальцями. У той же час в Африці відбувається ще один розкол, який стає схожим на африканського неандертальця ".

Ким були ці «африканські неандертальці» - загадка. Один підказка могла б вийти від скам’янілості, над якою Стрінгер працював у кандидаті ще в 1970-х: череп Іво Елеру з Нігерії. Приблизно у віці 13 000 років ця особина була жива приблизно за тисячоліття до того, як деякі люди вперше почали займатися землеробством, проте вона має дивне поєднання сучасних та примітивних рис. Нещодавно Стрінгер та Катаріна Харваті з Тюбінгенського університету в Німеччині зробили новий аналіз черепа. Це підтвердило, що це дуже дивно для свого віку. “Це насправді нагадує рано sapiens скам’янілі, а не пізні, і це, звичайно, не схоже на жодного недавнього африканця », - говорить Стрінгер. "Ми припустили, що це може бути прикладом африканця, населення якого зазнало цієї архаїчної інтрогресії". Іншими словами, це може бути людина, предки якої спарилися з африканським привидом.

На сьогоднішній день жоден давньоафриканський гомінін не проводив секвенування свого геному, тож не виключено, що фізичні рештки цього привида вже були виявлені. Один кандидат є Homo naledi, вид, виявлений в 2013 році в глибині вузької печерної системи в Південній Африці. Копалини мають вік близько 250 000 років, але ніхто не знає, скільки вижив цей вид. Однак якщо його натиснуть, Стрінгер покладе свої гроші іншому підозрюваному. “Моя ставка в тому Homo heidelbergensis є нападником », - говорить він. Останні неопубліковані дані свідчать про те, що цей вид був ще приблизно менше 300 000 років тому, коли люди вже з'явилися. Крім того, привиди могли бути субпопуляцією Росії H. sapiens який, як і базальні євразійці, був достатньо довго ізольований від інших популяцій, щоб ДНК його членів набула різних маркерів. "Може бути так, що 100 000 років тому чи більше в різних частинах Африки існують різні популяції анатомічно сучасних людей", - говорить Тішков. "І, можливо, в якийсь момент вони змішуються між собою, і, можливо, деякі популяції вимерли".

Тішков вважає, що було б дивно, якби наші предки не поєднувалися з іншими древніми гомінінами в Африці. Однак вона застерігає, що дані про африканських привидів все ще є попередніми: оскільки ми так мало знаємо про історію населення Африки, їй та її колегам довелося зробити багато припущень для інтерпретації своїх даних. "Це не означає, що [гібридизація] не відбулася в Африці", - говорить Тішков. "Ймовірно, це сталося. Це просто дуже складно доводити ". Клінчер прийде, коли хтось зможе секвенувати ДНК, витягнуту з африканських скам’янілостей, і порівняти її з фрагментами ДНК-привидів, знайденими у сучасних африканців. Це складний виклик, але, враховуючи прогрес у древньому секвенуванні ДНК за останнє десятиліття, це, мабуть, лише питання часу, коли хтось з цим зустрінеться.

"Можливо, нещодавно в Африці мешкало кілька видів гомінінів"

"Генетика в цілому змінює спосіб розуміння нашого виду", - говорить Томас Марк-Боне з Університету Помпеу Фабра в Іспанії. «Для мене все починається з денисовців: вперше ми зняли ДНК з пальця і ​​не знайшли ні людини, ні неандертальця - те, про що у нас немає обличчя і дуже мало іншої інформації, - тоді генетика вперше висвітлила щось, що повністю врятувалося палеонтологія ".

Тепер виявляється, що у денисовців були свої привиди. Сьогодні люди, що живуть в Океанії та Східній та Південно-Східній Азії, успадкували близько 5 відсотків своєї ДНК від денисовців. Подивившись детальніше на ці генетичні послідовності, команда Екі виявила, що всі вони не мають однакового відношення до оригінального генома пальцевої кістки. Насправді група виявила ознаки двох еволюційно відмінних популяцій Денисована. "Це було справді несподівано", - каже він. "Існує насправді інший, привид, родовід Денисова".

Усі ці дослідження наголошують на тому, що популяція гомінінів розподілялася на тисячі або навіть сотні тисяч років, а потім знову зустрічалася і спаровувалась, а не винятком. Від акуратних, роздвоєних еволюційних дерев потрібно відмовитися. "Візьміть ручку на аркуші паперу і починайте робити криволінійні лінії", - говорить Екі. "Це людська історія". На більш базовому рівні це також змушує багатьох на місцях перестати вживати терміни вид і підвид для позначення різних гомінінів, воліючи замість цього говорити про групи чи популяції. Врешті-решт, особини, що належать до різних видів - люблять H. sapiens і H. neanderthalensis - не призначені для того, щоб мати можливість приносити життєздатне потомство.

Привиди та майже привиди роблять стародавній світ набагато менш самотнім місцем. "Якщо ми сьогодні подивимось навколо світу, ми справді єдина гра в гомініни в місті", - говорить Екі. "Люди припускають, що так повинно було бути завжди. Насправді, світ був набагато цікавішим місцем не так давно ".

У тварин також є привиди

На конференції в Китаї на початку цього року Томас Марк-Боне промайнув слайд, на якому було показано еволюційне дерево шимпанзе та бонобо. Праворуч від найдовшої гілки знаходився мультфільм у стилі Пакмена, привид якого підняв руки в повітря.

Марк-Боне та його колега Мартін Кульвільм, обидва з Університету Помпеу-Фабра в Іспанії, розглядали геноми диких шимпанзе та бонобо в Центральній Африці, коли виявили непарні фрагменти ДНК. Фрагменти не можна пояснити стародавніми поєднаннями один з одним або випадковими мутаціями. ДНК, за їхніми словами, походить від невідомої або "привидної" популяції бонобо, яка, мабуть, стала відособленою, еволюціонувала самостійно, а пізніше змішалася зі своїми давно загубленими родичами.

На цій же конференції Грегер Ларсон з Оксфордського університету розкрив результати дослідження походження приручених собак в Америці. За допомогою генетичного аналізу його група простежила походження таємничої популяції собак, яка прибула в Новий Світ приблизно 11 000 років тому. Собаки, за словами Ларсона, ймовірно, супроводжували другу хвилю людських міграцій через наземний міст із Сибіру, ​​а потім поширилися по континенту. Їх повністю замінили, коли європейські поселенці привезли з собою своїх собак.

Однак сліди оригінальних американських іклів живуть у досить дивному місці. Собача трансмісивна венерична пухлина описується як найгірша ЗПСШ у світі. Генетичний аналіз цих пухлин, виявлених на статевих органах собак, показав, що вони тісніше пов'язані з першими американськими собаками, ніж з живими сьогодні.

Хочете знати більше? Поглибте історію за допомогою цих ресурсів:

Пов’язаний вміст

Основні наукові праці

Подальше читання

Ця стаття з’явилася в друці під заголовком “Привиди всередині”