Genetycy badają tajemnice zapomnianej historii neandertalczyków

Neandertalczycy. Ile ich było? Archeolodzy i genetyki dają różne odpowiedzi. Nowy badanie powinno pomóc im dojść do konsensusu i rzucić światło na zapomnianą historię tych ludzi starożytności. W tym i dość wczesne zniknięcie. W 1856 roku, za trzy lata do publikacji "O pochodzeniu gatunków" Karola Darwina, grupa górników znalazła ludzkie szczątki w wapiennej jaskini w dolinie Neander na północy Niemiec – później ich nazwą Neanderthal 1, pierwszą oznaką przynależności do innego архаичному myśli człowieka. Od tamtej pory staraliśmy się dowiedzieć jak najwięcej o naszych tajemniczych przodkach. Do tego eksperci zbierali się na dwie główne linie dowodów: setki kości i kamiennych narzędzi, które zakładają rozrzuconymi od Hiszpanii i Anglii do Ałtajskich gór, i to całkiem niedawno dane i wnioski z modeli statystycznych.

Jednak te podejścia rysowali uderzająco różne obrazy tego, jak powinni wyglądać populacji neandertalczyków. Dane archeologiczne wskazują, że około 150 000 osobników objęły Europę i Azję, żyli w małych grupach dla 15-25 osób, a ich łączna liczba mocno zmieniała się ze zmianami klimatu (w tym i surowe epoki lodowcowe), które odbywało się na przestrzeni pół miliona lat – aż do wyginięcia neandertalczyków 40 000 lat temu.

Genetyczna, sekwencjonowanie opowiada inną historię. Część ocen na podstawie geny określają populacja neandertalczyków jak jakieś 1000 osób; inni określają kilka tysięcy najwyżej. Istnieje kilka hipotez, które mogą wyjaśnić takie wyniki: albo ludność była naprawdę taki mniejszości, nawet na szczyt, albo było więcej, ale malał z czasem. W każdym razie neandertalczycy zawsze znajdowały się w odwrocie, a ich zniknięcie, wydawało się, że предречено od samego początku.

"To, że te dwa rodzaje oceniania nie są takie same, to jest problem, który trzeba rozwiązać", mówi John Hawkes, палеоантрополог z Uniwersytetu Wisconsin-Madison.

Teraz Jednak naukowcy pod kierownictwem Alana Rogersa, antropolog i masowych genetyka przy Uniwersytetem Utah, zaproponowali nową genetyczną model, który może pogodzić te różnice. Uważa on, że neandertalczycy byli o wiele silniejsze, niż wskazywały wcześniejsze badania genetyczne, i prowadzi je pod oczywiste artefakty i skamieniałości, przemawiające na korzyść tego. On również wypełnia ewolucyjną historię neandertalczyków z czasów, kiedy pierwszy raz trzymali się z dala od naszych przodków w Afryce, i kiedy zaczęli mieć do czynienia z nowoczesnymi ludźmi. W wielu związkach neandertalczycy byli o wiele bardziej skuteczne jak widok – i o wiele bardziej podobne do nas, niż jesteśmy przyzwyczajeni.

Sprzeczne z konsensusu

W популяционной genetyka efektywny rozmiar populacji nie jest bezpośrednim pomiarem ogólnej liczby ludzi, którzy żyli w określonym czasie. To raczej miara różnorodności genetycznej. Eksperci ogląda DNA osób w całej historii, w poszukiwaniu różnic w sekwencjach DNA między dwoma kopiami jego lub jej genomu. W rzeczywistości, oni oceniają, ile pokrewnych pokoleń oddzielają macierzyńską kopię gen od ojca kopie. Jeśli populacja jest niewielka, spodziewają się znaleźć wspólnego przodka dość szybko; jeśli jest duża, czas ucieka więcej. "To niesamowite, jak wiele informacji można wyciągnąć z pojedynczej osoby", mówi Rogers.

Naukowcy już dawno zauważyli, że u neandertalczyków był niski poziom różnorodności genetycznej. U współczesnych afrykanów około 11 z każdych 10 000 nukleotydów geterozigotnye, czyli różnią się między dwoma kopiami chromosomy. U неафриканцев tylko 8 na każde 10 000 demonstrują takie zachowanie. Liczba ta spada do 2 na 10 000 u neandertalczyków i денисовских ludzi, których nauka utożsamiał tylko w ubiegłym dziesięcioleciu. "Teoria популяционной genetyka mówi nam, że to musi oznaczać niewielki rozmiar populacji" u tych archaicznych ludzi, mówi Montgomery Слаткин, biolog z uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, którego wyniki Rogersa nie przekonały. To znaczy, że populacja dążyła do liczby w 2000-3000 osób.

"Ale jeśli na całym świecie było tylko 1000 neandertalczyków", mówi Rogers, "trudno uwierzyć, że zostawili takie bogate skamieniałe kroniki".

A jednak to właśnie do genetycznym zeznań zwracają się Rogers i jego koledzy, twierdząc, że neandertalczyków było więcej, dziesiątki tysięcy. Praca naukowców została opublikowana w Postępowaniach narodowa akademia nauk w zeszłym miesiącu.

Klucz do tego nowego wyniku polega na założeniu naukowców o tym, że u neandertalczyków był znacznie bardziej zróżnicowaną pulę genów, jednak był on podzielony na małe białym инбредные grupy genetycznie podobnych jednostek. Taka fragmentacja исказила by starsze genetyczne wyniki: wcześniejsze wyniki wskazywały by na miejscową ludność i jego regionalną historię, tracąc duży obraz.

Rogers zdecydował się uzupełnić ten brak, adaptując i rozszerzając model mieszania się ludności, którą używali inni badacze. Zamiast analizy genomu jednego człowieka, on i jego drużyna porównywali genetyczni warianty, charakterystyczne dla współczesnych afrykanów, nowoczesnych евразийцев, neandertalczyków i денисовских ludzi. Wczesna wersja tego modelu została opracowana dla oceny tego, jak bardzo skrzyżowane współcześni ludzie i neandertalczycy. Główną innowacją Rogersa było dodać денисовцев w tenmieszanka i znacznie zwiększyć lista możliwych kombinacji i splotów populacji. I to pomogło mu odpowiedzieć na pytania, które wykraczają daleko poza skrzyżowanie, dotyczące wielkości populacji i innych rzeczy.

Zwiększenie różnorodności genetycznej, który odkrył Rogers i jego koledzy, odpowiada około десятикратному wzrost efektywnej wielkości populacji. Chociaż nie ma sposobu, aby wiedzieć, ile jeszcze неандертальских osób może wypaść z tej liczby, oceny z paliw kopalnych danych będzie poważnie rozważyć.

"Nauka zapewnia dowód w postaci DNA tego, co widzieliśmy w archeologicznych wpisach", mówi Joshua Aki, biolog ewolucyjny z uniwersytetu Princeton.

Z Afryki — dwa razy

Pracując z genetycznymi sekwencjami i ich zmienionym modelem, naukowcy otrzymali nowe pomysły, jak neandertalczycy, денисовцы i nowoczesne ludzie rośli, spada, dzielono i okresowo zlewały się w historii. «chcemy, aby zrobić dobre drzewo genealogiczne, aby móc powiedzieć dokładne historii o tym, jak są połączone te dwie grupy", mówi Stephen Churchill, antropolog z Uniwersytetu Duke ' a. "Ale rozumiem, że te relacje się o wiele trudniejsze".

Około 750 000 lat temu, według Rogersa, poprzednicy neandertalczyków i денисовцев zostawili przodkowie współczesnych ludzi w Afryce, aby przejść na rozległe tereny Eurazji. Już tylko to niemal zniszczyło ich; genetycznych dane pokazują, że populacja przechodził przez trudne testy, które wcześniej nie mówiły na temat badania. Co by nie spowodował tę katastrofę, starożytni ludzie ją przeżyli i zaledwie kilka tysięcy lat później — 744 000 lat temu — są one podzielone na dwa oddzielne rodowodów, neandertalczyków i денисовцев. Pierwsze następnie zostali podzieleni na grupy regionalne mniejsze, które zauroczyły Rogersa.

Datowanie tego podziału między neandertalczyka i денисовцами samo w sobie jest zaskakujące, ponieważ wcześniejsze badania postawili go później: w badaniu 2016 roku, na przykład, podział utożsamiali jako zdarzenie, to, co się wydarzyło 450 000 lat temu. Wczesne podział oznacza, że musimy znaleźć jeszcze więcej skamieniałości, pozostałe z obu grup. Też będę musiał zmienić już znalezione skamieniałości. Weźmy, na przykład, kości, mózgu hominid, należącego do rodzaju Homo heidelbergensis, który mieszkał w Europie i Azji około 600 000 lat temu. Палеоантропологи nie mogą zgodzić się z tym, jak odnosi się do innych grup ludzi; niektórzy uważają, że były one przodkami jak ludzi współczesnych i neandertalczyków, inni, że byli недревними gatunkami, których zastąpili neandertalczycy, бродившими w Europie.

Wnioski Rogersa zakłada się, że H. heidelbergensis miał być wczesnym neandertalczykiem. "Postawiliśmy na tyle wcześnie, podziału, że unia hominidów 600 000 lat temu, prawie na pewno musi być neandertalczykiem", mówi on, "przynajmniej genetycznie, nawet jeśli jest on zupełnie nie był podobny do neandertalczyka".

Tak czy inaczej, ta nowa rekonstrukcja trudne wczesnej historii neandertalczyków bardzo przypomina to, co dowiedzieliśmy się o populacjach anatomicznie współczesnych ludzi, po raz pierwszy распространившихся w Europie i Azji. Około 50 000 lat temu евразийцы oddzieliły się od afrykanów, przetrwały trudny okres, w ciągu którego ludność była bardzo niska, a następnie разломились w regionalnych populacji w całej Eurazji — tak zwana внеафриканская teoria migracji ludzi. "Wygląda na to, że to samo działo się 600 000 700 000 lat temu" z neandertalczyka i денисовцами, mówi Rogers. "Była jeszcze jedna внеафриканская diaspora, o której nikt wcześniej nie podejrzewał".

Nie jest tak źle, w końcu

Nie jest tajemnicą, że u neandertalczyków było źle: epoki lodowcowe, którzy przeżyli i ich fragmentacja populacji zostawiła ich niezdolnymi do utrzymania pewne społeczny lub technologiczny, wzrost. "Ale jedno z nieporozumień jest to, jak prezentujemy postęp, że współcześni ludzie lepiej, a neandertalczycy gorzej", powiedział Hawks. "Kiedy dochodziło do polowania i podpórkę na wysokoenergetycznych zapasy żywności w środowiskach marginalizowanych, neandertalczycy byli nie do pobicia. Oni rozwiązują problemy, z którymi mamy dziś w ogóle nie występują. Jak żyli z tak niską gęstością zaludnienia w ciągu setek tysięcy lat? Tego nigdy nie rozumieli".

Przed przystąpieniem do swojego badania, Rogers uważał, że neandertalczycy byli na skraju wyginięcia, gdy współcześni ludzie weszli na ich terenie, że ich populacji już dziedzictwo i obfitowały genetycznymi chorobami. Więcej tak nie uważa.

Zrozumienie prawdziwej struktury неандертальского ludności może pomóc naukowcom zagłębić się w dynamikę tych starożytnych ludzi i ich interakcji z nami. Na przykład, zastanawiam się, czy były jakieś cechy przy skrzyżowaniu ludzi i neandertalczyków. Obejmowały czy mamy taką samą ilość macierzyński i ojcowski DNA neandertalczyków, lub było przesunięcie?

Praca Rogersa i związane z nią badania innych grup mogą być silnym podświetleniem i dla współczesnej genetyki. Ich analityczny model może być stosowany do psów i koni — i w ogóle do wszelkich rodzajów, które wykazują skonstruowane rozmnażanie w ich populacjach, a nie przypadkowy przepływ genów. Geny neandertalczyków może być związane ze zwiększonym ryzykiem rozwoju depresji, cukrzycy, chorób serca i innych chorób, i to też będzie musiał się dowiedzieć.