Геномы "заговорили": вот как выглядела встреча сапиенсов и неандертальцев

Около 40 тысяч лет назад, когда Homo sapiens, человек нашего вида, проник в Европу из Африки, она оказалась занятой представителями другого класса человеческих существ – неандертальцами. Они прибыли на эти территории в ходе более ранней волны миграции и уже сотни тысяч лет жили здесь.

Однако через некоторое время наши прямые предки вытеснили неандертальцев и заняли их место. В итоге неандертальцы вымерли, дав начало одной из самых больших научных загадок доисторического периода. Однако вытеснение одного вида другим внезапным не было, пускай и произошло все быстро. Более того, на самом деле и неандертальцы, и наша популяция сосуществовали на протяжении нескольких тысячелетий. Этого времени было более чем достаточно, чтобы ДНК неандертальцев навсегда запечатлелась в геноме сапиенсов. Сегодня все "неафриканское человечество" сохраняет около 2% неандертальских генов.

Недавно группа исследователей из Женевского университета детально проанализировала часть ДНК, унаследованную от неандертальцев за последние 40 тысяч лет. Они провели ряд статистических анализов и выявили незначительные различия в геномах индивидов, живших в разное время и в разных местах. Это позволило установить историю миграций неандертальцев и сапиенсов. Работа, недавно опубликованная в журнале Science Advances, помогает лучше понять общую историю этих двух видов.

Такие методы, как расшифровка генома и сравнительный анализ, позволили установить, что неандертальцы и сапиенсы действительно взаимодействовали между собой. Иногда это приводило к появлению потомства, поэтому у современных европейцев около 2% ДНК неандертальцев. Однако в разных регионах Евразии эта доля несколько различается, в результате, например, в геномах азиатских народов "неандертальская часть" несколько больше, чем у европейцев.

В чем причина такого различия? Одним из возможных объяснений является то, что естественный отбор не мог оказать одинакового влияния на гены неандертальцев в азиатских и европейских народностях. Однако группа специалистов под руководством Матиаса Куррата (Mathias Currat), ведущего автора исследования, работала совсем с другой гипотезой. В их более ранней работе, основанной на компьютерном моделировании, уже было изложено предположение, что такие различия могут объясняться миграционными потоками. Когда мигрирующая популяция скрещивается с местной, доля генов местной популяции имеет тенденцию расти при увеличении расстояния от точки отправления мигрантов.

В случае сапиенсов и неандертальцев гипотеза предполагает, что чем дальше мы удаляемся от Африки – места происхождения Homo sapiens, тем больше доля ДНК неандертальцев – популяции, проживающей в основном в Европе. Для подтверждения этой идеи исследователи использовали базу данных, предоставленную Гарвардской медицинской школой, которая содержит более 4000 геномов людей, живших в Евразии на протяжении последних 40 тысячелетий.

"Наше исследование, – поясняет Клаудио Килодран (Claudio Quilodrán), соавтор работы, – сосредоточено в основном на европейских популяциях, поскольку мы во многом зависим от археологических раскопок и находок костей, а также степени сохранности ДНК. Оказалось, что археологические раскопки в Европе были гораздо более многочисленными, а это значительно облегчает изучение геномов народов данного континента".

Статистический анализ показал, что в период сразу после выхода Homo sapiens из Африки, геномы палеолитических охотников-собирателей, живших в Европе, содержали несколько большую долю ДНК неандертальского происхождения, чем геномы людей, живших в Азии. Этот результат противоречит современному положению дел, но согласуется с палеонтологическими данными, поскольку неандертальцев обнаруживают в основном на западе Евразии. Восточнее Алтая костей неандертальцев обнаружено не было.

Позднее, в период неолита, при переходе от охоты и собирательства к крестьянскому образу жизни, между десятью и пятью тысячами лет назад, исследование показало сокращение доли ДНК неандертальского происхождения в геномах европейских народов. В результате сегодня она оказалась несколько ниже, чем в азиатских народах.

Этот спад совпал с появлением в Европе первых земледельцев с Анатолийского полуострова (западная часть Турции) и из Эгейского региона, которые несли меньшую долю неандертальской ДНК, чем жители Европы того же времени. По мере скрещивания с населением Европы гены анатолийских земледельцев еще больше "разбавляли" неандертальскую ДНК.

В целом это исследование показывает, что анализ древних геномов в сочетании с археологическими данными позволяет проследить различные этапы эволюции гибридных видов. "Кроме того, – заключает Матиас Куррат, соавтор статьи, – мы начинаем получать достаточно данных, чтобы с все большей точностью описывать процентное содержание ДНК неандертальского происхождения в геноме сапиенса в определенные доисторические периоды. Поэтому наша работа может послужить ориентиром для дальнейших исследований, которые позволят нам легче отслеживать отклонения в генетических профилях, и, следовательно, выявлять благоприятные или неблагоприятные последствия скрещивания".