Стародавні Homo схрещувалися завжди і скрізь

Неандертальська жінка. Реконструкція.


У міру того як «мережа» взаємодій між різними стародавніми Homo стає більш густою, генетикам все важче ідентифікувати сліди конкретних схрещувань, особливо відбувалися дуже давно. Складнощі додає і те, що стародавні геноми, відомі вченим, поки що можна перерахувати по пальцях.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі PLOS Genetics, використовується вдосконалений алгоритм аналізу геномів, заточений на виявлення слідів інтрогресії (тобто проникнення послідовностей ДНК одного виду в інший в результаті гібридизації). Методика ARGweaver-D аналізує набір геномів індивідів, що належать різним популяціям, і підбирає демографічну модель, найбільш відповідну спостережуваній картині. Підхід дозволяє знайти в геномах послідовності, що дісталися в результаті метисації, навіть якщо ця подія сталася сотні тисяч років тому, а джерело таких послідовностей невідоме. Процедура може працювати з невеликим числом аналізованих індивідів і, що важливо, не вимагає порівняння з еталонним, «чистим» (несмішаним) геномом.

Спочатку дослідники перевірили, чи вкаже нова методика на вже добре відому інтрогресію від неандертальців до сапієнсів. У порівнянні з іншими підходами алгоритм показав високу продуктивність і успішно виявив області неандертальського походження в геномах європейця (баска) і папуаса.

Але чи здатний ARGweaver-D шукати сліди більш стародавніх метисацій? Генетики включили в нову модель геноми двох неандертальців, з Віндії і з Денісової печери, денисівця, а також двох сучасних африканців (в африканських геномах майже відсутня неандертальська домішка). Як зовнішню групу, для порівняння, використовували ДНК шимпанзе.

Перше, що виявили дослідники - генетичні послідовності, які дісталися неандертальцям від наших прямих предків. Такі послідовності становили близько 3% геномів обох давніх індивідів. Реальний розмір інтрогресованої частини у неандертальців повинен, за оцінками дослідників, бути ще більше - відсотків 7. Виходить, що ці стародавні Homo отримали від наших предків більше ДНК, ніж залишилося від них у сучасної людини.

Дослідники взялися за аналіз «сапієнтної» спадщини у наших викопних родичів. Цікаво кілька моментів. По-перше, відомо, що у сучасних людей неандертальські варіанти практично відсутні на Х-хромосомі. Це пов'язували з негативним відбором, який працював проти цієї частини неандертальської спадщини. У геномах неандертальців генетики не побачили нічого подібного: на їх Х-хромосомі виявилося досить сапієнтних варіантів, причому в обох індивідів. Цікаво, що хоча неандерталець з Віндії на 70 тис. років молодший алтайського, відсоток сапієнтної домішки в обох геномах майже однаковий і зачіпає ті ж ділянки хромосом. Якби проти спадщини наших предків працював природний відбір, у більш «молодого» неандертальця розмір домішки був би меншим - але, як бачимо, це не так. Дослідники навіть виявили деякі ознаки позитивного відбору на сапієнтні варіанти. Цікаве питання: чи відображає така картина користь, яку неандертальцям принесло змішання з сапієнсами? Може, і так, звичайно. Але, можливо, неандертальська популяція просто була маленькою, і тому природний відбір не справлявся з «генетичним вантажем» шкідливих алелей.

Коли ж наші предки передали частину своєї ДНК неандертальцям? Чим раніше це сталося, тим ширше встигли б поширитися інтрогресовані варіанти. Правда, в наявності у дослідників тільки два неандертальці. 37% сапієнтних алелей виявилися в обох геномах, причому в гомозіготному вигляді, тобто дісталися неандертальцям і від мами, і від тата. Виходячи з цього, вчені вирахували, що схрещення відбулося в проміжку між 200 і 300 тис. років тому. За оцінками археологів, сапієнси розселилися по Євразії близько 50 тис. років тому, тобто набагато пізніше. Отриманий результат означає, що до цього мала місце ще одна, більш рання міграція з Африки. Чи не до цієї хвилі належать стародавні сапієнси Близького Сходу? Ці перші мігранти могли повністю вимерти, залишивши свій слід тільки в неандертальських геномах. Демографічна модель, що використовувалася в дослідженні. Цифри в дужках - розмір популяцій. По вертикалі - час. Стрілки вказують напрямок інтрогресій. Пунктирні стрілки - можливі інтрогресії.

А ось ще цікавий результат: приблизно 1% геному дістався денисівцям від якихось надархаїчних гомінін. За оцінками вчених, це схрещення відбулося понад 225 тис. років тому. Хто ж ці таємничі незнайомці? Хтось, чия лінія відокремилася від наших предків близько мільйона років тому. Ймовірно, якісь Homo erectus. Насправді це не новина: раніше інша група вчених отримувала подібний результат, причому в їх дослідженні частка «суперархаїчної» ДНК у денисівців становила цілих 6%. Однак тепер вперше вдалося ідентифікувати конкретні генетичні послідовності цього архаїчного гомініна, що становлять 27 мегабаз. Фактично генетикам до рук потрапила невелика ділянка ДНК невідомого Homo.

А оскільки денисівці схрещувалися з нашими предками, то, мабуть, через них трошки суперахаїчній ДНК дісталося і нам! І дійсно, аналіз виявив близько 15% від знайденої архаїчної послідовності (тобто 4 Мб) в геномі одного з сучасних людей неафриканського походження. Дослідники вважають, що реальна цифра може бути раз на шість вище.

Отже, що виходить? Ми вже знаємо, що неандертальці і наші предки неодноразово схрещувалися. Відомо про змішання сапієнсів і денисівців, а також про внесок у людський генофонд ще якихось «денисовцеподібних» популяцій. Раніше слід невідомих архаїчних гомінін знаходили в геномах африканців. Тепер з'ясовується, що хтось дуже архаїчний «наслідив» у денисівській ДНК.

В цілому, підсумовують автори дослідження, змішань знайдено стільки, що напрошується висновок: різні групи давніх Homo змішувалися щоразу, коли зустрічалися один з одним.