neanderthal
© Fotokon/ShutterstockGenome analysis genomes refines timing of critical and mysterious juncture in human history.

Some 45,000 years ago, Bulgaria's Bacho Kiro caves hosted modern humans — depicted here in sculpture — whose genomes suggest they had recent Neanderthal ancestry.
Većina današnjih ljudi nosi tragove gena naslijeđenih od neandertalaca - trajno nasljeđe prapovijesnih veza s našim izumrlim rođacima. Ali istraživači su dugo raspravljali o tome kada i gdje se to druženje dogodilo i jesu li to bili jednokratni neredi ili uobičajeni susreti. Sada, analiza drevnih i modernih genoma sugerira da DNK neandertalaca suvremenih ljudi dolazi iz jednog, produljenog razdoblja miješanja prije nekih 47.000 godina.

Nalazi — objavljeni prošli tjedan kao bioRxiv preprint koji tek treba proći recenziju — izoštravaju vremensku crtu za ovu kritičnu i misterioznu točku u ljudskoj povijesti. To je prvi rad koji koristi desetke drevnih genoma Homo sapiensa za rješavanje ovog pitanja, a mogao bi imati implikacije na vrijeme drugih velikih događaja u ljudskoj evoluciji, kao što je naseljavanje Australije.

"Smatram to prilično uvjerljivim", kaže Rajiv McCoy, računalni genetičar koji proučava ljudsku evoluciju na Sveučilištu Johns Hopkins. "To je vjerojatno najopsežnija slika koju do danas imamo o protoku neandertalskih gena u moderne ljudske populacije."

Neandertalci i moderni ljudi razišli su se prije možda 500.000 godina, s neandertalcima koncentriranim u Euroaziji, a modernim ljudima - našim H. sapiens precima - u Africi.


Komentar: Dokazi sugeriraju da nisu svi H. sapiensi izašli 'iz Afrike': Većina teorija o podrijetlu čovjeka nije kompatibilna s poznatim fosilima


Zatim su moderne ljudske skupine koje su preci svih ne-Afrikanaca danas napustile kontinent prije otprilike 70 000 godina i proširile se Euroazijom, vjerojatno nailazeći na neandertalce na današnjem Bliskom istoku ili u Europi.

Veze između dviju skupina ljudi možda sežu daleko u prošlost, prije 100 000 godina ili ranije, kada su neki moderni ljudski pioniri krenuli na probna putovanja izvan Afrike. Ali nije sav naslijeđeni DNK neandertalca iz tih ranih susreta preživio u današnjim ljudima. Mnogo toga je izgubljeno tijekom vremena zbog prirodne selekcije, slučajnosti ili jednostavnog izumiranja loza.

Analizom drevnih uzoraka modernih ljudi i praćenjem kako su stekli i izgubili neandertalske gene tijekom vremena ispričala bi se potpunija evolucijska priča o podrijetlu neandertalskih gena koji postoje i danas.

Kako bi to učinili, Priya Moorjani, populacijska genetičarka sa Sveučilišta Kalifornija, Berkeley, i kolege analizirali su prethodno sekvencirane genome 59 drevnih H. sapiensa, uglavnom iz zapadne Europe i Azije, koji datiraju između 45 000 i 2200 godina. Najstariji je uključivao DNK čovjeka iz Ust'-Ishima u zapadnom Sibiru (45 000 godina), žene Zlatý kůň iz Češke Republike (45 000 godina) i pojedinaca iz špilja Bacho Kiro u Bugarskoj (35 000 do 45 000 godina) i rumunjske Peștera cu Oase špilje (stare 40 000 godina).

Istraživači su zatim identificirali regije DNK neandertalca u ovim drevnim modernim ljudskim genomima i u genomima 275 današnjih pojedinaca iz cijelog svijeta. Zatim su upotrijebili računalni softver za praćenje evolucije neandertalskih gena tijekom vremena u različitim drevnim i novijim populacijama, procjenjujući otprilike koliko bi generacija bilo potrebno da se genomi suptilno razlikuju na način na koji su se razlikovali. Budući da je tim uključio drevne genome H. sapiensa, njihova je analiza dosegla razinu preciznosti koja jednostavno nije bila moguća u ranijim studijama temeljenim prvenstveno na suvremenim genomima, primjećuje McCoy.

Moorjani i kolege zaključuju u preprintu da su neandertalski geni počeli pritjecati u pretke danas živih ljudi prije otprilike 47.000 godina. Modelirajući kraća i duža razdoblja protoka gena, otkrili su da scenarij u kojem su neandertalci i moderni ljudi razmjenjivali gene u razdoblju od oko 6000 do 7000 godina najbolje odgovara podacima .

Pretisak ne raspravlja o tome koliko su se često neandertalski i moderni parovi okupljali tijekom tog razdoblja. Ali takva uparivanja vjerojatno nisu bila rijetka, kaže Fernando Villanea, populacijski genetičar sa Sveučilišta Colorado Boulder koji proučava mješavinu neandertalaca i ljudi i nije bio uključen u studiju.

Na primjer, najstariji pojedinci iz Oasea i Bacho Kiroa pokazuju vrlo nedavno neandertalsko podrijetlo, unutar desetak generacija, primjećuje Villanea. Oni su, zajedno s drugim jedinkama H. ​​sapiensa starijim od 40 000 godina, nosili neke segmente DNK neandertalca koji se ne nalaze u modernim populacijama. To sugerira da su njihovi preci možda imali dodatne susrete s neandertalcima, ali njihova je loza izumrla ne ostavivši ijednog poznatog živućeg potomka.

"Jasno je da su ljudi posvuda nalijetali na neandertalce", kaže Villanea. "Možda su neke od tih ranih interakcija bile u populacijama koje nisu ostavile potomke, ali onda [prije oko 47 000 godina] postoji ovaj glavni događaj. To ima puno smisla."

Najstariji genomi modernih ljudi sadržavali su relativno duge dijelove DNK neandertalca. Ali u genomima samo nekoliko tisuća godina kasnije, segmenti neandertalca bili su mnogo kraći. To sugerira da su se moderni ljudi brzo riješili nekih od tih ranih, dugih dijelova neandertalske DNK, koji su možda nosili štetne mutacije ili doveli do neplodnog potomstva.


Komentar: Druga studija dodaje:
"Križanje u to vrijeme moglo je biti rezultat uzajamnog udvaranja ili je moglo biti manje prijateljsko. [...] Nedostatak mitohondrijske DNK, koja se nasljeđuje preko žena, od neandertalaca kod živih ljudi, predložena je kao dokaz da su se samo muškarci neandertalci i žene homo sapiensa mogli pariti, ali postoje i neki dokazi da su muški hibridi možda bili manje plodni od žena.

U isto vrijeme, studija je potvrdila da su moderni ljudi stekli nekoliko neandertalskih gena, uključenih u pigmentaciju kože, imunološki odgovor i metabolizam, koji su na kraju bili korisni za našu lozu .

Nalazi sugeriraju da je tijekom ranih dana ovog protoka gena - gdje god se dogodio - otprilike 5% gena populacije koja se križala potjecalo od neandertalaca, kaže Villanea. "To znači da je jedan od 20 pojedinaca u ovoj populaciji koja je na kraju bila predak svih [ljudi izvan Afrike] bio neandertalac."

Datum ovih parenja pomaže u određivanju vremena drugih velikih migracijskih događaja, kao što je kada je H. sapiens stigao u Australiju, kaže Chris Stringer, antropolog koji proučava ljudsku evoluciju u Prirodoslovnom muzeju u Londonu. Današnji autohtoni Australci imaju isto neandertalsko podrijetlo kao i sve druge neafričke populacije. Dakle, njihovi su preci morali stići do Australije nakon ovog događaja miješanja, ne prije 47.000 godina, primjećuje Stringer, koji nije bio uključen u novu studiju.

To je u suprotnosti s nekim procjenama temeljenim na arheološkim dokazima - kao što je sklonište u stijeni Madjedbebe 2, za koje neki tvrde da je staro 65.000 godina - prema kojima su moderni ljudi u Australiji bili mnogo ranije. "Implikacija je", kaže Stringer, "da su ta rana razdvajanja ili izumrla ili su učinkovito zamijenjena ili preplavljena većim kasnijim valovima."

Ako je tako, ti su drevni ljudi bili u dobrom društvu, kaže Villanea. "U konačnici, većina drevnih ljudskih skupina nije ostavila potomke." Nova analiza pomaže u praćenju onih nekoliko koji su to učinili.
doi: 10.1126/science.zf18669