Nowe odkrycia odkrywają starożytne powiązania człowieka z neandertalczykiem

Genetyk Joshua Akey twierdzi, że współcześni ludzie i neandertalczycy wchodzili w interakcję przez okres 200 000 lat.

Nowe badania genetyczne ujawniają rozległe krzyżowanie się i długotrwałe interakcje między neandertalczykami, denisowianami i współczesnymi ludźmi, co sugeruje bardziej zintegrowaną historię niż wcześniej rozumiano i wspiera teorie asymilacji neandertalczyków ze współczesnymi populacjami ludzkimi.

Od czasu odkrycia pierwszych kości neandertalczyka w 1856 roku wzrosło zainteresowanie tymi starożytnymi hominidami. Czym się od nas różnią? Jak bardzo są podobni do nas? Czy nasi przodkowie się z nimi dogadywali? Walcz z nimi? Kocham ich? Niedawne odkrycie grupy zwanej Denisovans, grupy podobnej do neandertalczyka, która zamieszkiwała Azję i Azję Południową, dodało własny zestaw pytań.

Teraz międzynarodowy zespół genetyków i ekspertów w dziedzinie sztucznej inteligencji dodaje zupełnie nowe rozdziały do ​​naszej wspólnej historii homininów. Pod kierownictwem Joshuy Akeya, profesora w Instytucie Lewisa-Siglera ds. Integracyjnej Genomiki w Princeton, naukowcy odkryli historię przenikania się i wymiany genetycznej, która sugeruje znacznie bardziej intymne powiązanie między tymi wczesnymi grupami ludzkimi, niż wcześniej sądzono.

„Po raz pierwszy genetycy zidentyfikowali wiele fal współczesnej domieszki człowieka i neandertalczyka” – powiedział Liming Li, profesor na Wydziale Genetyki Medycznej i Biologii Rozwoju na Uniwersytecie Południowo-Wschodnim w Nanjing w Chinach, który wykonał tę pracę jako współpracownik badacz w laboratorium Akeya.

„Teraz wiemy, że przez zdecydowaną większość historii ludzkości mieliśmy do czynienia z kontaktami współczesnego człowieka z neandertalczykami” – powiedział Akey. Homininy, które są naszymi najbardziej bezpośrednimi przodkami, oddzieliły się od drzewa genealogicznego neandertalczyków około 600 000 lat temu, a następnie około 250 000 lat temu wyewoluowały nasze współczesne cechy fizyczne.

Ciągła interakcja przez tysiąclecia

„Od tego czasu, aż do zniknięcia neandertalczyków – czyli przez około 200 000 lat – współcześni ludzie wchodzą w interakcje z populacjami neandertalczyków” – powiedział.

Wyniki ich pracy ukazują się w bieżącym numerze czasopisma Nauka.

Neandertalczycy, niegdyś stereotypowi jako powolni i tępi, są obecnie postrzegani jako wykwalifikowani myśliwi i wytwórcy narzędzi, którzy leczyli swoje rany za pomocą wyrafinowanych technik i byli dobrze przystosowani do przetrwania w zimnej europejskiej pogodzie.

(Uwaga: wszystkie te grupy homininów to ludzie, ale aby uniknąć określeń „ludzie neandertalscy”, „ludzie denisowianie” i „starożytne wersje-ludzi naszego rodzaju”, większość archeologów i antropologów używa określenia skrótowo neandertalczycy, denisowianie i współcześni ludzie.)

Wykorzystując genomy 2000 żyjących ludzi, a także trzech neandertalczyków i jednego Denisovana, Akey i jego zespół zmapowali przepływ genów między grupami homininów na przestrzeni ostatniego ćwierć miliona lat. Naukowcy wykorzystali zaprojektowane przez siebie narzędzie genetyczne kilka lat temu o nazwie IBDmix, która wykorzystuje techniki uczenia maszynowego do dekodowania genomu. Poprzedni badacze polegali na porównaniu ludzkich genomów z „populacją referencyjną” współczesnych ludzi, o których uważa się, że mają niewiele neandertalczyków lub denisowian lub nie mają ich wcale DNA.

Zespół Akeya ustalił, że nawet wspomniane grupy, które żyją tysiące mil na południe od jaskiń neandertalczyków, mają śladowe ilości neandertalskiego DNA, prawdopodobnie przeniesionego na południe przez podróżników (lub ich potomków). Dzięki IBDmix zespół Akeya zidentyfikował pierwszą falę kontaktu około 200–250 000 lat temu, kolejną falę 100–120 000 lat temu i największą około 50–60 000 lat temu.

Rewizja modeli migracji ludzi

To ostro kontrastuje z wcześniejszymi danymi genetycznymi. „Jak dotąd większość danych genetycznych sugeruje, że współczesny człowiek wyewoluował w Afryce 250 000 lat temu, pozostał tam przez następne 200 000 lat i Następnie postanowili opuścić Afrykę 50 000 lat temu i dotrzeć do ludzi na całym świecie” – powiedział Akey.

„Nasze modele pokazują, że nie był to długi okres zastoju, ale wkrótce po pojawieniu się współczesnego człowieka zaczęliśmy migrować z Afryki i wracać do Afryki” – powiedział. „Dla mnie ta historia dotyczy rozproszenia, że ​​współcześni ludzie przemieszczają się i spotykają neandertalczyków i denisowian znacznie częściej, niż wcześniej sądziliśmy”.

Ta wizja ludzkości w ruchu zbiega się z badaniami archeologicznymi i paleoantropologicznymi sugerującymi wymianę kulturową i narzędziową między grupami homininów.

Kluczowym odkryciem Li i Akeya było poszukiwanie DNA współczesnego człowieka w genomach neandertalczyków, a nie na odwrót. „Zdecydowana większość prac genetycznych prowadzonych w ciągu ostatniej dekady tak naprawdę skupiała się na tym, jak kojarzenie się z neandertalczykami wpłynęło na fenotypy współczesnego człowieka i naszą historię ewolucji, ale te pytania są istotne i interesujące także w odwrotnym przypadku” – powiedział Akey.

Zdali sobie sprawę, że potomstwo z pierwszych fal neandertalsko-nowoczesnych kojarzeń musiało pozostać u neandertalczyków, nie pozostawiając w ten sposób żadnych zapisów dotyczących żyjących ludzi. „Ponieważ możemy teraz włączyć element neandertalski do naszych badań genetycznych, obserwujemy wcześniejsze rozprzestrzenianie się w sposób, którego wcześniej nie byliśmy w stanie zobaczyć” – powiedział Akey. Ostatnim elementem układanki było odkrycie, że populacja neandertalczyków była jeszcze mniejsza, niż wcześniej sądzono.

W modelowaniu genetycznym tradycyjnie wykorzystywano zmienność – różnorodność – jako wskaźnik zastępczy wielkości populacji. Im bardziej zróżnicowane geny, tym większa populacja. Jednak korzystając z IBDmix, zespół Akeya wykazał, że znaczna część tej pozornej różnorodności pochodzi z sekwencji DNA pobranych od współczesnych ludzi, których populacja jest znacznie większa.

W rezultacie rzeczywistą populację neandertalczyków zmniejszono z około 3400 osobników rozrodczych do około 2400.

Podsumowując, nowe odkrycia dają obraz zniknięcia neandertalczyków z zapisów historycznych około 30 000 lat temu.

„Nie lubię mówić „wyginięcie”, ponieważ uważam, że neandertalczycy zostali w dużej mierze wchłonięci” – powiedział Akey. Jego pomysł jest taki, że populacja neandertalczyków powoli się zmniejszała, aż ostatni ocalali zostali włączeni do współczesnych społeczności ludzkich.

Ten „model asymilacji” został po raz pierwszy sformułowany przez Freda Smitha, profesora antropologii na Uniwersytecie Stanowym Illinois, w 1989 r. „Nasze wyniki dostarczają solidnych danych genetycznych zgodnych z hipotezą Freda i myślę, że to naprawdę interesujące” – powiedział Akey.

„Neandertalczycy balansowali na krawędzi wyginięcia, prawdopodobnie przez bardzo długi czas” – powiedział. „Jeśli zmniejszy się ich liczbę o 10 lub 20%, co wynika z naszych szacunków, oznacza to znaczną redukcję w stosunku do populacji, która jest już zagrożona.

„Współcześni ludzie byli w zasadzie jak fale rozbijające się o plażę, powoli, ale stale niszcząc plażę. W końcu po prostu demograficznie przytłoczyliśmy neandertalczyków i włączyliśmy ich do współczesnych populacji ludzkich”.

Odniesienie: „Powtarzający się przepływ genów między neandertalczykami a współczesnymi ludźmi w ciągu ostatnich 200 000 lat” Liming Li, Troy J. Comi, Rob F. Bierman i Joshua M. Akey, 12 lipca 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adi1768

Badania te wsparła firma Narodowy Instytut Zdrowia (grant R01GM110068 dla JMA).