Неандертальцы унаследовали по меньшей мере 6% своего генома от ныне вымершей линии ранних людей

Люди мигрировали в Евразию 75 000 лет назад, где встретились и скрестились с неандертальцами. Новое исследование показывает, что в то время неандертальцы уже несли человеческую ДНК от гораздо более древней встречи с анатомически современными людьми.

Исследовательская группа, в которую входят сотрудники из Университета Пенсильвании, Университета Аддис-Абебы, Университета Ботсваны, Фуданского университета, Мемориального университета Хуберта Кайруки и Университета Яунде, показала, что древняя линия анатомически современных людей мигрировала в Евразию более 250 000 лет назад, где они скрещивались с неандертальцами. Со временем эти люди вымерли, оставив популяцию преимущественно неандертальского происхождения.

«Мы нашли отражение древнего скрещивания, когда гены передавались от древних людей к неандертальцам», — говорит Александр Платт, первый автор исследования. «Эта группа людей покинула Африку в период между 250 000 и 270 000 лет назад. Они были своего рода родственниками всех ныне живущих людей и были гораздо больше похожи на нас, чем на неандертальцев».

Ученые пришли к такому выводу, сравнив геном неандертальцев с разнообразным набором геномов современных коренных народов Африки к югу от Сахары.

«Это исследование подчеркивает важность включения этнически и географически разнообразных популяций в исследования генетики и геномики человека», — говорит Сара Тишкофф, профессор Университета Пенсильвании, старший автор работы.

Поскольку считается, что большая часть скрещивания неандертальцев и людей произошла в Евразии, а не в Африке, ожидается, что родословная неандертальцев будет ограничена в Африке к югу от Сахары; однако недавнее исследование показало, что некоторые популяции людей к югу от Сахары содержат участки ДНК, напоминающие ДНК неандертальцев.

Исследование не смогло определить, как эта неандертальско-подобная ДНК попала в эти популяции: произошла ли она от людей, которые мигрировали из Африки, скрестились с неандертальцами в Евразии, а затем вернулись, или же это было результатом более ранней встречи неандертальцев и людей.

Поскольку исследование опиралось на ограниченное количество геномов из проекта «1000 геномов», все из которых имеют относительно недавнее общее происхождение в Центральной и Западной Африке, было также неясно, широко ли распространена ДНК, подобная неандертальцам, среди популяций к югу от Сахары.

Чтобы лучше понять, насколько широко распространены эти неандертальско-подобные ДНК в Африке к югу от Сахары, и выяснить их происхождение, ученые использовали генетически разнообразный набор геномов 180 человек из 12 различных популяций в Камеруне, Ботсване, Танзании и Эфиопии. Для каждого генома исследователи определили участки ДНК, подобные неандертальцам, и искали доказательства неандертальского происхождения.

Затем они сравнили геномы современного человека с геномом неандертальца, жившего примерно 120 000 лет назад. Для этого сравнения команда разработала новый статистический метод, который позволил им определить происхождение неандертальской ДНК в этих современных популяциях к югу от Сахары, будь то участки ДНК, которые неандертальцы унаследовали от современных людей, или участки, которые современные люди унаследовали от неандертальцев, а затем возвратились в Африку.

Они обнаружили, что все популяции к югу от Сахары содержат ДНК, подобную неандертальцам, что указывает на широкое распространение этого явления. В большинстве случаев эта ДНК, подобная неандертальцу, произошла от древней линии людей, которые передали свою ДНК неандертальцам, когда они мигрировали из Африки в Евразию около 250 000 лет назад.

В результате этого скрещивания человека и неандертальца примерно 6% генома неандертальца было унаследовано от людей.

В некоторых конкретных популяциях к югу от Сахары исследователи также обнаружили доказательства происхождения неандертальцев, которые были завезены в эти популяции, когда люди, несущие неандертальские гены, мигрировали обратно в Африку. Неандертальское происхождение в этих популяциях к югу от Сахары колебалось от 0 до 1,5%, а самые высокие уровни наблюдались у народов амхара из Эфиопии и фулани из Камеруна.

Чтобы попытаться понять, было ли включение человеческой ДНК полезным или вредным при введении в геном неандертальца, исследователи также изучили, где расположены эти фрагменты человеческой ДНК. Они обнаружили, что большая часть человеческой ДНК находилась в некодирующих областях генома неандертальца, что указывает на то, что современные варианты генов человека преимущественно теряются из кодирующих участков генома, что позволяет предположить, что наличие человеческих генов в неандертальском происхождении вредно для приспособленности.

Это похоже на то, что наблюдается у современных людей, где естественный отбор медленно удаляет гены неандертальцев из современных человеческих популяций.

«Таким образом, неандертальский аллель может отлично работать у неандертальцев, но если встроить его в геном современного человека, это вызовет проблемы. И люди, и неандертальцы медленно избавляются от аллелей другой группы», — говорит Александр Платт.

«За почти 500 000 лет между предками неандертальцев, отделившимися от предков современных людей, и этими другими людьми, вновь введенными в популяцию неандертальцев, мы стали настолько разными организмами, что, хотя мы все еще были способны довольно легко скрещиваться, гибридизация складывалась не очень хорошо, а это значит, что мы далеко продвинулись на пути к тому, чтобы стать самостоятельным видом».

Это исследование открывает новые возможности для изучения эволюции человека путем выявления генетической ссылки на популяцию, которая занимает часть генеалогического древа человека, которая ранее отсутствовала в геномной и ископаемых летописях.

«Открытие этой древней родословной современных людей действительно интересно для будущих исследований, потому что это дает нам возможность по-другому взглянуть на эволюцию человека», — говорит Дэниел Харрис, автор исследования. «Поскольку у нас нет последовательностей ДНК из окаменелостей человека, найденных так давно, идентификация этих последовательностей прольет свет на очень раннюю эволюцию человека в Африке».

Исследование было опубликованное в журнале Current Biology.