| ЧЕЛОВЕК . ВОЗНИКНОВЕНИЕ РЕЧИ . СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ |
| ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ НА САЙТ ЮРИЯ ПАВЛОВА! |
|---|
|
|
|
|---|
|
|
Неандертальцы. Гены современного человекаГеном неандертальцев прочтен: неандертальцы оставили след в генах современных людейСсылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/431316.
Ученые, работающие в рамках международного проекта по прочтению ядерного генома неандертальца, завершили расшифровку значительного объема информации. Они выявили важнейшие гены, отличающие человека разумного от его ближайшего гоминидного сородича — неандертальца. И более того, удалось надежно подтвердить версию о скрещивании неандертальцев с древними европейцами. В 2006 году стартовал проект по прочтению генома неандертальцев (Neanderthal genome project), о чём можно прочитать в заметке Полный геном неандертальца будет прочтен через два года («Элементы», 20.11.2006). Руководитель этого грандиозного и многообещающего проекта Сванте Пяабо (Svante P??bo) из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге (Max-Planck Institute for Evolutionary Anthropology) обещал доложить о результатах работы через 2 года, но как мы видим, ему потребовалось на это 3,5 года. Зато и результаты исследования стали неожиданными не только для публики, но и для самих исследователей. Несмотря на собственную предвзятость, генетики доказали, что древние сапиенсы всё-таки скрещивались с неандертальцами. Способны были сапиенсы скрещиваться с неандертальцами или нет — этот вопрос всегда вызывал горячие споры. Находились аргументы как в пользу скрещивания, так и в пользу чистых линий; в ход шли и морфологические, и генетические критерии. Главным аргументом сторонников чистых линий было отсутствие следов гибридизации митохондриальных ДНК сапиенсов и неандертальцев. Адепты скрещивания неандертальцев и сапиенсов апеллировали, например, к изящным исследованиям дивергенции гена микроцефалина (см.: Получено генетическое подтверждение скрещивания наших предков с неандертальцами, «Элементы», 13.11.2006). Но все доводы были косвенными, и, как это всегда бывает с косвенными доводами, они только разогревали оппонентов, никого особенно не убеждая. Все ждали результатов прочтения ядерного генома неандертальцев. Материалом исследования послужили кости из пещеры в Хорватии; возраст образцов оценили радиоуглеродным методом как 38 000 и 44 000 лет, так как образцы были извлечены из разных слоев пещеры. (Здесь отмечу, что митохондриальный анализ показал высокую идентичность образцов с разными возрастами, так что предположительно их обладатели были близкими родственниками. Тогда что же делать с определением возраста? Ученые пока не прокомментировали это противоречие.) Конкретные кости были выбраны, в частности, из-за того, что ими прежде не слишком интересовались археологи, поэтому не успели захватать их руками и внести изрядную долю собственной ДНК. Генетикам сразу же удалось доказать, что они имеют дело не с остатками неандертальских мужчин, как предполагали археологи, а с костями трех неандерталок. Прочтения первых участков генома подталкивали исследователей к мысли, что скрещивания не было, так как никаких следов гибридизации не нашлось (см.: Геном неандертальца почти прочтен, осталось в нем разобраться, «Элементы», 17.02.2009). И вот, наконец, реконструировано и очищено от загрязнений и ошибок 2/3 генома — это примерно 4 млрд нуклеотидов. Чтобы получить запись неандертальского генома, потребовалось выбросить из рассмотрения всю микробную составляющую материала: ясно, что именно микробы оказались наиболее многочисленными «загрязнителями» древних остатков. Эта работа оказалась исключительно трудоемкой и во многом новаторской (она подробно описана в отдельной статье в Science, см.: Targeted Investigation of the Neandertal Genome by Array-Based Sequence Capture). Для отделения человеческой составляющей от микробной сначала воспользовались библиотеками известных микробных генов и исключили их. Затем обработали неандертальские образцы специальными ферментами, разрушающими только микробные гены. В результате в образцах осталось не так уж и много генов микроорганизмов. Далее оценивали присутствие любых маммальных генов с учетом всей имеющейся информации в современных биоинформационных библиотеках. Также генетики оценили привнос генов современных людей — всё же эти образцы побывали в руках исследователей. По митохондриальной ДНК можно судить об объеме этих загрязнений — около 1%. Нужно подчеркнуть, что только развитие геномики и создание глобальных библиотек с доступными и унифицированными сведениями сделало подобную работу возможной. Чем внимательнее вчитываешься в методическую часть работы, тем яснее становятся фантастические возможности и ошеломительные перспективы этой новой области науки. Геном неандертальцев и современных людей отличается на 0,16%. С одной стороны, отличия невелики. С другой, можно увидеть, какие именно отличающиеся гены составляют нашу «разумную» сущность — иными словами, какие гены имеются у современных людей, но отсутствуют и у шимпанзе, и у неандертальцев. Это гипотетические элементы, которые не унаследованы от общего предка и появились только после расхождения ветвей современного человека и неандертальца. Таких сугубо современных элементов — нуклеотидных замен в генах — нашлось 78. Некоторые из этих нуклеотидных замен могут быть нейтральными (они могли закрепиться в результате обычных демографических процессов, бутылочных горлышек и т. д.), другие же могут иметь и адаптивное значение. Так вот, нашлось 5 таких генов, которые несли по несколько указанных нуклеотидных замен. Эти гены и, соответственно, эти мутации, очевидно, адаптивны для современных людей, иначе бы эволюция не обратила бы на них столь пристального внимания. Это гены, связанные с функциями кожи, мыслительной деятельностью, энергетическим обменом (см. статью в Science Targeted Investigation of the Neandertal Genome by Array-Based Sequence Capture). Надо заметить, что нашлись и такие мутации, которые были у неандертальцев, но отсутствовали у человека и шимпанзе. Их функции неизвестны. Также определены гены, которые присутствуют в геноме неандертальцев в явно большем числе копий, чем у современных людей. Их назначение тоже пока неизвестно. Генетики и биоинформатики в ближайшие десять лет без работы явно не останутся.
Самые замечательные результаты были получены при сравнении реконструированного генома неандертальцев с генными последовательностями 5 современных людей — европейца, коренного китайца, жителя Папуа Новой Гвинеи и двух коренных африканцев из Южной и Западной Африки.
Такой метод анализа применялся впервые и дал замечательные результаты. Оказалось, что продвинутых аллелей больше у неандертальцев, европейцев и азиатов и папуасов. А вот африканцы продемонстрировали меньше сходства со всеми этими выборками. Так что жители современной Евразии имеют примерно 1–4% неандертальских генов, а в геноме африканцев неандертальских следов существенно меньше.
Проведенные статистическим изыскания генетики дополнили еще одним занимательным фактом. Раньше было показано, что среди древних вариантов аллелей имеются такие, которые
существенно чаще встречаются у европейцев, чем у африканцев. Всего было известно 13 таких географически капризных вариантов. Так вот
выяснилось, что 10 из этих 13 вариантов имеются и у неандертальцев!
Эти весьма нетривиальные результаты генетики и статистики не оставляют ученым никакого другого выбора, кроме как допустить скрещивание жителей древней Европы и Азии с неандертальцами. При этом скрещивания неандертальцев с древним африканским населением не было. Предположительный сценарий мог быть следующим. Возможные сценарии встреч неандертальцев с сапиенсами, в результате которых геном евразийского населения обогатился генами неандертальцев. Ученые остановились на сценарии 3. Его преимущество — логичное присутствие неандертальских генов у жителей Папуа Новой Гвинеи. Сценарий 2 (скрещивание поздних неандертальцев с ранними европейцами и последующий дрейф генов) менее вероятен, так как неандертальцы одинаково близки и с европейцами, и с азиатами, и с папуасами. Рис. из обсуждаемой статьи в Science A Draft Sequence of the Neandertal Genome Эти весьма нетривиальные результаты генетики и статистики не оставляют ученым никакого другого выбора, кроме как допустить скрещивание жителей древней Европы и Азии с неандертальцами. При этом скрещивания неандертальцев с древним африканским населением не было. Предположительный сценарий мог быть следующим. Первая встреча неандертальцев с сапиенсами могла произойти около 80 000 лет назад в Азии. К этому времени уже прошла первая волна миграции сапиенсов из Африки, а неандертальцы подошли к азиатским рубежам. Вспомним местонахождения горы Кармель — знаменитые пещеры Схул и Табун, — а также Кафзех, где чередуются остатки людей современного типа и неандертальцев. Смена антропологических находок и артефактов маркирует волны миграции современных людей и неандертальцев и указывает на время их возможной встречи. По оценкам израильских специалистов, гипотетическое время сосуществования людей современного типа и неандертальцев в окрестностях горы Кармель могло длиться около 10 000 лет. Этого вполне достаточно, чтобы вероятность скрещивания не считать исчезающе малой. Редкие, но плодотворные встречи сапиенсов и неандертальцев оставили след в геноме современных людей. Следующая волна миграции сапиенсов из Африки в Европу началась около 50 000 лет назад. Мигранты обязательно встретили на своем тысячелетнем пути неандертальцев. Были ли часты браки между сапиенсами и аборигенами — неизвестно, но следы этих браков остались в генах современных людей. Миграции людей по гигантским территориям Азии, расселение на острова Юго-Восточной Азии вместе с дрейфом генов среди евразийского населения обеспечили распространение неандертальского наследия. Каким бы мизерным ни было это наследие, но всё же нельзя теперь утверждать без некоторых философских оговорок, что неандертальцы полностью вымерли. Источники: 1) Richard E. Green, Johannes Krause, Adrian W. Briggs, Tomislav Maricic, Udo Stenzel, Martin Kircher, Nick Patterson, Heng Li, Weiwei Zhai, Markus Hsi-Yang Fritz, Nancy F. Hansen, Eric Y. Durand, Anna-Sapfo Malaspinas, Jeffrey D. Jensen, Tomas Marques-Bonet, Can Alkan, Kay Pr?fer, Matthias Meyer, Hern?n A. Burbano, Jeffrey M. Good, Rigo Schultz, Ayinuer Aximu-Petri, Anne Butthof, Barbara Hцber, Barbara H?ffner, Madlen Siegemund, Antje Weihmann, Chad Nusbaum, Eric S. Lander, Carsten Russ, Nathanie Novod, Jason Affourtit, Michael Egholm, Christine Verna, Pavao Rudan, Dejana Brajkovic, ?eljko Kucan, Ivan Gu?ic, Vladimir B. Doronichev, Liubov V. Golovanova, Carles Lalueza-Fox, Marco de la Rasilla, Javier Fortea, Antonio Rosas, Ralf W. Schmitz, Philip L. F. Johnson, Evan E. Eichler, Daniel Falush, Ewan Birney, James C. Mullikin, Montgomery Slatkin, Rasmus Nielsen, Janet Kelso, Michael Lachmann, David Reich, Svante P??bo. A Draft Sequence of the Neandertal Genome // Science. 7 May 2010. V. 328. P. 710–722. DOI: 10.1126/science.1188046. 2) Hern?n A. Burbano, Emily Hodges, Richard E. Green, Adrian W. Briggs, Johannes Krause, Matthias Meyer, Jeffrey M. Good, Tomislav Maricic, Philip L. F. Johnson, Zhenyu Xuan, Michelle Rooks, Arindam Bhattacharjee, Leonardo Brizuela, Frank W. Albert, Marco de la Rasilla, Javier Fortea, Antonio Rosas, Michael Lachmann, Gregory J. Hannon, Svante P??bo. Targeted Investigation of the Neandertal Genome by Array-Based Sequence Capture // Science. 7 May 2010. V. 328. P. 723–725. DOI: 10.1126/science.1188046. 3) Ann Gibbons. Close Encounters Of the Prehistoric Kind // Science. 7 May 2010. V. 328. P. 680–684 (популярная статья с лирическими отступлениями).
Елена Наймарк
Комментарий
Ранее позиционировалось, что люди оказались более удачной моделью, в то время как неандертальцы полностью вымерли. Поэтому и изображения неандертальцев соответствовали этой позиции.
Чем они отличались от нас
В течение долгого времени антропологи пытались получить ответ на вопрос: что происходило при неизбежных встречах расселяющегося из Африки человека разумного (африканца) с неандертальцами, населявшими Евразию? Могли ли эти ветви скрещиваться, или гомо сапиенс просто истребил своих менее удачливых в эволюционном плане «кузенов».
Считается, что неандертальцы и люди современного типа, являются представителями двух ветвей генеалогического древа человечества, которые различались, прежде всего, анатомически.
Отношение к этому скрещиванию у неандертальцев могло быть более жестким, так как неандерталки не уступали в физической силе мужчинам кроманьонцам, а возможно, даже превосходили их. Медленная скорость продвижения кроманьонцев (400 метров в год) подтверждается исследованиями. . Регионы проживания неандертальцев с этой скоростью очень медленно, но неудержимо уменьшались. Неандертальцы жили небольшими семьями. А мирные женщины кроманьонцев с детьми держались вдали от зон конфронтации неандертальцев с кроманьонцами. Поэтому вероятность контактов этих мирных женщин с мужчинами неандертальцами была очень низкой. Наконец, на Пиренеях, последнем убежище неандертальцев, было, обнаружено значительное количество останков людей с выраженными неандертальскими и одновременно кроманьонскими особенностями. Миграции людей по гигантским территориям Азии, расселение на острова Юго-Восточной Азии вместе с дрейфом генов среди евразийского населения обеспечили распространение неандертальского наследия. Каким бы мизерным ни было это наследие, но всё же нельзя теперь утверждать без некоторых философских оговорок, что неандертальцы полностью вымерли.
21.12.12 Юрий Павлов
|
|
