Od czasu odkrycia pierwszych kości neandertalczyków ludzie zastanawiali się nad tymi starożytnymi hominidami. Czym się od nas różnią? Jak bardzo są do nas podobni? Czy nasi przodkowie dogadywali się z nimi? Walczyli z nimi? Kochali ich? Niedawne odkrycie grupy zwanej Denisowianami, grupy podobnej do neandertalczyków, która zamieszkiwała Azję i Oceanię, dodało własny zestaw pytań.

Teraz międzynarodowy zespół genetyków i ekspertów AI dodaje zupełnie nowe rozdziały do ​​naszej wspólnej historii homininów. Pod kierownictwem Joshuy Akeya, profesora w Instytucie Integracyjnej Genomiki Lewisa-Siglera w Princeton, naukowcy odkryli historię genetycznego mieszania się i wymiany, która sugeruje o wiele bliższe powiązanie między tymi wczesnymi grupami ludzkimi, niż wcześniej sądzono.

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

„Wiemy teraz, że przez większość historii ludzkości mieliśmy historię kontaktów między współczesnymi ludźmi a neandertalczykami” – powiedział Akey. Hominidy, które są naszymi najbardziej bezpośrednimi przodkami, oddzieliły się od drzewa genealogicznego neandertalczyków około 600 000 lat temu, a następnie rozwinęły nasze współczesne cechy fizyczne około 250 000 lat temu.

„Od tego czasu aż do zniknięcia neandertalczyków — czyli przez około 200 000 lat — współcześni ludzie wchodzili w interakcje z populacją neandertalczyków” — powiedział.

Ten wyniki Ich prace ukazały się w bieżącym numerze czasopisma Science.

Neandertalczycy, niegdyś postrzegani jako powolni i tępi, są dziś postrzegani jako doświadczeni myśliwi i twórcy narzędzi, którzy opatrywali sobie nawzajem rany za pomocą zaawansowanych technik i doskonale przystosowali się do życia w zimnym europejskim klimacie.

(Uwaga: Wszystkie te grupy homininów to ludzie, ale aby uniknąć używania określeń „ludzie neandertalczycy”, „ludzie denisowianie” i „starożytne wersje naszego własnego rodzaju ludzi”, większość archeologów i antropologów posługuje się skrótem Neandertalczycy, Denisowianie i ludzie współcześni).

Mapowanie przepływu genów

Wykorzystując genomy 2000 żyjących ludzi, a także trzech neandertalczyków i jednego denisowianina, Akey i jego zespół zmapowali przepływ genów między grupami hominidów na przestrzeni ostatniego ćwierć miliona lat.

Naukowcy wykorzystali narzędzie genetyczne, które zaprojektowali kilka lat temu, zwane IBDmix, które wykorzystuje techniki uczenia maszynowego do dekodowania genomu. Poprzedni badacze polegali na porównywaniu genomów ludzkich z „populacją referencyjną” współczesnych ludzi, o których uważano, że mają mało lub wcale DNA neandertalczyka lub denisowianina.

Zespół Akeya ustalił, że nawet te wspomniane grupy, zamieszkujące tysiące mil na południe od jaskiń neandertalczyków, mają śladowe ilości neandertalskiego DNA, prawdopodobnie przywiezione na południe przez podróżników (lub ich potomków).

Dzięki IBDmix zespół Akeya zidentyfikował pierwszą falę kontaktów, która miała miejsce około 200–250 tys. lat temu, kolejną falę mającą miejsce 100–120 tys. lat temu, a największą falę mającą miejsce około 50–60 tys. lat temu.

To ostro kontrastuje z poprzednimi danymi genetycznymi. „Do tej pory większość danych genetycznych sugeruje, że współcześni ludzie ewoluowali w Afryce 250 000 lat temu, pozostali na miejscu przez następne 200 000 lat i Następnie „Postanowili opuścić Afrykę 50 000 lat temu i wyruszyć, by zamieszkać resztę świata” – powiedział Akey.

„Nasze modele pokazują, że nie było długiego okresu stazy, ale że wkrótce po pojawieniu się współczesnych ludzi zaczęliśmy migrować z Afryki i wracać do Afryki” – powiedział. „Dla mnie ta historia dotyczy rozproszenia, że ​​współcześni ludzie przemieszczali się i spotykali Neandertalczycy i Denisowianie „dużo więcej, niż wcześniej sądziliśmy”.

Wizja ludzkości w drodze pokrywa się z wynikami badań archeologicznych i paleoantropologicznych, które wskazują na wymianę kulturową i narzędzi między grupami człowiekowatych.

Wgląd w DNA

Kluczowym odkryciem Li i Akeya było poszukiwanie współczesnego ludzkiego DNA w genomach neandertalczyków, a nie odwrotnie. „Ogromna większość prac genetycznych w ciągu ostatniej dekady skupiała się na tym, jak łączenie się w pary z neandertalczykami wpłynęło na współczesne fenotypy ludzkie i naszą historię ewolucyjną — ale te pytania są istotne i interesujące również w odwrotnym przypadku” — powiedział Akey.

Zrozumieli, że potomstwo tych pierwszych fal kopulacji neandertalczyków z nowoczesnością musiało pozostać z neandertalczykami, nie pozostawiając w ten sposób żadnego śladu u żyjących ludzi. „Ponieważ teraz możemy włączyć składnik neandertalski do naszych badań genetycznych, widzimy te wcześniejsze rozproszenia w sposób, w jaki nie byliśmy w stanie zobaczyć wcześniej” – powiedział Akey.

Ostatnim elementem układanki było odkrycie, że populacja neandertalczyków była jeszcze mniejsza, niż wcześniej sądzono.

Modelowanie genetyczne tradycyjnie używało zmienności — różnorodności — jako wskaźnika wielkości populacji. Im bardziej zróżnicowane geny, tym większa populacja. Jednak używając IBDmix, zespół Akeya wykazał, że znaczna część tej pozornej różnorodności pochodziła z sekwencji DNA, które zostały pobrane od współczesnych ludzi, z ich znacznie większą populacją.

W rezultacie rzeczywistą populację neandertalczyków obniżono z około 3400 zdolnych do rozrodu osobników do około 2400.

Jak zniknęli neandertalczycy

Łącznie, nowe odkrycia rzucają światło na to, w jaki sposób neandertalczycy zniknęli ze szczątków ludzkich około 30 000 lat temu.

„Nie lubię mówić 'wyginięcie’, ponieważ myślę, że neandertalczycy zostali w dużej mierze wchłonięci” – powiedział Akey. Jego pomysł polega na tym, że populacja neandertalczyków powoli się kurczyła, aż ostatni ocalali zostali wchłonięci przez współczesne społeczności ludzkie.

Ten „model asymilacji” został po raz pierwszy sformułowany przez Freda Smitha, profesora antropologii na Illinois State University, w 1989 roku. „Nasze wyniki dostarczają silnych 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 zmniejszysz ich liczbę o 10 lub 20%, co według naszych szacunków, to będzie to znacząca redukcja populacji, która i tak jest zagrożona.

„Współcześni ludzie byli w zasadzie jak fale rozbijające się o plażę, powoli, ale systematycznie ją erodujące. Ostatecznie po prostu demograficznie przytłoczyliśmy neandertalczyków i włączyliśmy ich do współczesnych populacji ludzkich”.

„Powtarzający się przepływ genów między neandertalczykami a współczesnymi ludźmi na przestrzeni ostatnich 200 000 lat,” autorstwa Liming Li, Troy J. Comi, Rob F. Bierma i Joshua M. Akey pojawiają się w numerze czasopisma Science z 13 lipca (DOI: 10.1126/nauka.adi1768). Badania te zostały wsparte przez National Institutes of Health (dotacja R01GM110068 dla JMA).