У ДНК Homo sapiens виявили сліди двох невідомих людських популяцій віком до 2 млн років

Аналіз стародавньої ДНК уже допоміг встановити, що скіфська еліта складалася з близьких родичів. Нове генетичне дослідження розширило можливості такого аналізу. Дослідники виявили в геномах сучасних людей сліди двох раніше невідомих вимерлих популяцій, одна з яких передала свою ДНК усім нинішнім представникам Homo sapiens. Інша лінія відокремилася від предків сучасної людини приблизно 1,8 мільйона років тому та могла бути пов’язана з Homo erectus. Про це повідомило видання Live Science.

У геномі сучасних людей збереглися сліди двох "примарних" ліній вимерлих людських популяцій. До такого висновку дійшли автори нового дослідження. Одна з цих груп залишила генетичну спадщину всім людям, які живуть сьогодні. Інша популяція була значно давнішою. Дослідники назвали її "суперархаїчною" лінією. Вона існувала майже два мільйони років тому.

"Ці вимерлі популяції, можливо, жили сотні тисяч — або навіть більше мільйона — років тому, проте сліди їхньої генетичної спадщини зберігаються в наших геномах і сьогодні", — розповіла співавторка дослідження Прія Мурджані, яка вивчає еволюційну генетику людини в Каліфорнійському університеті в Берклі.

Протягом десятиліть дослідники знаходили докази того, що Homo sapiens схрещувалися з нині вимерлими спорідненими групами. Серед них були неандертальці та денисівці. Їхню ДНК досі можна знайти в геномах сучасних людей.

Більшість людей, які не походять із регіонів на південь від Сахари, мають приблизно від 1% до 2,4% неандертальської спадщини. У жителів Азії та Океанії частка денисівської ДНК становить приблизно від 0,1% до 6%. Під Океанією дослідники мають на увазі острівні держави Тихого океану.

Науковці давно припускали, що сучасні люди могли схрещуватися й з іншими людськими групами. Їх поки не вдалося встановити за викопними рештками. Такі невідомі популяції часто називають "примарними" лініями. Пошук цих груп ускладнює нестача зразків стародавньої ДНК. Генетичний матеріал зберігається лише за певних умов. Найкраще він переживає тисячоліття у холодному та сухому середовищі.

"Давня ДНК змінила наше розуміння еволюції людини , але вона може розповісти нам лише про популяції, ДНК яких збереглася. ДНК виживає лише за дуже специфічних умов — зазвичай у холодному, сухому середовищі — а це означає, що значна частина нашої еволюційної історії, особливо в Африці, інших тропічних регіонах та на дуже глибоких часових масштабах, залишається недоступною", — наголосила Мурджані.

Новий метод дозволив знайти давніх предків без викопної ДНК

У новому дослідженні Мурджані та її колеги виходили з того, що геном кожної людини містить запис про її походження. Вони вирішили перевірити, чи можна знайти сліди давно вимерлих предків без аналізу їхніх кісток. Для цього дослідники використали геноми людей, які живуть сьогодні.

Команда розробила новий метод сканування та порівняння генетичних даних. Науковці проаналізували понад 500 повних геномів сучасних людей із різних регіонів світу. Це дозволило відтворити генеалогічну історію окремих ділянок ДНК.

Для кожної частини геному дослідники створювали своєрідне генеалогічне дерево. Воно показувало, коли різні генетичні лінії розходилися, а згодом знову змішувалися. Особливу увагу приділили предкам, які істотно відрізнялися від сучасної людини.

Такі великі відмінності свідчать, що певна популяція відокремилася від лінії Homo sapiens дуже давно. У більшості ділянок людського геному спільний предок жив відносно недавно за еволюційними мірками. Проте іноді трапляються фрагменти з набагато давнішим походженням.

Такі ділянки мають спільного предка, який жив значно раніше. Це означає, що вони могли потрапити до геному сучасної людини від давно відокремленої людської популяції. Саме їх шукали автори роботи. Новий підхід не потребує ДНК, вилученої зі скам’янілостей. Давні генетичні послідовності можна знаходити безпосередньо в геномах сучасних людей.

Мурджані зазначила, що науковцям більше не потрібно чекати на винятково добре збережені викопні рештки. За її словами, живі люди зберігають у своїй ДНК сліди давніх предків. Генеалогічні методи дозволяють відновити частину цієї прихованої історії. Це відкриває нові можливості для досліджень.

Сліди "примарної" популяції збереглися в геномах усіх сучасних людей

Спочатку науковці перевірили метод експериментально. Він правильно виявив неандертальське та денисівське походження окремих фрагментів у геномах сучасної людини. Після цього система знайшла й невідомі раніше випадки схрещування з вимерлими групами.

ДНК однієї "примарної" лінії виявили в усіх сучасних людей. Це свідчить, що вона схрещувалася з Homo sapiens в Африці понад 50 тисяч років тому. Подія сталася до останньої великої міграції сучасної людини з Африки в інші регіони світу.

Співавтор дослідження Юлін Чжан, який працює обчислювальним біологом у Каліфорнійському університеті в Берклі, пояснив, чим нові результати відрізняються від попередніх. Раніше науковці вже припускали існування невідомої архаїчної спадщини. Проте вони не могли встановити, чи є вона лише в африканських популяціях.

Також залишався незрозумілим час змішування. Новий метод дозволив знайти та нанести на карту ділянки людського геному, які походять від цієї невідомої групи. Дослідники показали, що така спадщина присутня в усіх сучасних людях. ДНК цієї популяції становить приблизно від 0,5% до 1% геному сучасної людини. Це можна порівняти з часткою неандертальської спадщини в багатьох людей сьогодні. Отже, її внесок був невеликим, але помітним.

За оцінкою дослідників, ця "примарна" лінія відокремилася від предків сучасної людини приблизно тоді ж, коли розділилися лінії Homo sapiens, неандертальців і денисівців. Це сталося близько 800 тисяч років тому.

Одним із можливих кандидатів на роль цієї невідомої популяції є Homo heidelbergensis. Автори дослідження згадали цей вид у своїй роботі. Його представники жили в Африці та Європі приблизно від 700 тисяч до 200 тисяч років тому.

Палеоантрополог Лондонського музею природничої історії Кріс Стрінгер не брав участі в дослідженні. Водночас він погодився з таким припущенням. На його думку, "примарною" групою справді могли бути представники Homo heidelbergensis. Стрінгер зазначив, що цей вид існував в Африці ще приблизно 300 тисяч років тому. Тому він міг контактувати з популяціями, які згодом стали предками сучасних людей. Однак остаточно підтвердити це поки неможливо.

У жителів Океанії знайшли сліди наддавньої лінії, пов’язаної з Homo erectus

Дослідники також знайшли в жителів Океанії сліди значно давнішої людської групи. Вона відокремилася від предків Homo sapiens приблизно 1,8 мільйона років тому. Це сталося ще до появи спільного предка сучасних людей, неандертальців і денисівців.

Частка цієї "суперархаїчної" ДНК була дуже малою. У середньому вона становила близько 0,002% досліджених геномів жителів Океанії. Водночас ці фрагменти з’являлися всередині ділянок денисівського походження.

Це свідчить, що спочатку давня популяція схрещувалася з денисівцями. Пізніше її ДНК потрапила до геномів сучасних людей уже через змішування Homo sapiens із денисівцями. Отже, генетична спадщина могла передаватися у кілька етапів.

Популяційний генетик Університету Колорадо в Боулдері Фернандо Вільянеа не брав участі в дослідженні. Він припустив, що джерелом цієї надзвичайно давньої ДНК міг бути Homo erectus. Homo erectus вважають одним із найдовше існуючих людських видів. Його представники жили в різних частинах Африки та Азії. Саме тому вони могли контактувати з предками денисівців.

Вільянеа звернув увагу на черепи Homo erectus, знайдені в Юньсяні в Китаї. Вони мають деякі риси, схожі на денисівські викопні рештки. Це робить припущення про змішування можливим.

Водночас генетичного матеріалу Homo erectus збереглося дуже мало. На сьогодні науковці змогли проаналізувати лише обмежену кількість таких даних. Тому зв’язок залишається гіпотетичним.

Результати роботи показують, що сучасна людина сформувалася внаслідок взаємодії кількох людських видів. За словами Вільянеа, гібридизація в еволюції була радше нормою, ніж винятком. Подібні процеси регулярно відбуваються й серед багатьох інших видів. Він зазначив, що відкриття допомагає відійти від уявлення про особливий і повністю відокремлений шлях еволюції людини. Історія Homo sapiens включала численні контакти, схрещування та обмін генами. Людські популяції не розвивалися ізольовано.

Фрагменти ДНК двох нових ліній розподілені по всьому людському геному. Водночас найбільше їх виявили в ділянках, пов’язаних з імунною системою та обміном речовин. Це може свідчити про їхню користь для виживання.

Мурджані пояснила, що пристосування до нових збудників хвороб та джерел їжі було одним із головних рушіїв людської еволюції. Схрещування з іншими вимерлими групами могло передати Homo sapiens корисні генетичні варіанти. Вони допомагали виживати в нових умовах.

"Ця робота підкріплює фундаментальний зсув у нашому розумінні еволюції людини. «Замість простого розгалуженого дерева, історія людства дедалі більше постає як складна мережа популяцій, пов’язаних повторюваними епізодами дивергенції, міграції та змішування", — наголосила Мурджані.

Стрінгер погодився з цією оцінкою. За його словами, технологія дає непрямий спосіб реконструювати окремі частини геномів примітивніших людських видів. Серед них можуть бути Homo erectus і Homo heidelbergensis.

Надалі науковці планують використовувати метод для пошуку інших "примарних" ліній. Особливу увагу вони хочуть приділити Африці та Південній Азії. Ці регіони досі недостатньо представлені в дослідженнях стародавньої ДНК.

Мурджані додала, що новий підхід можна застосовувати не лише до людей. Він також допоможе досліджувати еволюційну історію інших видів, для яких викопна ДНК збереглася погано або повністю відсутня.

Нагадаємо, що геномний аналіз також допоміг розкрити еволюційну історію печерного лева Panthera spelaea, який вимер близько 14 тисяч років тому. Науковці порівняли ДНК 12 давніх особин із Росії, Австрії та канадського Юкону з геномами 20 сучасних левів. Дослідження показало, що їхні еволюційні лінії розійшлися приблизно 1,7 мільйона років тому, хоча види час від часу схрещувалися. Генетичні відмінності печерного лева були пов’язані з ростом, зором, роботою мозку та кровоносною системою.