Недавнее исследование показало, что современные люди произошли как минимум от двух предковых популяций, которые изначально разошлись, а затем воссоединились, прежде чем распространиться по всему миру. Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.
Исследователи из Кембриджского университета использовали передовой анализ полной последовательности генома, чтобы обнаружить доказательства генетического смешения между этими древними группами. Это расхождение произошло примерно 1,5 миллиона лет назад, и около 300 000 лет назад группы воссоединились.
Древняя ДНК показывает, что люди произошли как минимум от двух предковых популяций, а не только от одной
Одна группа внесла около 80% в генетический состав современных людей, а другая — около 20%. В течение последних двадцати лет в эволюционной генетике человека широко распространено мнение, что Homo sapiens появился в Африке между 200 000 и 300 000 лет назад из одной линии. Однако эти новые результаты, опубликованные в Nature Genetics, указывают на более сложную эволюционную историю.
«Вопрос о том, откуда мы произошли, на протяжении столетий интересовал людей», — сказал соавтор исследования Тревор Казинс из отделения генетики Кембриджа. «Долгое время предполагалось, что мы произошли от одной непрерывной родословной, но точные подробности нашего происхождения неизвестны».
«Наше исследование демонстрирует явные признаки того, что наше эволюционное происхождение более сложное и включает в себя различные группы, которые развивались по отдельности более миллиона лет, а затем вернулись, чтобы сформировать современный человеческий вид», — сказал соавтор исследования профессор Ричард Дурбин.
Более ранние исследования установили, что неандертальцы и денисовцы, два вымерших родственника современных людей, скрещивались с Homo sapiens примерно 50 000 лет назад. Однако новые данные указывают на то, что значительный генетический обмен произошел гораздо раньше — около 300 000 лет назад. Это древнее событие смешения внесло в десять раз больше генетического материала, чем ДНК неандертальцев, обнаруженная у неафриканских современных людей сегодня.
Исследователи использовали новый подход, анализируя современную человеческую ДНК вместо того, чтобы извлекать ее из древних останков. Этот метод позволил им обнаружить предковые популяции, которые могли не оставить никаких физических доказательств. Исследование использовало данные из проекта 1000 Genomes, который включает последовательности ДНК из различных популяций Африки, Азии, Европы и Америки.
Чтобы облегчить свой анализ, команда разработала вычислительный алгоритм под названием cobraa. Этот инструмент моделирует, как древние популяции людей расходились и позже воссоединялись. После проверки cobraa с помощью смоделированных данных они применили его к реальной генетической информации из проекта 1000 Genomes.
Помимо идентификации этих двух предковых групп, исследователи обнаружили заметные изменения, произошедшие после того, как эти популяции изначально разделились.
«Сразу после того, как две предковые популяции разделились, мы видим серьезное узкое место в одной из них — предполагая, что она сократилась до очень маленького размера, прежде чем медленно расти в течение миллиона лет», — сказал соавтор профессор Эйлвин Скалли, также из Департамента генетики. «Эта популяция позже внесла около 80% генетического материала современных людей, и также, по-видимому, была предковой популяцией, от которой отделились неандертальцы и денисовцы».
Исследование показало, что гены, унаследованные от второй популяции, часто располагались вдали от областей генома, связанных с функциями генов. Это наблюдение предполагает потенциальную несовместимость с преобладающим генетическим фоном. Такие результаты указывают на процесс, называемый очищающим отбором, где естественный отбор постепенно устраняет вредные мутации, тем самым сохраняя генетическую целостность с течением времени.
«Однако некоторые гены популяции, которые внесли меньшую часть нашего генетического материала, особенно те, которые связаны с функционированием мозга и нейронной обработкой, могли сыграть решающую роль в эволюции человека», — сказал Казинс.
Помимо человеческого происхождения, исследователи говорят, что их метод может помочь изменить то, как ученые изучают эволюцию других видов. В дополнение к анализу истории эволюции человека, они применили модель кобры к генетическим данным летучих мышей, дельфинов, шимпанзе и горилл, обнаружив доказательства структуры предковой популяции у некоторых из них, но не у всех.
«Становится ясно, что идея эволюции видов в чистых, отдельных линиях слишком упрощена», — сказал Казинс. «Скрещивание и генетический обмен, вероятно, сыграли важную роль в появлении новых видов неоднократно в животном мире».
Кем были наши таинственные человеческие предки? Ископаемые свидетельства указывают на такие виды, как Homo erectus и Homo heidelbergensis, которые населяли как Африку, так и другие регионы в эту эпоху, как на потенциальных кандидатов на эти предковые популяции. Однако необходимы дальнейшие исследования и дополнительные доказательства, чтобы определить, какие генетические предки соответствуют определенным ископаемым группам.
Двигаясь вперед, команда намерена усовершенствовать свою модель, включив в нее более постепенные генетические обмены между популяциями вместо отдельных разделений и воссоединений. Они также намерены исследовать, как их выводы связаны с другими антропологическими открытиями, такими как ископаемые свидетельства из Африки, указывающие на то, что ранние люди могли быть гораздо более разнообразными, чем считалось ранее.
«Тот факт, что мы можем реконструировать события, произошедшие сотни тысяч или миллионы лет назад, просто глядя на ДНК сегодня, удивителен», — сказал Скали. «И это говорит нам о том, что наша история гораздо богаче и сложнее, чем мы себе представляли».
