Neandertalczycy w naszym DNA: nowe odkrycia genetyczne

Międzynarodowy zespół naukowców opublikował wyniki badań, które ujawniają, jak dziedzictwo genetyczne neandertalczyków zmieniało się na przestrzeni ostatnich 50 tysięcy lat. W przeciwieństwie do wcześniejszych badań, koncentrujących się głównie na współczesnych genomach, nowa analiza po raz pierwszy obejmuje szeroki zakres czasowy i uwzględnia genomy prehistoryczne.

Neandertalczycy, jedni z najbliższych krewnych Homo sapiens, zamieszkiwali Europę i Azję przez setki tysięcy lat, zanim zniknęli około 40 tysięcy lat temu. W nauce przez wiele lat toczyły się debaty na temat ich statusu w drzewie genealogicznym ludzkości. Dopiero analizy genetyczne wykazały, że różnice między nami a neandertalczykami są minimalne, co umożliwiło krzyżowanie się obu grup i włączenie ich genów do genomu współczesnego człowieka. Ślady tej wymiany genetycznej, obecne w DNA ludzi spoza Afryki, odgrywają istotną rolę w zrozumieniu ewolucji naszego gatunku.

50,5 TYSIĄCA lat temu

Wyniki badań opublikowanych w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Nature”¹⁾IASI L.N.M., CHINTALAPATI M., SKOV L., MESA A.B., HAJDINJAK M., PETER B.M., MOORJANI P. 2024. Neanderthal ancestry through time: Insights from … Więcej wskazują, że główny przepływ genów między neandertalczykami a bezpośrednimi przodkami współczesnych ludzi miał miejsce od około 50,5 do 43,5 tysiąca lat temu. Rozmieszczenie fragmentów DNA neandertalskiego różni się między populacjami, co świadczy o zróżnicowanych procesach demograficznych.

Na przykład populacje Azji Wschodniej zachowały więcej genów neandertalczyków niż europejskie, co wskazuje na bardziej intensywne lokalne interakcje. Populacje Oceanii wykazały zaś najwyższy poziom unikalnych fragmentów DNA, co częściowo przypisuje się wpływom denisowian, innym archaicznym krewnym Homo sapiens. Ich geny pomogły ludziom przystosować się do trudnych warunków, takich jak duże wysokości w Himalajach, oraz zwiększyły odporność na lokalne patogeny.

Badacze zidentyfikowali szczegółowe wzorce rozkładu DNA neandertalskiego, wskazujące na różnice w kierunkach migracji. Analiza ujawniła, że ludzie poza Afryką zachowali do 1–2% DNA neandertalczyków, podczas gdy populacje subsaharyjskie nie wykazują takich śladów. Wynika to z braku bezpośrednich kontaktów między Homo sapiens a neandertalczykami w Afryce. Dodatkowo, procesy takie jak dryf genetyczny, wąskie gardła populacyjne i wtórne przepływy genów wpłynęły na różnorodność genetyczną i rozmieszczenie fragmentów DNA w różnych populacjach.

Adaptacje i selekcja naturalna

Badania wykorzystujące zaawansowane techniki analizy DNA, takie jak modelowanie statystyczne i identyfikacja fragmentów pochodzenia neandertalskiego, umożliwiły stworzenie szczegółowego katalogu DNA neandertalczyków. Dzięki temu ustalono, że przepływ genów między neandertalczykami a Homo sapiens odbywał się w jednym przedłużonym okresie, trwającym około 7000 lat, między 50,5 a 43,5 tysiącami lat temu. Analiza głównych składowych (PCA) pozwoliła na wyodrębnienie różnic między populacjami Azji, Europy i Oceanii, ukazując złożoność kontaktów między Homo sapiens a archaicznymi homininami. Dowody wskazują, że choć geny te pochodziły z jednego przedłużonego okresu przepływu genów, różne grupy neandertalczyków mogły uczestniczyć w tym procesie, co tłumaczy różnice w rozmieszczeniu DNA między populacjami.

Co ciekawe, najwcześniejsze genomy ludzi współczesnych, takie jak Ust’-Ishim czy Zlatý kůň, zawierają unikalne fragmenty DNA neandertalskiego, które nie przetrwały do dziś, co sugeruje, że dywersyfikacja ludzi poza Afryką mogła rozpocząć się w trakcie lub zaraz po przepływie genów neandertalskich. To może częściowo wyjaśniać różnice w poziomach DNA neandertalskiego między populacjami nieafrykańskimi.

Po przepływie genów neandertalskich doszło do intensywnej selekcji naturalnej. Geny odpowiadające za pigmentację skóry, metabolizm tłuszczów i odporność na patogeny pomogły przodkom Homo sapiens w adaptacji do nowych środowisk poza Afryką. Jednocześnie selekcja eliminowała warianty genetyczne, które były niezgodne z genomem współczesnych ludzi, tworząc tzw. „pustynie neandertalskie” – obszary genomu niemal całkowicie pozbawione archaicznego DNA. Regiony te występują szczególnie na chromosomie X oraz w miejscach związanych z funkcjami reprodukcyjnymi i układem odpornościowym, gdzie geny neandertalskie mogły negatywnie wpływać na przystosowanie człowieka. Wyniki te wskazują, że selekcja naturalna, zarówno pozytywna, jak i negatywna, działała intensywnie w ciągu pierwszych 100 pokoleń po introgresji.

Podsumowanie

Badania prowadzone przez zespół pod kierunkiem Leonardo N. M. Iasi z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka w Lipsku precyzyjnie określiły czas i okoliczności przepływu genów między neandertalczykami a Homo sapiens, ukazując wpływ selekcji naturalnej, migracji oraz izolacji geograficznej na rozmieszczenie neandertalskich fragmentów DNA w genomach współczesnych ludzi. Wyniki te podkreślają, jak kluczową rolę odegrały te procesy w adaptacji człowieka do różnorodnych środowisk. Dzięki tym odkryciom nauka dokładniej rekonstruuje skomplikowaną historię ewolucji człowieka.

Źródło: science.org